周传斌：掌握固废资源化技术家底 探寻行业高质量创新路径
“推动固废资源化技术产品创新，首先要知道当前的技术家底是什么。固废资源化图谱展示了国家固废资源化的技术存量，为行业技术创新提供全景信息。”
在“2022(第十六届)固废战略论坛”上，中国科学院生态环境研究中心研究员周传斌在主题发言中分享了固废资源化技术产品图谱，他回顾和审视了高质量发展背景下的固废行业现状，重点指出固废资源化技术高质量创新的四大路径。
周传斌
工业化社会，任何供应在餐桌上的食物，其背后都有庞大的产业链支撑。以一个小小的玉米为例，在整条产业链上，每个环节都会有不同的固废产生，有些我们并不熟悉，不知道它的量，其实已远远大于生活垃圾的产生量。也有几类固废在最近几年受到关注，比如农膜，农膜已成为塑料垃圾防治的重点领域，还有农药包装等等，都有着庞大的数量。
固废治理面临多元化的需求，未来固废产品会更多，还会出现一些新兴的固废，也会有细分化的行业划分。不同领域、各个环节产生的多源固废，会有相应的技术去治理和利用。
从城市层面来看，宁波固废治理走在全国前列，宁波市有很多与固废处理有关的基础设施。我们绘制了宁波市固废物资流动图，这里面涉及很多种固废，大类就有17种，治理技术的大类有10个，相关的技术产品就是N多个，无法统计清楚了。
再深入到一个具体的固废类型，比如厨余垃圾领域。2017年，国家提出垃圾分类战略之后，有很多种技术投入到厨余垃圾资源化处理应用当中，比如处理规模达上千吨、几百吨的厌氧处理厂，中型的每天处理几百吨的好氧生物处理厂，还有小型的分布在乡镇、街道等的生化处理机。
回到最本源上，什么是固废资源化技术？技术是有定义的，技术是制造一种产品的知识，所采用的一种工艺、提供的一项服务。固废资源化技术要确定它的边界，首先要能完全治理固废；其次还要有功能化、资源化产品的产出。比如厨余垃圾的资源化技术，就是把厨余垃圾处理完后还有沼气、有机肥等资源化产品产出，整个过程中还需要控制各种环境污染物的影响。
接下来还要搞懂国家固废资源化技术的存量情况，我们有什么样的技术储备，它是什么样的分布关系？怎样对它进行分类？分类可以为行业自身提供一个准绳，通过分类也可以对性质相同的固废形成更深入的认识。
固废资源化技术分类
如何对固废资源化技术进行分类？几乎每一个企业和科研单位都宣称自己有创新技术的研发，行业内存在很多固废资源化技术子类。分类首先要找到技术共性，以及它解决的固废类型，汇总起来进行归纳。归纳完毕，再把不同的技术放到各自对应的“抽屉”里进行比较或者是学习。
实操中，固废资源化技术分类方法采用了以下三个字段：固废类型+资源化产物类型+技术原理。固废类型方面，根据《一般固体废物分类与代码》征求意见稿，不同行业固废的产出分成38大类，小类超过100；资源化产物类型，则是根据《国家工业固体废物资源综合利用产品目录》的5大类、50多个小类将不同的资源化产物归到不同的类型；技术原理，依据《固体废物处理工程技术手册》的类别来分。三个字段综合起来，用技术专利检索人工匹配，就可以找到我国现有的固废资源化技术的存量。
项目组对覆盖38大类的固废类型进行匹配，得到了100多个大类、超过600个小类的固废资源化技术。项目组还采用了“基于SAO结构”(Subject-Action-Object 主谓宾结构，即“固废类型+技术原理+资源化产物”)的分类方案验证，从专利文献中查找这3个关键词，使用上述方法进行人工匹配，最终形成了固废资源化技术图谱。
依托固废资源化专项，项目组开发了技术分类查询平台，里面有技术的分类方案，每一个方案下有具体技术应用的案例，还有技术相关的参数。在此过程中，项目组也发现了一些共性的问题，比如最终的资源化产物及其去向。通过资源化技术，固废到最后形成的资源化产物，绝大部分回到了工业、建筑和农业领域，能源产品和其他固废占比很小。
固废资源化产物
高质量发展之下，固废资源化行业要有什么样的应对？项目组对我国生活垃圾处理的四十年做了回顾性评估。四十年来，我国固废处理取得非凡成就，生活垃圾无害化处理率从6.9%增长到98.5%(城市+县城)，各个地级市垃圾无害化处理率也接近100%的水平。
虽然如此，我国固废处理依然有优化空间。项目组构建了4个维度7项指标，借用联合国环境规划署开发的WABI指标体系，用熵权法赋予权重，得出如下结论——我国的生活垃圾处理得分还在增长，但单位财政投入带来的资源和环境效益得分却在衰减，达到这些分值需要的财政投入越来越多，提高一分的难度越来越大。还有一些指标，在40年里并没有特别大的变化，比如再生资源回收利用率、温室气体排放等。
党的二十大报告，提出了绿色化、低碳化是实现高质量发展的关键环节，要推进各类资源节约集约利用，加快构建废弃物循环利用体系。最近五年，我国一些城市的固废防治目标，也在发生变化，比如相应城市推进建设生活垃圾分类示范城市、无废城市、废旧物资循环利用体系示范城市以及大宗固体废物综合利用示范基地等。未来，固废资源化处理及相应技术的研发，需要更高的质量和更多维度的考量。
一是，从污染控制到减污降碳协同。固废无疑是国家双碳目标非常重要的领域，固体废物污染防治“一头连着减污，一头连着降碳”，那么固废处理和“无废城市”建设是否可以贡献碳减排？如果能，可以贡献多大的幅度？固废领域如何实现碳减排目标？
宁波在固废治理领域走在全国前列，宁波2018年固废管理系统的碳足迹为负(-168万吨CO2e )，其中，建筑垃圾、一般工业固废、生活源固废处理的碳足迹分别为-78, -68, -60万吨CO2e，垃圾焚烧、卫生填埋、生化处理、农业废弃物是碳排放源，材料回收贡献“负碳”。“无废城市”技术和管理措施大幅提升城市降碳能力，宁波2025年通过“无废城市”建设碳减排预计达到783万吨 CO2e(~10%)，相对于2018年增加4.2倍，主要源于建筑垃圾和城市生活垃圾处理系统的改善。
“无废城市”试点城市宁波固废管理系统的碳足迹（2018年与2025年目标对比情况）
厨余垃圾是生活垃圾里碳排放最大的源头，厨余垃圾处理技术同填埋处置方式相比实现了碳减排。厨余垃圾处理技术有很多种，每种技术都近零碳排放，但如何进一步减少每一种技术支撑的碳排放水平？有待于厨余垃圾精细化生物处理的集成工艺路线开发，以分散式的好氧生化处理机案例为例，垃圾堆肥过程本身有甲烷和二氧化碳的排放，还会有能耗，比如通风、加温等。未来的技术研发，要以碳减排为核心动力，把通风、加温等影响自身碳排放的因素进行耦合，探讨最优的工艺参数。
二是，从回收利用到高质资源循环。固废回收利用面临困境，现在只有很少可回收的固废品类通过市场规律得到回收利用。困境的核心是钱，可回收物在城市里循环不起来，与回收利用成本有很大关系，成本减去预期收益存在负差。如何去弥补这个负差？周传斌指出，可以通过补贴、管理等多种办法，技术也是核心手段。
以外卖餐盒为例，外卖垃圾已成为城市垃圾处理的难题，外卖餐盒的主要材质是PP塑料，PP塑料回收利用的价值为8500元/吨，但作为垃圾处理的餐盒成本约300元/吨，如果能够在装备上做一些改动，在源头实现餐盒清洗，把它作为塑料、材料进行回收利用就是一种很好的解决办法。项目组通过三星-妇基会STEMGirls的创新方案，将厨余垃圾外卖餐盒通过清洗实现回收利用，清洗完杂质率控制在10%以内，扣除清洗成本每个餐盒盈利0.2~0.3元。
三是，从局部绩效到系统测评优化。国际上有一个环境技术验证( Environmental Technology Verification，即ETV)，ETV起源于美国，后被加拿大、欧盟、日本等地采用。环境技术到底是好不好，适用性怎么样，需要第三方机构来验证，这就是ETV存在的价值。
固废技术领域是ETV验证的薄弱环节，项目组制定了固废资源化技术的多维绩效评价方法，通过资源-环境-经济-社会四维评价(即REES)，采用基于生命周期思想的评价框架(LCA)，衡量固体废物处理技术工艺对资源能源消耗、污染排放的生态环境影响。
固废资源化技术的多维绩效评价方法
这其实是一个标准化的过程，项目组建立了固废资源化数据库与技术绩效评价系统来进一步实现系统测评优化。同时，中国循环经济协会团体标准《固废资源化技术多维绩效评价方法技术规范》(T/CACE 050-2022)也已公开，网上可查。
项目组也做了一些案例评判，在厨余垃圾领域，采集21个厨余垃圾技术应用案例，建立每个技术工艺的物料平衡图，对技术的物质、能源输入和输出清单进行分析。这种综合评判，除了方便用户选择以外，也给企业提升技术、找到自身短板提供了很好的工具。
四是，从可视化看数到智慧化用数。很多城市有智慧城管、智慧环卫系统，这大大提升了城市管理效用。当前，固废处置领域大部分数据还只是存储，或仅仅展示到屏幕上，数据怎样才能活用起来？比如各个城市都有垃圾组分的监测，但却缺少完整的数据库，而垃圾组分却是城市垃圾处理设施与技术装备开发的核心参数。项目组采用基于人工神经网络模型的垃圾组分预测方法，建立了可追溯、可预测的地级市精度垃圾组分数据库。周传斌表示，虽然精度有一定的商榷空间，但数据经规范化计算，大体上是可靠可行的。
具体到厨余垃圾层面，厨余垃圾的参数每天都是波动的，但可以通过源头信息精确掌控产量为技术创新提供支撑。厨余垃圾有三大源头：餐厅、农贸市场和家庭厨余。通过三个来源的地图POI数据，就可以掌握组分的变动情况。比如餐厅，可以通过菜系、食谱、点评、餐厨垃圾收集量等；农贸市场根据季节、大型批发市场销售额、饮食偏好等；社区根据人口数量及结构、分类收集水平、厨余分出量等信息形成POI数据。另外，国家开展了第六次中国总膳食研究CTDS，各个省份、各个城市食物情况，各类营养物质和污染物质，在总膳食研究中都有相应的数据库，可供查询。
