“高碳”还是“低碳”？——对垃圾焚烧“碳减排”的质疑（三）

摘要：

一种技术是“高碳”还是“低碳”是比较而言的。由于“垃圾焚烧发电”同时属于“发电行业”、“固废处理行业”，研究团队分别比较“电网排放因子”、“吨垃圾碳排放”发现：

在“发电行业”，垃圾焚烧每发一度电排放的二氧化碳（1.405kg~3.622kg）远高于水电、核电、风电等清洁能源，甚至明显高于火电（0.853kg)，“高碳”特征明显；

在“固废处理行业”，焚烧处理塑料、橡胶的“吨垃圾碳排放”远高于回收利用，焚烧处理厨余垃圾的“吨垃圾碳排放”普遍高于厌氧消化等方式。

值得警惕的是，如果我们过度鼓吹混合垃圾焚烧“低碳”“减碳”，忽视“垃圾越多，绝对碳排放越多”的事实，碳排放总量排放控制可能会进一步失控。

随着“十三五”期间各地垃圾焚烧项目纷纷“上马”，混合垃圾焚烧发电项目美誉不断。“双碳”目标被提出后，按照国家发改委、生态环境部认可的计算方式（“核证自愿减排量”（CCER）），甚至能够得出“垃圾烧的越多，碳减排越多” 的结论，部分政府部门、专家学者、资本市场在媒体上频频鼓吹其“双重降碳”效果，让“垃圾焚烧发电”“低碳”“碳减排”标签愈加牢固。

但研究发现，“垃圾焚烧发电”同时属于“发电行业”、“固废处理行业”，用“电网排放因子（tCO2/MWh）”和“吨垃圾碳排放”两个指标对“垃圾焚烧发电（kg CO2/t）”技术进行衡量，发现该技术根本称不上“碳减排”的最佳环境实践，甚至有明显的“高碳”特征。

一、垃圾发电时，“高碳”特征明显

识别垃圾焚烧发电时是否具有的“高碳”特征需要经过必要的两步：第一步，了解和辨析垃圾焚烧发电是否属于“可再生能源”，第二步，比较不同发电方式的“电网排放因子”情况。

1.1 垃圾焚烧发电不应属于“可再生能源”

2006年起，垃圾焚烧发电因被纳入“可再生能源-生物质发电”范畴持续享受各类财政补贴和税收减免政策，已然发展成了资本市场认可的“暴利行业”，详见表1。近年由于该技术备受争议，伴随“国补转地补”等政策的出台，国家也开始收紧对垃圾焚烧发电政策优惠，详见表2。

“双碳目标”背景下，垃圾焚烧发电也“享有特权”。根据生态环境部等印发的《2019-2020年全国碳排放权交易配额总量设定与分配实施方案（发电行业）》（2020），垃圾焚烧发电机组因属于“生物质掺烧化石燃料机组”“暂不纳入配额管理”，意味着垃圾焚烧发电碳排放暂不受碳排放总量控制的影响[1]，详见表3。

表1.研究团队根据上市企业年报整理的部分垃圾焚烧发电上市企业的经营情况

表2.“日益收紧”的垃圾焚烧发电财政补贴政策

表3.2019-2020年全国碳排放权交易配额总量设定与分配实施方案（发电行业）》规定中“暂不纳入配额管理的的机组判定标准”

如今，“垃圾焚烧发电”这一技术被普遍形容为：“吃”进垃圾吐出“绿”电。但事实上，有关生活垃圾焚烧发电是否属于生物质发电的质疑长期存在[2]。

根据《可再生能源法》（2005），“生物质能，是指利用自然界的植物、粪便以及城乡有机废物转化成的能源”。但简单梳理生物质能源、生物质废物和生活垃圾的概念与关系就会发现，“生活垃圾”与“生物质”概念并不重合，塑料、橡胶、织物等生活垃圾中还包含了大量的高热值化石原料，详见图1。

出于对“生活垃圾”与“生物质”概念指代范畴并不重合的考虑，研究团队认为垃圾焚烧发电所产电力不应被定义为“生物质发电“。

1.2 垃圾焚烧每发一度电的“碳排放”远超电网平均

在垃圾焚烧发电是否属于“生物质发电”的争论外，发电行业有一个重要的指标可以衡量各种技术，就是“电网排放因子（tCO2/MWh）”，折算为kgCO2/kWh就是：发电厂每输送到国家电网一度电净排放了多少千克二氧化碳[3]。

表4根据公开数据整理、测算了不同发电方式的碳排放情况，可以明显看出，多年多地（2011，2019-2021）的数据证明：垃圾焚烧的“电网排放因子”或在1.405~3.622，远高于2020年中国电网平均的0.583，甚至高于2020年燃煤发电的0.853。

表4.不同发电方式电网排放因子比较[4][5]

综上，研究团队认为垃圾焚烧项目发电时“高碳”特征明显。该技术首先并不真正属于我国《可再生能源法》（2005）定义的“生物质发电”范畴，另外，估算垃圾焚烧发电的“电网排放因子（tCO2/MWh）”远超电网平均（2020），甚至远超燃煤发电平均（2020）。

二、处理垃圾时，混合焚烧不如分类处理

至此，有人也许会提出质疑“发电本来就不是垃圾焚烧的根本目的，比较“电网排放因子”没有意义。研究团队认同该观点，发电确实不是垃圾焚烧的目标，它的根本目标是处理“必须产生”的生活垃圾，发电只是其中的副产品。那么怎么处理“必须产生”的垃圾时，什么是更加低碳的技术？

下文将首先比较焚烧、填埋两种主流垃圾处理方式，了解混合垃圾的不同成分的碳排放后，最后我们比较混合垃圾焚烧与垃圾分类处理的碳排放情况。

2.1 为什么混合垃圾焚烧优于填埋？

“绝对碳排放量”和“净碳排放量”是垃圾处理时“碳排放”的两个重要指标，“绝对碳排放量”是指垃圾处理时向环境中释放的化石源二氧化碳的量，“净碳排放量”是在扣除固碳、发电带来的能源替代等“减排量”后计算得出的理论值。

基于“绝对碳排放量”，“垃圾越多，绝对碳排放越多”常识在指引我们：少产生垃圾；

基于“净碳排放量”，面对分类减量后必须处置的垃圾，我们要用更低碳的技术对其进行处置。

根据表5，横向比较焚烧、填埋两种主流的混合垃圾处理技术碳排放情况，可以直接得出下推论：第一，垃圾焚烧发电的“绝对碳排放量”（kg CO2/t）低于垃圾填埋，第二，垃圾焚烧发电的“净碳排放量”（kg CO2/t）也低于垃圾填埋。

表5.混合垃圾处理方式的碳排放情况[6]

我国混合垃圾中都有什么？根据表6，厨余垃圾重量占比55.9%，低位热值（LHV）1.9MJ/kg，化石碳源占比为0.6%；塑料和橡胶重量占比12.0%，低位热值（LHV）21MJ/kg，化石碳源占比为99.4%；织物重量占比12.0%，低位热值（LHV）5.8MJ/kg，化石碳源占比为19.9%。塑料、橡胶、织物（15.2%）的比例虽然不高，但是贡献了绝大多数的化石碳源（97.1%）、从而燃烧产生绝大多数的碳排放。

表6.中国混合垃圾组分[7] 

谁贡献了主要碳排放？根据表7，垃圾填埋场（情境1-Scenario1和情境2-Scenario2）的温室气体排放贡献主要来自CH4和N2O的排放，这类排放主要来自于厨余垃圾（湿垃圾/易腐垃圾）；垃圾焚烧（情景3-Scenario3）发电的减排量主要来自于能量回收，化石碳源主要来自塑料和橡胶组分。

表7.不同垃圾处理方式假设下温室气体排放的情况[8]

2.2 分类处理会不会更“低碳”？

如果塑料、橡胶是垃圾焚烧的主要“碳排放”源，厨余垃圾是垃圾填埋的主要温室气体排放源。那么垃圾分类后，对塑料、橡胶进行回收利用替代混合材料或者替代原生材料，对厨余垃圾分类后进行厌氧消化再进行焚烧处置，碳排放的情况又是怎么样的？

塑料、橡胶怎么处理最好？根据表8，如果能够将塑料、橡胶等这些高热值、高化石源碳排放材料进行回收替代混合材料和100%原生材料，首先不会产生绝对的化石源碳排放，其次，回收后相对于混合垃圾焚烧更是能够实现更大程度的碳减排。

表8. 塑料、橡胶、纸张回收利用与作为废物进行焚烧处理碳排放的比较[9]

厨余垃圾怎么处理最好？根据表9，2021年北京、上海、厦门、深圳等地厨余垃圾处理设施的数据表明，厨余垃圾厌氧消化优于混合焚烧，可以实现65～209kg/t的减排量；2020年上海2365家庭厨余垃圾的处理情况表明，垃圾分类+餐厨垃圾厌氧消化+分出物和残渣焚烧优于混合焚烧，净碳排放量最少为1.60kg/t。

表9. 不同方式处理厨余垃圾的碳排放情况[10]

以上数据表明，对垃圾填埋场温室气体排放贡献最大的厨余垃圾如果能够被厌氧消化，对垃圾焚烧化石源温室气体排放贡献最大的塑料、橡胶等组分如果能够被回收利用，产生的“绝对碳排放”、“净碳排放量”均可能低于混合垃圾焚烧处置。

三、潜在的危机

基于“垃圾焚烧发电“高碳”特征明显，混合垃圾焚烧处置不如分类处理”的结论，研究团队认为，部分利益主体鼓吹“垃圾越多，减碳越多”产生的误导性认知，必将会打击公众参与垃圾分类、践行垃圾减量的信心，如果混合垃圾焚烧处理技术被贴上“碳减排”的标签，很可能会让公众产生“垃圾越多，减碳越多”的认错误知，同时忽视“垃圾越多，绝对碳排放越多”的事实。

另外，混合垃圾焚烧项目盲目、过度规划建设，对垃圾分类、垃圾减量、回收利用的政策落地、技术进步、市场发展将产生严重挤兑，碳排放总量排放控制因此可能会进一步失控。

旧文新读：

附录1.研究团队根据企业年报、官网统计的部分垃圾焚烧上市企业吨垃圾上网电量数据（单位：千瓦时）

参考资料：

[1]生态环境部2022年3月15日印发的《关于做好2022年企业温室气体排放报告管理相关重点工作的通知》要求包括垃圾焚烧发电企业在内的重点排放企业作温室气体排放报告。
[2]那么什么是可再生能源？在现行法律体系中，《可再生能源法》（2005）“所称可再生能源，是指风能、太阳能、水能、生物质能、地热能、海洋能等非化石能源。”“生物质能，是指利用自然界的植物、粪便以及城乡有机废物转化成的能源”。根据国家发展改革委可再生能源相关的政策定义，垃圾焚烧发电属于“可再生能源-生物质发电”[3]参照《关于严格能效约束推动重点领域节能降碳的若干意见》《关于发布〈高耗能行业重点领域能效标杆水平和基准水平（2021年版）〉的通知》《高耗能行业重点领域节能降碳改造升级实施指南（2022年版）》等国家发展改革委发布的系列https://www.ndrc.gov.cn/xwdt/tzgg/202202/t20220211_1315447.html?code=&state=123[4]何品晶,我国生活垃圾焚烧发电过程中温室气体排放及影响因素——以上海某城市生活垃圾焚烧发电厂为例, 中国环境科学 2011,31(3)：402~407[5]李欢,生活垃圾处理的碳排放和减排策略, 中国环境科学 2011,31(2)：259~264[6]Liu, Y., Xing, P., & Liu, J. (2017). Environmental performance evaluation of different municipal solid waste management scenarios in China. Resources, Conservation and Recycling, 125, 98–106. doi:10.1016/j.resconrec.2017.06.005[7]Liu, Y., Xing, P., & Liu, J. (2017). Environmental performance evaluation of different municipal solid waste management scenarios in China. Resources, Conservation and Recycling, 125, 98–106. doi:10.1016/j.resconrec.2017.06.005

Zhou, Hui; Meng, AiHong; Long, YanQiu; Li, QingHai; Zhang, YanGuo (2014). An overview of characteristics of municipal solid waste fuel in China: Physical, chemical composition and heating value. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 36(), 107–122. doi:10.1016/j.rser.2014.04.024

[8]Liu, Y., Xing, P., & Liu, J. (2017). Environmental performance evaluation of different municipal solid waste management scenarios in China. Resources, Conservation and Recycling, 125, 98–106. doi:10.1016/j.resconrec.2017.06.005

[9]美国环保署（EPA）2006年9月发布的《固体废弃物管理和温室气体：排放和沉积的生命周期评价》（第三版）

Liu, Y., Xing, P., & Liu, J. (2017). Environmental performance evaluation of different municipal solid waste management scenarios in China. Resources, Conservation and Recycling, 125, 98–106. doi:10.1016/j.resconrec.2017.06.005

[10]李欢, 周颖君, 刘建国, 孙国芬.  我国厨余垃圾处理模式的综合比较和优化策略[J]. 环境工程学报, 2021, 15(7): 2398-2408. doi: 10.12030/j.cjee.202102050Chen, S., Huang, J., Xiao, T., Gao, J., Bai, J., Luo, W., & Dong, B. (2020). Carbon emissions under different domestic waste treatment modes induced by garbage classification: Case study in pilot communities in Shanghai, China. Science of The Total Environment, 137193. doi:10.1016/j.scitotenv.2020.137193 需要特别说明的是，厨余垃圾焚烧低位热值远低于塑料、橡胶、纸张、织物，对于垃圾焚烧发电的贡献度非常低。另外按照IPCC方法学，焚烧生物质（完善分类后的厨余垃圾）产生的CO2不纳入碳排放核算范畴，所以本表不列出。