“無廢”與節能低碳的協同互促

孫騰

上海市節能減排中心有限公司

1 “無廢”與節能低碳均是高質量發展的核心內涵

1.1 資源產出率與節能低碳指標共同構成了高質量發展的關鍵效率指標

資源產出率是“無廢”理念的核心指標。2016年1月1日正式生效的《2030年可持續發展議程》要求全球各國采用可持續的消費和生產模式，明確“到2030年，實現自然資源的可持續管理和高效利用”。中國作為落實《方案》的重要組成部分，2017年國家發改委印發《循環發展引領行動》，確立了提升資源產出率的短期目標，明確“到2020年，主要資源產出率比2015年提高15%”。至此，我國能、碳、資源三位一體的高質量發展效率指標體系基本成型。2019年初，國務院辦公廳發布《“無廢城市”建設試點工作方案》，要求系統構建“無廢城市”建設指標體系，為優化完善資源產出率指標體系提供了試驗田。

經合組織（OECD）率先建立了“綠色發展指標體系”，其中第二部分即“經濟的環境和資源產出率”指標，包括CO2產出率、能源產出率、資源產出率、水產出率和環境調整后的多因素產出率（即環境綜合產出率）（見表1）。各國在該指標體系的指導下，結合各自實際制定相應的具體目標。以日本為例，在《建立循環型社會基本法》中提出2025年資源產出率達到49萬日元/t，比2015年提高11萬日元/t的目標（見圖1）。

經合組織（OECD）將資源分為生物質（食物和飼料、木材）、化石能源、非金屬礦物（建筑材料、其他非金屬礦物）、金屬及金屬礦物四大類。研究結果顯示：2005至2016年，大部分國家的資源產出率均有所增長；金磚國家的資源產出率與OECD國家相比仍有較大差距（見圖2）。

圖1 日本資源產出率目標

表1 OECD綠色發展指標體系——環境和資源產出率部分

圖2 OECD國家與金磚國家的資源產出率（2005年與2016年對比）（USD/kg）

1.2 “無廢”的關鍵舉措有助于實現節能低碳

“無廢”的關鍵舉措即減量化（reducing）、再利用（reusing）、再循環（recycling）（3R原則）及無害化處置的焚燒（energy recovery）和填埋（disposal）。近年來，“無廢”的定義不斷演進。零廢棄國際聯盟（Zero Waste International Alliance）對“無廢”的最新定義為“通過負責任的生產、消費、重復使用以及產品、包裝和材料的回收來保護所有資源，不使用焚燒，避免任何威脅環境或人類健康的排放”。相應的3R原則也得到了拓展，體現出兩大新特點：一是更加重視源頭減量，最推薦的舉措是在產品設計環節即考慮減少廢棄物產生；二是為了減少溫室氣體排放，焚燒排在填埋之后成為最不推薦的兜底舉措（見圖3）。

圖3 實現零廢棄的舉措層次

圖4 2018年全球物聯網數據創新大賽金獎作品——垃圾車路徑優化平臺

在上述理念的指引下，“無廢”與節能低碳的聯系更為緊密。一是設計體系在資源使用方面應是閉環而非線性的，在獲取原始自然資源之前，先使用既有材料，尤其是應盡量減少不可再生資源的開采。二是產品全生命周期盡可能本地化，通過優化運輸路線，減少運輸過程的能耗和溫室氣體排放（見圖4）。三是擴展污染者付費的內涵，任何導致環境退化或資源枯竭的人都應承擔全部成本，鼓勵將包括固廢和溫室氣體排放在內的環境成本內部化。四是盡量減少焚燒方式的能源回收，盡可能提升垃圾焚燒的效率，減少廢棄物和溫室氣體的排放。

2 踐行“無廢”理念促進節能低碳

在上述衡量資源產出的指標體系中，礦產、油品均為重要組成部分，同時鋼鐵、石化行業均是產廢重點行業和能耗大戶，在相關領域貫徹“無廢”理念，亦有助于實現節能低碳。

2.1 鋼鐵行業廢鋼鐵循環利用

鐵礦石是最主要的礦產資源之一，廢鋼鐵是最主要的城市礦產之一，以廢鋼鐵的循環利用代替鐵礦石的開發利用，是“無廢”的重要內容。

鋼鐵生產工藝主要分為長流程和短流程兩大類。長流程工藝指以煤炭、鐵礦石為原材料，經過煉焦、燒結、高爐煉鐵、轉爐煉鋼等工序生產粗鋼的工藝。短流程工藝指以廢鋼鐵為原材料，主要通過電爐煉鋼生產粗鋼的工藝。其中的核心指標即廢鋼比（廢鋼鐵用量與粗鋼產量之比），廢鋼比越高，說明鋼鐵生產工藝越偏向于短流程。我國鋼鐵生產工藝整體偏向于長流程，廢鋼比在世界主要產鋼國中處于最低水平（見表2），因此我國鋼鐵生產能耗強度和污染物排放強度均偏高［1］。

國際重復利用工業局（BIR）統計顯示，回收1t鋼可節約1 100kg鐵礦石、630kg煤和55kg石灰石，減少58%的CO2、76%水污染物、86%空氣污染物和97%采礦廢物和2．3m2垃圾填埋空間?！笆濉币詠?，鋼鐵生產企業轉型升級得到廣泛重視?！稄U鋼鐵產業“十三五”發展規劃》提出，在人均鋼鐵蓄積量達到較高水平情況下（預計2020年將超過8t/人），2020年力爭將廢鋼比提高到20%。未來一段時期，我國鋼鐵行業將迎來拐點，把握歷史機遇，建立廢鋼鐵回收利用體系、轉型短流程煉鋼工藝，將有力促進我國減少鋼鐵生產能耗和碳排放。

表2 2017年主要國家和地區廢鋼比

2.2 石化行業廢渣資源化利用

石化產生的廢棄物種類繁多，危險性大。石油渣是煉油過程中的最終剩余部分，匯集了原油中的幾乎所有硫和金屬成分。石油渣的清潔利用較為困難，一般僅能作為瀝青使用或焦化制成石油焦。環保要求的日益提升，高硫、高金屬含量產品的出路進一步受到限制。同時，油品升級使石化行業的氫氣需求持續提升。IGCC多聯產工藝以汽、電、氫、化工產品聯產，環保、高效等優點受到關注。IGCC原理是通過化學反應（主要在氣化爐內）將煤、天然氣、石油渣等富碳燃料轉化為能夠在聯合循環機組中燃燒的合成氣（CO和H2混合物）等燃料，將化學能轉移到H2上，然后再對CO和H2進行分離［2］，因此適用PCDC（燃燒前脫碳）技術。

目前，國內石化行業已有應用渣油、脫油瀝青、石油焦等做原材料的IGCC多聯產裝置，如福建聯合石化一體化IGCC裝置［3］等。燃燒前脫碳技術亦有示范應用，如連云港清潔煤能源動力系統研究設施3萬t/年碳捕集項目、華能綠色煤電IGCC電廠6-10萬t/年碳捕集、利用和封存示范項目等。在煉油和其它領域（如氫燃料電池）H2需求持續提升的背景下，利用IGCC+CCUS技術，以低值石油產品和煉油廢棄物為原材料實現汽、電、H2的清潔生產供應，有望在減少石化行業廢棄物的同時實現節能低碳。各類碳捕捉技術見圖5。

圖5 各類碳捕捉技術

3 節能低碳過程中必須貫徹“無廢”理念

發展新能源、利用生物質能（如垃圾發電）、推廣新能源汽車等，都是當前主要的節能降碳舉措，在此過程中，應貫徹“無廢”理念，減少“應對氣候變化型”廢棄物的產生。

3.1 未雨綢繆推進光伏組建、動力電池回收利用

生產者責任延伸制度是指將生產者對產品承擔的資源環境責任從生產環節延伸到產品設計、流通消費、回收利用、廢物處置等全生命周期的制度。2016年末，國務院辦公廳發布的《生產者責任延伸制度推行方案》要求率先對電器電子、汽車、鉛酸蓄電池和包裝物等4類產品實施生產者責任延伸制度。2019年初，生態環境部等九部委聯合發布的《廢鉛蓄電池污染防治行動方案》，進一步強調落實生產者責任延伸制度，提出到2020年，鉛蓄電池生產企業通過落實生產者責任延伸制度實現廢鉛蓄電池規范收集率達到40%，到2025年廢鉛蓄電池規范收集率達到70%。

電池、報廢汽車、電子電器廢棄物等也是歐盟、日本等廢棄物管理先進地區的管理重點。近年來，低碳新技術應用帶來的新型廢棄物開始得到關注。日本方面，《建立循環型社會基本法》對特定品種提出“在商品和服務的整個生命周期中徹底循環資源”，其中一類為“作為應對全球變暖和其它環境問題的措施而被廣泛采用的產品和材料”，具體包括光伏發電設施廢棄物、鋰電池和碳纖維增強材料等。歐盟方面，2011年末修訂的《歐盟關于廢棄電子電氣設備的指令》納入了光伏設備，規定自2018年8月15日起，大型設備的光伏設備回收利用率至少達到80%，小型設備組成部分的光伏設備回收利用率至少達到55%?！稓W盟關于電池的指令》提出，鉛酸電池、鎳鎘電池、其它電池的回收利用率至少達到65%、75%和50%。

3.2 做好垃圾分類，減少垃圾焚燒爐渣

垃圾焚燒發電是可再生能源電力的重要組成部分，是包括日本在內的亞洲地區的廢棄物主要處置方式之一。部分代替火電發電量，垃圾焚燒發電整體上實現了減少化石能源使用和溫室氣體排放的效果。與此同時，垃圾焚燒發電會產生一定比例的爐渣（約占焚燒量的20%-25%）。目前，上海垃圾焚燒爐渣已超過100萬t，未來隨著“原生生活垃圾零填埋”目標的落實，焚燒爐渣預計還將持續增長。

垃圾焚燒爐渣的主要成分包括陶瓷碎片、磚石、石頭、玻璃、熔渣、鐵、其它金屬等不可燃物［4］。一方面，上海市生活垃圾組分中不可燃部分（見圖6）未見明顯下降，另一方面，需要與生活垃圾協同焚燒的拆房和裝修垃圾殘渣居高不下，其中包含較多不可燃物質。上海亟待通過加強垃圾分類減少垃圾焚燒爐渣。近期，《上海市生活垃圾管理條例》的發布邁出了堅實的一步。

歐盟和日本均建立了較好的生活垃圾和建筑垃圾分類回收體系。日本分成5大類、須定時定點投放的生活垃圾管理體系堪稱世界標桿?！督⒀h型社會基本法》提出的分類回收重點包括塑料、生物質、金屬、磚石與建筑材料等?！稓W盟廢棄物指令框架》［5］要求紙張、金屬、塑料、玻璃（截至2015年）、紡織品（截至2024年）必須分類回收，建筑垃圾分類系統至少包含木材、非金屬礦物（混凝土、磚塊、石頭、瓷磚和陶瓷）、金屬、玻璃、塑料和石膏。

圖6 2007-2016年上海市生活垃圾組分（部分不可燃物）［6］