1吨厨余垃圾堆肥可以替代化肥制造过程排放的0.8吨CO2

研究目的：为了比较不同垃圾处理方式的碳排放量，通常都对垃圾焚烧发电和厌氧沼气发电替代燃煤发电相应减少的碳排放进行计算，因此，也应该对厨余垃圾堆肥替代化肥，减少了化肥生产过程的碳排放量进行计算。
背景资料：目前我国耕地面积不到世界的1/10，化肥使用量超过世界的1/3，中国化肥生产量占80%的是氮肥，氮肥的70%用煤碳生产[1]，25％的氮肥生产依靠天然气，每1吨尿素消耗天然气1000立方米左右[2]。同时，我国化肥平均施用量高达400千克/公顷以上，远远超出发达国家225千克/公顷的安全上限[3]。因此减少化肥的使用量是非常必要的。
研究边界：这里只计算使用厨余制做的有机肥替代化肥使用量，相应减少的碳排，不包含厨余制造有机肥过程的碳排，和化肥运输、施用过程的碳排放。
首先计算有机肥替代化肥使用的替代当量，化肥中占比最大的是以煤碳生产的尿素，以此计算在3种模式下的二氧化碳替代率：
1、完全施用有机肥，按有机肥氮替代化肥氮计算CO2的替代率：
尿素含氮量在化肥中最高46%[4]，有机肥折合纯氮量只有1%[5]（动物粪便肥含氮不超过3%）。既46吨有机肥含氮量相当于1吨尿素。
但是，我国氮肥的当季利用率一般仅有３0-５0％，平均40%[3]，每吨尿素有效利用的纯氮量是：
0.46×40%=0.184吨。
有机肥是缓释肥，氮损耗较少，忽略不计。
即18.4吨有机肥含氮可以替代1吨尿素的有效氮；
然后计算多少厨余垃圾替代1吨尿素，以1吨厨余垃圾产0.3吨有机肥计算：
18.4÷0.3=61.3
既61.3吨厨余垃圾的含氮量相当于1吨尿素的有效氮量。
生产1吨合成氨大约要排放3.4吨CO2[6]，生产1吨尿素用氨0.79吨。
1吨尿素排放CO2为：3.4×0.79=2.686吨
以厨余垃圾替代化肥的替代当量61.3吨，计算1吨厨余垃圾替代尿素的CO2排放量：
2.686÷61.3=0.044吨
结果一：单施有机肥，1吨厨余垃圾替代的CO2排放是0.044吨
2、使用30%有机肥替代化肥，以氮效率计算，厨余堆肥替代化肥的CO 2替代率：
30%有机肥和70%化肥配施是常用的施肥方式，氮的利用率可以提高18%-7%[7-9]，平均提高12.5%,
即每吨配施肥中，化肥增加的有效氮量为0.46×0.7×12.5%=0.04吨
被有机肥替代的30%化肥有效氮是0.184×30%=0.055吨氮
0.3吨有机肥替代了0.055+0.04=0.095吨有效氮
30%有机肥只含0.003吨纯氮(有效氮），比30%化肥少的有效氮量为（0.055-0.003）=0.052吨，
因此将增长的有效氮补上缺少的部分以后，还剩下的有效氮为：
0.095-0.052=0.043吨。
0.043吨有效氮不加有机肥前，需要0.043÷0.184=0.234吨尿素
即0.3吨有机肥替代了0.234吨化肥
1吨有机肥替代了0.234÷0.3=0.78吨化肥
然后计算多少厨余垃圾替代1吨尿素，以1吨厨余垃圾产0.3吨有机肥[10]计算：
0.78×0.3=0.23吨
既1吨厨余垃圾替代了0.23吨尿素。
最后，计算厨余垃圾替代尿素的CO2排放量：
生产1吨尿素大约要排放2.686吨CO2。[6]
1吨厨余垃圾替代化肥的CO2排放是：
0.23×2.686=0.78吨
结果二：30%有机肥和化肥配施，1吨厨余垃圾堆肥可以替代化肥生产过程产生的0.617吨CO2。
3、使用30%有机肥和化肥配施，厨余堆肥替代化肥的CO2替代率：
多份实验报告显示，30%有机肥和70%化肥配施可以使农作物增产，即30%有机肥效率率大于30%化肥；即1吨有机肥可以替代1吨以上的化肥。
1吨厨余垃圾产0.3吨有机肥[10]，可以替代0.3吨化肥；
计算1吨厨余垃圾替代化肥的CO2排放是，
2.686×0.3=0.8吨
结果三：1吨厨余垃圾堆肥可以替代化肥生产过程产生的0.8吨以上的CO2。
资料来源：
[1]中国人民大学农业与农村发展学院程存旺等 《氮肥的真实成本》
[2]汪家铭《化肥行业天然气供需现状与前景展望》
[3]湖南省农业厅《农业资源与环境保护》
[4]中国尿素网《尿素》
[5]傅丽青等《有机肥与化肥配施对金早47产量的影响》
[6]陈冠荣《化肥工业须尽快做出战略性调整》
[7]山东农业大学吴光磊《增施有机肥可少用一半化肥 并维持最高的玉米产量》
[8]南京农业大学江苏省固体有机废弃物资源化高技术 研究重点实验室孟琳《有机肥料氮替代部分化肥氮对稻谷产量的影响及替代率》
[9]农业资源与农业区划研究所李玲玲《有机肥氮素有效性和替代化肥氮比例研究》
[10]《国家鼓励发展的重大环保技术装备目录(2014年版，征求意见稿）》