导 读：为研究干垃圾资源化处置的碳减排效益，对上海市干垃圾的物理化学特性及垃圾组分进行了测定。按照IPCC的垃圾焚烧CO₂排放量核算方法计算2021年上海市干垃圾焚烧CO₂排放量。采用文献调研法，确定干垃圾中废塑料、纸类、玻璃和废金属组分的资源化回收路径及相关的碳排放系数，并计算干垃圾中可回收组分进行资源化回收和剩余干垃圾组分进行焚烧处置的CO₂排放总量，然后与2021年上海市干垃圾焚烧CO₂排放量进行对比。结果表明，干垃圾中的废塑料、纸张、玻璃类和废金属组分在全部焚烧处置时，其CO₂排放量占干垃圾焚烧CO₂排放总量的98.84%。对干垃圾进行资源化处置的情景下，先资源化回收干垃圾中的废塑料、纸类、玻璃和废金属组分，再对剩余的干垃圾焚烧处置，此时CO₂排放总量比干垃圾全部焚烧处置的CO₂排放量削减81.09%。干垃圾资源化处置情景下会新增预处理分选能耗的碳排放，占资源化处置情景下CO₂排放总量的2.63%。对干垃圾资源化处置的碳减排效益不造成显著影响。

1 研究方法与数据来源

1.1 上海市干垃圾组分理化特性检测

上海市2021年干垃圾组分理化特征的质量分数值见下表1。

1.2 干垃圾废塑料、纸类、玻璃类和废金属

组分的资源化路径及碳排放系数

上海市干垃圾资源化处置是在现有干垃圾焚烧处置方式基础上进行的尝试，首先精细分拣干垃圾中的废塑料、纸类、玻璃类和废金属，然后将其再生为资源化产品，最后对分拣后剩余的干垃圾组分仍进行焚烧处置。

废纸通过生产脱墨废纸浆工艺进行资源化回收。根据刘成良等的研究，利用废纸制脱墨废纸浆的产品得率为78.38%，根据《制浆造纸单位产品能源消耗限额》（GB 31825—2015），新建项目生产自用脱墨废纸浆的单位产品准入能耗限额值为175 kgce/t，生产自用漂白化学木浆的单位产品准入能耗限额值为240 kgce/t，根据陈飞等的研究，标煤折算为CO₂的系数为“0.67×（44/12）”，可得到废纸生产脱墨废纸浆的碳排放系数为0.43 t CO₂/t 资源化产品，对应漂白化学木浆产品的碳排放系数为0.59 t CO₂/t 产品。

废塑料依据《废塑料再生利用技术规范》（GB/T 37821-2019）进行资源化回收，利用每吨废塑料的标准电耗为500 kWh/t。上海市电力碳排放系数为4.2 t CO₂/万 kWh，可计算利用每吨废塑料制再生塑料颗粒时的碳排放系数为0.210 t CO₂/t 废塑料。GB/T 37821-2019从废塑料制再生塑料颗粒的原料端定义了利用每吨废塑料的标准电耗，故废塑料利用率为100%。根据内部调查，上海市干垃圾废塑料中以PE塑料为主要成分，占比平均为68.23%，根据AN等的研究，普通PE塑料产品的单位产品碳排放系数为3.43 t CO₂/t 产品。

废玻璃以熟料组分的形式直接进入玻璃熔窑熔化为玻璃液流，制有色玻璃瓶罐，进行资源化回收。可假设废玻璃制有色玻璃瓶的产品得率为100%。根据刘昕冉等的研究，从熟料粉碎入窑到制得成品玻璃瓶阶段的CO₂排放量为163.83 g/瓶。以单个啤酒玻璃瓶500 g计算，废玻璃生产有色玻璃瓶的碳排放系数为0.328 t CO₂/t 资源化产品。根据《玻璃单位产品能耗限额及计算方法》（DB 33/682—2013），现有玻璃生产企业制造有色玻璃瓶罐的单位产品综合能耗限额值为230 kgce/t，根据陈飞等研究的标煤折算系数，可得到标准玻璃瓶产品的碳排放系数为0.565 t CO₂/t 产品。

上海市生活垃圾按干垃圾、湿垃圾、可回收垃圾和有害垃圾进行四分类收集后，干垃圾中的金属类废物主要以罐头类食品废包装为主，其材质为马口铁，根据钢铁行业技术的最新发展，锡元素在易切削钢、电工钢、铸铁及不锈钢中都有较重要的作用，故可直接作为熔炼某些特种钢材的原料。根据赵延伟等的研究，废金属采用电弧炉熔炼回收，可实现100%的利用率。根据电弧炉熔炼废钢的原理，可假设废金属资源化产品的得率为100%。根据SARKAR等的研究，电弧炉熔炼粗钢的碳排放系数为0.388 t CO₂/t 产品。根据刘宏强等的研究，粗钢全生命周期的碳排放系数为2.309 t CO₂/t 产品。

干垃圾废塑料、废纸类、玻璃类和金属类组分的资源化路径及相关碳排放系数见表2。

2 结果与讨论

2.1 干垃圾资源化处置情景CO2排放来源分析

根据上海市老港干垃圾资源化项目试验基地的统计数据，可计算干垃圾资源化处置情景下，干垃圾预处理分选设备的新增能耗导致的CO₂间接排放量为2.3万t。根据干垃圾资源化路径设计，干垃圾中不回收组分焚烧处置CO₂排放量为5.36万t，干垃圾中废纸类、废塑料、玻璃类和金属类可资源化组分进行资源化产品生产过程的CO₂排放量为79.77万 t。由图1可见，干垃圾资源化处置情景下新增的预处理分选能耗的CO₂间接排放量和干垃圾中不回收组分的焚烧CO₂排放量对干垃圾资源化处置情景的CO₂排放总量的贡献率低于10%，不构成关键影响因素。

_{图1 干垃圾资源化处置情景CO2排放来源及贡献率}

2.2 干垃圾资源化处置情景的碳减排效益分析

基于设定的研究边界及情景，2021年上海市干垃圾焚烧处置CO₂排放量为462.37万 t。干垃圾资源化处置情景下，CO₂排放总量为87.43万 t，干垃圾资源化处置情景下CO₂排放总量比干垃圾焚烧处置CO₂排放量削减81.09%。

_{图2  2021年度干垃圾焚烧处置和资源化处置情景下CO2排放量}

2021年上海市干垃圾中含矿物碳的组分焚烧CO₂排放量分别为：废塑料排放455.63万 t、纺织类排放4.95万 t、纸类排放1.38万 t、砖瓦陶瓷类排放0.24万 t、灰土类排放0.17万 t，由表3可见，干垃圾中的废塑料组分是干垃圾焚烧CO₂排放的主要贡献来源，对干垃圾焚烧CO₂排放量具有决定作用，占干垃圾焚烧CO₂排放总量的98.54%。

由图3可见，若干垃圾中废塑料组分全部以资源化方式进行处置，则干垃圾废塑料组分资源化处置的CO₂排放量比焚烧处置的CO₂排放量削减414.39万 t CO₂。

_{图3 干垃圾废塑料组分焚烧处置和资源化处置时CO2排放量}

由图4可见，废纸类、玻璃类、金属类干垃圾组分进行资源化处置的CO₂排放量反而比焚烧处置CO₂排放量有所增加。根据单位产品碳排放系数法核算的废纸类、玻璃类、金属类组分资源化产品生产过程CO₂排放量分别为34.07万 t、3.29万 t和1.17万 t。故废纸类、玻璃类、金属类干垃圾组分实现资源化回收后，相较于目前的焚烧处置，其CO₂排放量反而分别增加32.69万 t、3.29万 t和1.17万 t，仅有废塑料组分在资源化处置后实现CO₂排放量的显著削减。

_{图4 干垃圾可资源化组分资源化处置导致的CO2排放量变化}

如果从全生命周期角度考虑，废纸类、玻璃类、金属类干垃圾组分的资源化，相当于直接从干垃圾中回收了以标准产品形态为基础的废物作为原料，并在此基础上进行资源化产品生产，相当于消除了对应的标准产品生产时从初级原料到半成品或者产品中间体的这一段工艺过程，节约了制造端的这部分工艺过程能耗，削减了制造端的CO₂排放量。由图5可见，根据表2的干垃圾资源化路径设计，废纸类、玻璃类、金属类干垃圾组分的资源化产品的碳排放系数显著低于对应的标准产品的碳排放系数，考虑资源化产品的替代效益，从全社会角度看，废纸类、玻璃类、金属类干垃圾组分的资源化仍具有碳减排意义。

图5 干垃圾组分资源化产品与标准产品的碳排放系数比较

3 结  论

（1）干垃圾中的废塑料组分是干垃圾焚烧处置CO₂排放的主要来源，废塑料组分资源化处置对削减干垃圾焚烧CO₂排放量具有决定意义。废纸类、玻璃类、金属类干垃圾组分的资源化在干垃圾处置端会导致CO₂排放量高于焚烧处置排放量，但干垃圾资源化产品的碳排放系数显著低于其对应的标准产品的碳排放系数，从全社会角度考虑，由于资源化产品的替代效益，相当于减少了标准产品在制造业领域生产过程的CO₂排放，有利于从全社会层面上实现碳减排。

（2）干垃圾组分中的废塑料、废纸类、玻璃和金属类的资源化拥有成熟技术，对干垃圾组分进行预处理分选而新增的CO₂排放量极小，对干垃圾资源化处置的碳减排效益没有显著影响。

（3）这篇文章仅从碳减排角度讨论，具体干垃圾减碳路径的实施，还需综合考虑经济、技术、政策、文化等多种因素进一步开展研究。

作者简介

刘晋旭：硕士，工程师，上海市环境科学研究院科研人员,主要从事固废管理及碳排放核算研究。

陆鲁：硕士，高级工程师，上海城投环境（集团）有限公司项管部总经理，主要从事固废转运、处置与资源化研究。

周铭：本科，高级工程师，上海市环境科学研究院环境工程技术研究所所长，主要从事固废管理及碳排放核算研究。

孙丽：硕士，工程师，上海市环境科学研究院固体废物与土壤环境研究所副所长，主要从事固废管理及碳排放核算研究。

虞斌：本科，工程师，上海市环境科学研究院科研人员，主要从事固废管理及碳排放核算研究。

张美兰：硕士，高级工程师，上海老港废弃物处置有限公司副总经理，主要从事固废项目管理与信息化研究。

贾川：硕士，高级工程师，上海市环境工程设计科学研究院有限公司研究中心总工，主要从事固废处理与资源化研究。