“碳中和”对固废领域的思考 “碳中和”对固废领域一、正确认识大宗固废正确认识大宗固废，开展大宗固废综合利用对节约和替代原生资源、有效下面是小编为大家整理的“碳中和”对固废领域的思考 ,供大家参考。
“碳中和”对固废领域
一、正确认识大宗固废
正确认识大宗固废，开展大宗固废综合利用对节约和替代原生资源、有效减少碳排放等具有显著的协同效应。一方面，大宗固废具有污染特征，特别是我国当前所处的发展阶段、资源禀赋和能源结构等客观因素，决定了未来一段时期内，我国大宗固废的产生量仍将持续刚性增加，带来了一定的治理压力。另一方面，我们还应看到，大宗固废有着明显的资源特征，如，农作物秸秆有丰富的营养成分和利用价值，两吨秸秆所蕴含的营养成分相当于一吨粮食，所蕴含的热值大约相当于一吨标煤；粉煤灰、煤矸石、工业副产石膏、尾矿废石、建筑垃圾等已成为了天然矿产资源的重要补充，在多数场景下，利用大宗固废制备建材，能有效减少开采、运输、研磨等环节，综合减排效益十分显著。中央财经委员会第九次会议指出，“十四五”是碳达峰的关键期、窗口期，新形势下，《指导意见》的出台，对推动大宗固废综合利用产业实现新发展、支撑提高资源能源利用效率，特别是有效减少原生矿产资源开采，协同支撑碳达峰碳中和目标愿景，具有重大意义和深远影响。
二、推进大宗固废综合利用是实现碳达峰碳中和的重要途径
第一点：系统施策，推进大宗固废综合利用产业高质量发展，是实现碳达峰碳中和的有力手段。
为实现“十四五”大宗固废综合利用目标，发挥大宗固废综合利用对碳达峰碳中和目标实现的协同作用，《指导意见》从提高利用效率、推进绿色发展、创新发展模式三大方面提出大宗固废综合利用重点任务。
一是提高大宗固废资源利用效率。
针对综合利用率较低的尾矿、钢渣、赤泥等品种，需进一步拓宽综合利用途径，继续推广综合利用产品在建筑材料等领域的利用，不断探索规模化利用渠道，以扩大综合利用规模。按《指导意见》的实施目标，预计“十四五”期间累计综合利用尾矿约20亿吨，冶炼渣约15亿吨。其中高炉矿渣作为水泥掺和料，与传统水泥生产过程相比，每生产1吨水泥可节约50%的能源消耗，减少44%的二氧化碳排放；钢渣替代15%左右石灰石质原料生产水泥，单位水泥二氧化碳排放量比常规生产减少10%。可见大宗固废综合利用率的提高，可有效降低碳排放。针对综合利用率较高的煤矸石、粉煤灰、农作物秸秆等品种，需在扩大利用规模的同时，通过生产绿色建材、高效提取有价组分、发展清洁能源等途径提高综合利用质量，实现大宗固废的规模利用与高值利用、存量消纳与增量控制的良好局面。如通过健全收储运体系、扩大清洁能源利用规模、拓宽原料化利用途径等，将逐步实现秸秆综合利用产业提质增效。
二是推进大宗固废综合利用绿色发展。
实现碳达峰碳中和目标，转变发展路径是根本，降碳是关键。对于产废行业，加快绿色转型，对实现碳达峰碳中和目标意义重大。《指导意见》提出推进产废行业绿色转型，实现源头减量。通过开展绿色设计、发展绿色矿业、开展重点行业绿色化改造、推动大宗固废产生过程自消纳、在工程建设领域推行绿色施工等途径实现大宗固废的源头减量。如山东能源新汶矿业集团有限责任公司通过推行绿色矿山建设，围绕“源头消矸、过程降矸、环节减矸”，持续推进矸石充填置换煤炭技术研究，实现了从矿井开拓延深、采区设计到工作面巷道优化、覆盖生产全过程的绿色开采，真正实现煤矸石的源头减量和过程控制。对于利废行业，《指导意见》提出推动利废行业绿色生产，强化过程控制。利废行业要通过不断提升技术装备水平、加快整治小散乱污企业、推行大宗固废绿色运输、鼓励企业开展清洁生产审核等，实现大宗固废综合利用的全流程管理，减少二次污染的产生。如山东琦泉集团首创高温超高压中间再热机组，将农林废弃物通过燃烧产生的水蒸气推动汽轮机做功，经发电机转换为绿色电力；剩余水蒸气冷却成水循环利用，余热提供清洁取暖；剩余的底渣制作成环保新材料，过程中产生的二氧化碳通过光合作用回归农作物，整个过程无废弃物和二氧化碳排放，构建了零排放的循环经济产业链。
三是推动大宗固废综合利用创新发展。
创新是引领高质量发展的第一动力，实现碳达峰碳中和目标，离不开创新驱动和引领。《指导意见》就大宗固废综合利用创新发展进行部署。一是提出创新综合利用模式，在煤炭、矿山、钢铁冶金、建筑建造、农业等领域推动形成可复制、可推广的综合利用新模式，如贵州省和四川省德阳市推行的磷石膏“以渣定产”模式，倒逼有关企业加快磷石膏综合利用和绿色化升级改造步伐，取得显著效果，2019年德阳市磷石膏综合利用率达到124.5%，同比增长17.5%。二是创新关键技术，科技创新是实现经济社会发展和碳达峰碳中和目标的关键，《指导意见》提出将综合利用关键技术纳入到重点研发计划中，推广一批成熟的大宗固废规模化、高值化利用技术，组织修订资源综合利用技术政策大纲。如科技部启动了重点研发计划“固废资源化”重点专项，聚焦磷石膏综合利用难题，多方位部署系列科技项目，重点攻克大规模综合利用技术，建成系列示范工程，带动重点区域新增消纳磷石膏能力的提升。三是创新协同利用机制，通过建立跨区域产品标准共享共用机制、跨区域多部门联动政策机制，解决制约产业协同和区域协同发展的关键瓶颈问题，如山西省通过制定铁水联运方案，将粉煤灰外运到京津冀、长三角等地区，三年内粉煤灰外运量达到1000万吨，实现山西固废综合利用的新突破。
四是创新管理方式，《指导意见》提出以信息化、智能化手段为支撑，推动大宗固废综合利用产业提高信息化管理水平，促进大宗固废综合利用率的整体提升。
第二点：实施高效利用行动，不断提高大宗固废综合利用效率，是实现碳达峰碳中和的重要举措
企业是实现碳达峰碳中和目标的关键主体，基地是实现碳达峰碳中和目标的重要平台，为进一步抓好重点任务落实，有力推进大宗固废综合利用产业发展，《指导意见》部署了四方面高效利用行动。
一是骨干企业示范引领行动。
骨干企业是大宗固废综合利用产业高质量发展的领头羊，通过骨干企业的带动引领作用，带动上下游产业协同发展，全面激活产业链。如宝武集团环境资源科技有限公司，已具备5700余万吨固废资源综合利用处置规模，通过“固废不出厂”模式的推进，实现全厂固废100%综合利用；北新集团自主开发100%利用工业副产石膏为原料生产纸面石膏板成套工艺配方和技术装备，打破国外技术垄断，率先在国内推广应用，每年可消纳工业副产石膏约2500万吨，折合减排二氧化硫约900万吨，减少碳排放约400万吨。
二是综合利用基地建设行动。
在总结大宗固体废弃物综合利用基地、工业资源综合利用基地建设试点经验的基础上，围绕国家重大发展战略，继续扩大基地建设范围，切实推动大宗固废资源综合利用产业健康可持续发展。如安徽淮北市通过采取促进产业集聚发展、提高企业科技创新能力、推进典型固废重点项目建设等措施，2019年大宗固废综合利用率达到95%，综合利用量为1622万吨；河南省渑池县以提升资源利用率为目标，积极开展资源综合利用产业绿色转型，培育县域经济社会发展新增长极，2020年综合利用大宗固废370多万吨。
三是资源综合利用产品推广行动。
以粉煤灰、煤矸石等为原料生产的新型墙材，可降低能源消耗、减少原生资源的开发利用、减少二氧化碳排放，如安徽省通过发展新型墙体材料，近十年实现了节地41万亩，节约标煤1517万吨，综合利用固体废弃物10495万吨，减少二氧化硫排放21万吨，减少二氧化碳排放3793万吨。使用以秸秆为主要原料生产的纸浆，有利于节约木材消耗、减排温室气体，如山东泉林纸业的20万吨纸浆生产线，年可节约木材90万方，约6万公顷森林植被，这些植被年可产氧气约145万吨，吸收二氧化碳约164万吨，减排温室气体效果显著。与普通建材和纸浆相比，综合利用产品质量基本一致甚至更好，但是总体成本较高，需进一步加大推广力度，在政府绿色采购、绿色生活创建、绿色建筑、乡村建设等方面加大综合利用产品的应用和推广，逐步形成综合利用产品安全、可靠、环保和耐用的应用氛围。
四是大宗固废系统治理能力提升行动。
大宗固废综合利用产品标准体系暂不完善、统计基础薄弱，且综合利用认定取消后，综合利用产品的税收减免略受影响，因此，《指导意见》从完善标准、加强统计、开展评价等多方面对大宗固废治理能力提出要求，提出大宗固废治理能力提升路径。如粉煤灰标准涉及电厂、建材、道路等方面，但缺少高附加值产品、规范等方面的标准，通过完善粉煤灰综合利用标准体系、制定综合利用产品标准，可进一步促进粉煤灰综合利用技术进步和综合利用产品的推广应用。
三、相关领域——建筑行业，碳达峰、碳中和带来的机遇
为实现碳达峰、碳中和目标，我们要持续提升能源利用效率，加快能源消费方式转变，明确碳达峰的目标和技术路线，细化重点行业和区域相关举措。作为重要的工业分支，建筑建材行业如何助力碳达峰、碳中和？碳达峰、碳中和又将为行业带来哪些机遇？
根据中国建筑节能协会能耗统计专委会的定义，建筑全过程的碳排放包括建筑材料生产及运输、建筑施工、建筑运行及建筑拆除4个部分。其中建筑材料生产及运输涉及建材生产阶段能耗因此单独开展研究；建筑施工和建筑拆除阶段可以合并统计为建筑施工阶段能耗。
据2020年中国建筑能耗研究报告数据，2018年全国建筑全过程碳排放总量为49.3亿吨，占全国碳排放比重的51.3%。其中建材生产阶段碳排放为27.2亿吨，占全国碳排放比重的28.3%，占建筑全过程排放总量的55.21%；建筑施工阶段碳排放约为1亿吨，占全国碳排放比重的1%，占建筑全过程排放总量的1.93%；建筑运行阶段碳排放为21.12亿吨，占全国碳排放比重21.9%，占建筑全过程排放总量的42.87%。
细分阶段来看，其中建材生产阶段的碳排放量占比最高，占全国比重为28.3%，建材生产中钢材、水泥和铝材碳排放占比超90%。钢铁部分碳排放量为13.08亿吨，占建材碳排放的比重为48.20%；水泥碳排放量为11.17亿吨，占比为40.80%；铝材及其他碳排放量为2.95亿吨，占比为11.00%。建筑运行阶段可以分为公共建筑、城镇居建及农村居建。其中城镇居建碳排放量为8.91亿吨，占建筑运行阶段碳排放量的42%；其次为公共建筑，占比为37%；最后为农村居建，占比为21%。
从历史趋势上看，全国建筑全过程能耗及碳排放总量变化趋势：“十一五”期间：平稳增长，年均增速5.9%；“十二五”期间：2011年和2012年出现异常值，异常值来源于建材能耗；“十三五”期间：增速明显放缓，年均增速3.6%。
全国建筑全过程能耗及碳排放总量变化趋势：碳排放变化的阶段性特点与能耗一致，但增速略小于能耗。“十一五”期间：平稳增长，年均增速7.4%；“十二五”期间：2011年和2012年出现异常值，年均增速7%；“十三五”期间：增速明显放缓，年均增速3.1%；总体上看，全过程能耗比重呈现上升趋势，碳排放比重呈现下降趋势。
碳达峰及碳中和的政策目标对传统建筑行业提出新的要求，激发出丰富的市场机遇。作为碳排放量占比较高的行业之一，碳减排意味着行业内生产方式、技术水平、材料选择、商业模式等均将面临革新。绿色建筑及绿色金融等为建筑行业带来新的发展机遇。我们认为装配式建筑及检测行业或将成为未来的市场机遇。
综合来看，其中钢材部分装配式住宅略有节省，但优势不大，节省率仅为0.98%。混凝土部分，装配式建筑用量高于传统现浇。木材、砂浆及保温材料装配式建筑在节约碳排放方
面的优势较大，节省率分别达到70.95%、83.46%及49.35%。总体而言，预制装配式建筑在建造阶段碳排放量相较于传统现浇住宅节省率达到9.33%。
施工废弃物：装配式建筑由于需要制造构件预埋件，因此钢筋截料可以回收后二次使用，节省率达到36.70%。混凝土方面，装配式建筑的损耗量优于现浇住宅，节省率达到24.95%。砂浆废弃物主要来源于外墙保温施工环节，装配式建筑本身在保材料上就能够很好地节约建材，因此相对产生的废料也较少，砂浆部分节省率达到82.35%，保温材料节省率达到54.55%。总体而言，预制装配式住宅在建筑施工废弃物方面碳排放量较传统现浇住宅节省率达到24.99%。
建筑施工阶段：能耗节约及人工节碳助力节能减排
装配式建筑在建筑施工阶段的碳排放优势主要在于施工过程中的能耗节约、人工节碳及用水节约。装配式建筑以现场装配化施工为主，相较传统现浇建筑在建造过程中可大幅减少用水及污水排放，并且装配化施工可以降低施工现场噪音扰民、废水排放及粉尘污染。
参考江苏省建筑科学研究院《混凝土装配式与现浇住宅建筑碳排放分析与研究》，以南京地区的一个项目为例。该项目包含2栋混凝土装配式建筑和3栋现浇住宅式建筑，选取其中1栋装配式和1栋现浇式进行碳排放分析。两栋建筑的建筑面积相同，均为14855.19平方米，装配式建筑的预制率为25.78%，主要采用的预制构件为装饰柱、内墙、外墙、平板、楼梯和阳台板。
能耗节约：建筑施工阶段的碳排放主要来源于现场安装时运行施工机械能源消耗产生的碳排放。碳排放量的计算方法为每种施工机械所消耗的能源量乘以总共的施工机械台数再乘
以施工机械的碳排放因子得到每种施工机械的碳排放量。再将所有种类机械的碳排放量求和得到碳排放总量。现场施工机械主要使用的能源包括机械用汽油、机械用柴油以及电力。装配式建筑相较于现浇建筑能耗节约主要体现在机械用柴油以及机械用电力，节省率分别22.80%及20.69%。综合所有的能耗，装配式建筑相较于现浇式建筑在能耗节约方面节约碳排放量59816.16千克，碳排量节省率为20.09%，单位建筑面积的人工节碳量为2.08千克/平方米。
人工节碳：装配式建筑采用预制构件的方式，相较于现浇式建筑在现场施工的过程中采用的人工较少，因此带来人工节碳的优势。人工碳排放量的计算方式为总人工节约数乘以工期乘以人均碳排放量。在此实际案例中，装配式建筑较现浇建筑节约人工数为55人。据《改革开放40年中国经济增长与碳排放影响因素分析》一文中统计2015年中国人均碳排放量为7.7吨，换算为每个工作日（按8个小时计算）的人均碳排放量约为7.03千克。因此可计算得人工节碳量为：55×80×7.03=30932千克。单位建筑面积的人工节碳量为2.08千克/平方米。
用水节约：现浇建筑在施工现场的水资源消耗较大，而装配式采用预制构件的方式可以较大程度地节约现场搅拌混凝土的用水及现场混凝土构件养护所需用水。除此之外，在安装过程中，装配式建筑采用机械化的方式减少人工的同时也减少了现场人员的生活用水量。用水节约的碳排放量计算方式为（混凝土构件养护节水量+混凝土搅拌节水量+工人生活用水）×水资源碳排放因子，以得到用水节约的碳排放总量。据计算得，节水节约的碳排放总量为333.62千克，单位建筑面积节约的碳排放为0.02千克/平方米。
综上而言，装配式建筑与传统现浇建筑相比，在建材生产阶段与建筑施工阶段均能够通过集约化、机械化、规模化的生产及现场施工方式产生良好的碳排放量节约优势。随着碳达峰及碳中和政策的持续推进，装配式建筑将成为良好的“绿色建筑”在带来经济效益、成本节
约的同时，产生良好的环境效益、社会效益，成为节能减排过程中的重要措施。在国家政策利好的大环境下，具有良好的市场前景及成长性。
探寻建筑领域的零碳路径
四、相关行业关于碳中和的思考
一、“双碳”目标给岩棉行业发展带来重大机遇
岩棉是一种在世界范围内广泛应用，具有近百年历史的成熟工业产品，是具有防火、保温、吸音降噪、稳定耐久等多重特性的节能隔热隔音材料，在我国实现碳达峰、碳中和的目标中将发挥更加重要的历史作用。岩棉生产技术在20世纪70年代首次引入我国，本世纪10年代开始得到高速发展，国内岩棉生产技术已经接近国际先进水平，年产能及应用规模位居世界第一。
岩棉生产阶段的减碳、脱碳行动一直在进行，岩棉行业的头部企业生产技术不断提高，用能逐年下降，每吨岩棉的社会综合能耗已经从2010年时的450千克标准煤下降到了平均380千克标准煤；下一步使用高效节能、清洁生产工艺的新一代岩棉生产技术已经在业界达成共识，生产能耗、排放水平会进一步降低。具有国内领先水平的生产技术有着非常强的节能、低碳示范效应，其中：新型立式熔炉岩棉生产技术单位能耗可以低至240千克标准煤，能耗水平达到世界先进水平，产品质量稳定性更高；5万吨/年电熔炉生产技术主要使用电能，减少对石化能源的依赖，能耗和排放更趋向于绿色、低碳的发展方向。
从节能的角度看，岩棉生产能耗和带来的节能效益比为1:100，减碳比为1:200。
岩棉应用阶段减碳、节能降耗效果更加显著，根据行业统计，建筑对能源的消耗占社会
总能耗的30%，提高建筑节能设计标准是减少建筑能源消耗的根本途径。经过业内专家的多次研讨，一致认为，严寒地区要实现碳达峰、碳中和目标，外墙外保温具有不可替代的重要作用，特别是以岩棉为代表的薄抹灰外墙外保温是我国目前及今后可预见的一段时间内最成熟的建筑节能技术，其主要的材料、构造方法已经形成了相对成熟的技术体系、标准体系和产业支撑体系。岩棉产业已经发挥重要作用，有关研究机构初步研究数据表明，2020年全国岩棉使用
400万吨，其中350万吨用于建筑节能，每年减少折合500万吨标准煤的能源消耗，每年减少
1380万吨二氧化碳的排放量。根据欧洲绝热材料协会对岩棉生产企业的跟踪调查，因使用岩棉而节省的能源是其在生产、运输和安装过程中耗能的近100倍，而减少的二氧化碳排放可达200倍。
岩棉的广泛应用是实现建筑节能“双碳”目标的必然选择。
二、碳中和背景下污泥处理处置与资源化发展方向思考
基于污泥特性与处理处置技术特征，从碳中和的角度，污泥处理处置工艺路线的选择应考虑污泥处理处置过程节能降耗、逸散性温室气体排放，以及能量回收和产物利用形成的碳补偿三个重要因素。其核心在于通过现有技术提升与绿色低碳技术开发，实现过程能耗降低、化学药剂替代、逸散性温室气体控制，以及生物质清洁能源回收等。如欧美国家通过污泥生物质能资源回收，可满足污水处理厂60％～80％的能耗需求，对污水污泥处理过程碳中和起到了积极的作用。
污泥处理处置过程碳排放核算关键要素，根据污泥处理处置过程碳排放的来源不同，碳排放可分为能量源碳排放、逸散性碳排放和碳补偿（见图１）。
我国污泥主流处理处置工艺碳排放差异分析
1、厌氧消化－土地利用
厌氧消化可以同时实现易腐有机物稳定、病原菌削减、污泥体积减量和生物质能源回收，是当前国内外污泥稳定化处理的主流技术。污泥富含有机质、氮、磷、钾等营养物质，污泥的土地利用可以改善土壤的性质，实现营养物质的循环利用。“厌氧消化－土地利用”技术路线也被我国《城镇污水处理厂污泥处置技术指南》推荐为污泥处理处置的优选技术。
从碳排放的角度分析，厌氧消化过程中加热能耗和搅拌电耗、脱水药剂，以及土地利用过程能源消耗等会造成能量源碳排放；厌氧消化过程逸散的少量沼气，以及土地利用过程释放的ＣＨ４和Ｎ２Ｏ等会造成逸散性温室气体排放；厌氧消化产生的沼气替代化石燃料、消化产物土地利用替代氮磷与磷肥可实现碳补偿，降低温室气体的排放。总体而言，根据现有的核算，厌氧消化－土地利用是一种负碳排放的工艺。
厌氧消化效率的提升（生物质能回收），高级厌氧消化技术的应用（降低系统能耗），沼渣脱水环节绿色药剂的替代，以及沼液氮磷资源高效回收是该工艺未来碳减
排发展的重点方向。工程实践表明，考虑到厌氧消化产生的沼液资源回收利用和就地处理，建议厌氧消化工程依托污水处理厂建设。
2、好氧发酵－土地利用
污泥经过好氧发酵可以实现易腐有机物的降解和稳定，在重金属等污染物不超标的情况下，好氧发酵产物可以实现污泥的土地利用，包括园林绿化、育苗基质、土壤修复和农用等。
从碳排放的角度分析，脱水过程药剂消耗，好氧发酵过程辅料输运、供氧及废气处理能耗和药耗、以及土地利用过程能源消耗等会造成能量源碳排放；好氧发酵和土地利用过程释放的ＣＨ４
和Ｎ２Ｏ等会造成逸散性温室气体排放；发酵产物土地利用可替代氮肥与磷肥使用，实现碳补偿。总体而言，根据现有的核算，好氧发酵和土地利用是一种低水平碳排放的工艺，重点在于提高好氧发酵工艺的智能化控制水平，减少臭气处理的能耗和药耗，降低辅料添加，以及创新污泥产品的高效利用技术。
3、干化焚烧－建材利用
当污泥土地利用受限时，污泥干化焚烧是一种有效的处理处置的方式。通过干化焚烧，将污泥化学能转化为热能并进行回收利用，同时实现有机物的矿化，以及大幅度减量，焚烧灰渣可以进行建材资源化利用。
从碳排放的角度分析，脱水过程药耗和能耗、干化过程能耗、以及焚烧过程燃料消耗等会造成能量源碳排放；干化焚烧过程释放的ＣＨ４和Ｎ２Ｏ等会造成逸散性温室气体排放；焚烧过程能量回收利用可替代干化过程能量消耗，实现碳补偿。总体来讲，干化焚烧属于中等
碳排放水平，重点在于开发高效低耗深度脱水技术，降低污泥干化的能耗，以及提升工艺设计合理性和整体智能化集成水平。
从未来的发展来看，厌氧消化－干化焚烧工艺有望成为污泥处理处置的重要发展方向。２０２０年住建部和发改委联合发布的《补短板强弱项实施方案》提出：“鼓励采用生物质利用＋末端焚烧的处置模式”，其中“生物质利用”主要包含污泥厌氧消化技术。
碳中和背景下污泥处理处置未来发展方向
随着碳中和目标的推进，未来污泥处理处置应以节能降耗及能源资源回收为目标。目前，我国污泥厌氧消化工艺普及率较低，应加强高含固／协同高级厌氧消化技术的推广应用，实现污泥的高效稳定
减量和生物质能高效回收。污泥水分的深度去除是污泥处理处置节能降耗的关键，应提升干化脱水设备的智能化水平，开发相应的环境友好型脱水药剂及高效脱水技术。对于污泥干化焚烧末端处理技术，加强干化焚烧系统能量优化，同时考虑与厌氧消化技术的耦合，实现系统能量水平的整体提升。
在全球应对气候变化和能源资源短缺的背景下，污泥的能源高效回收及物质的高效循环利用已成为国际的研究热点（见图２）。随着学科交叉和先进研发手段的应用，污泥处理处置的技术水平将会得到大幅提升，前沿低碳技术的突破将有望大大提升污泥处理处置的碳减排水平。
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