本文為同濟大學環(huán)境科學與工程學院戴曉虎教授在2023中國沼氣學會學術年會上，以“有機固廢全鏈條減污降碳安全資源化技術創(chuàng)新思考”為題進行的主旨報告。報告中，戴曉虎教授對固廢資源化專項進展情況、有機板塊進展情況進行了回顧與梳理，對雙碳目標新形勢進行了分析，并分享了其在有機固廢創(chuàng)新研究方面的思考。
01
固廢資源化專項的成立和特點
我國固體廢棄物產量大、種類多，安全無害化及資源化處置水平低，存在較高的環(huán)境污染風險。基于此，國家發(fā)展和改革委員會、教育部、工業(yè)和信息化部、生態(tài)環(huán)境部、住房和城鄉(xiāng)建設部、交通運輸部、中國科學院、中國工程院、各地方科技廳及協(xié)會共同制定了固廢資源化重點專項。并設定了以下目標：面向國家生態(tài)文明建設與保障資源安全供給的戰(zhàn)略需求，聚焦工業(yè)固廢、生活垃圾、再生資源三類典型固廢，圍繞源頭減量-智能分類-高效轉化-清潔利用-精深加工-精準管控全技術鏈條，解決兩大科學問題，突破六大關鍵技術，形成四大類重點區(qū)域系統(tǒng)解決方案，從而引領、提升我國固廢資源化科技支撐與保障能力。
固廢資源化重點研發(fā)專項的國撥經費總計22億，執(zhí)行期為2018年-2022年。該專項發(fā)布后，行業(yè)內企業(yè)積極響應，參與度高。
02
有機板塊相關進展
1、有機固廢領域概述
有機固廢種類繁多，具有污染屬性和資源屬性，是多重復雜體系。被稱為“固廢”，指的是其污染屬性，全國有機固廢的產量為60-100億噸/年，存量達200億噸，來源包括生活源、農業(yè)源和工業(yè)源，整體來說具有高含水、易腐的特征。在資源屬性方面，有機固廢無害化處理過程中的資源化技術手段相當復雜，亟待技術創(chuàng)新。而厭氧消化產沼氣，是無害化過程中的一個重要環(huán)節(jié)。
2、有機板塊項目部署
基于此，我國從“十二五”時期到“十四五”時期，以資源化、無害化為核心目標，設定系列專項，不斷投入以攻克技術難題。“十二五”時期的《廢物資源化科技工程“十二五”專項規(guī)劃》，是以需求牽引；“十三五”時期的“固廢資源化”重點研發(fā)計劃，是相對更為集中的問題導向規(guī)劃；“十四五”時期的“循環(huán)經濟關鍵技術與裝備”重點專項，目前還在貫徹執(zhí)行中。截至2023年10月，一系列項目已經完成招投標，總體來說，這些部署在行業(yè)內引起了高熱度、高參與度，極大推動了我國有機固廢技術創(chuàng)新水平提升。通過以上專項，初步形成了有機固廢資源化理論和技術體系，為我國從“有機固廢大國”向“有機固廢強國”的轉變奠定了科技基礎。
3、有機板塊進展與成效
通過系列部署，在京津冀、長三角、珠三角等典型城市區(qū)域開展技術集成與示范，取得了一批區(qū)域示范成果。以下列舉了幾個選自“十三五”專項所凝練的成果。
垃圾智能分選收運，針對垃圾分選效率低、收運智能化水平低、全鏈條管理不健全的問題，開發(fā)了分選-清潔收運-原位減量-污染控制-協(xié)同資源化全鏈條集成技術，在上海、深圳、北京、南通、張家港等開展綜合示范。多源有機固廢高參數(shù)清潔焚燒技術，開發(fā)了大規(guī)模焚燒設備，解決了大容量超低排放高效清潔焚燒技術集成難題，并已成功示范應用。有機固廢高效厭氧生物轉化技術，是針對城鄉(xiāng)有機固廢、提升有機固廢厭氧生物轉化效率的技術，形成了有機固廢生物轉化功能菌群及其代謝網絡調控的技術方法，開發(fā)了功能菌群及功能材料，提升了厭氧轉化的效率。有機固廢高效好氧生物轉化技術，針對好氧基礎理論研究、高溫菌群培養(yǎng)、工藝優(yōu)化調控、工程技術應用，取得了系列成果，形成有機固廢好樣生物轉化定向調控關鍵技術，實現(xiàn)了不同環(huán)境條件下有機固廢高效好氧生物腐質化。有機固廢高值定向轉化技術，包括低能耗高值生物轉化與綜合利用新技術和開發(fā)的多元高值化生物基產品，為實現(xiàn)秸稈、餐廚垃圾的高值化利用提供了技術支撐。有機固廢高效氣化技術，針對惰性有機固廢，提出“氣化+甲醇、制氫X”思路，開發(fā)了有機固廢蓄熱式氣化-焚燒、多元料漿氣化-熔融、移動床氣化熱電/熱炭等新技術，并實現(xiàn)產品深度利用，而通過熱化學處理、氣化，進而制氫氣，包括厭氧消化產生的甲烷如何制氫氣及其他化學品，則是以后要研究的方向。有機固廢園區(qū)化協(xié)同處置技術，針對園區(qū)有機固廢，探索規(guī)?；瘏f(xié)同處置模式，提高了工程效益，目前已在12地推廣應用、支撐6項地方文件和12項國家政策制定。
03
有機固廢創(chuàng)新研究的思考
1、指導方針已轉變——“從重點整治到系統(tǒng)治理”、“從實踐探索到科學理論指導”的轉變
在2023年7月17日-18日第九屆全國生態(tài)環(huán)境保護大會上，習近平總書記提出了要實現(xiàn)四個重大轉變，其中兩個轉變是需要我們在從事有機固廢創(chuàng)新技術時特別學習：第一個是從重點整治到系統(tǒng)治理，也就是必須要全鏈條考慮，過去可能更多從無害化角度尋求技術突破，未來則需要結合商業(yè)模式等從系統(tǒng)角度進行創(chuàng)新；第二個是從實踐探索到科學理論指導，要加強科技基礎理論創(chuàng)新，包括原理等理論方面的研究，期望在現(xiàn)有的技術基礎上，實現(xiàn)新技術、新原理、新方法的突破。
2、創(chuàng)新理念已轉變——由“污染防治單一目標”向“綠色-低碳-健康多目標協(xié)同治理”轉變
通過低碳綠色的處置技術，實現(xiàn)綠色發(fā)展、生態(tài)健康、安全低碳等多目標，這將是在未來技術研發(fā)創(chuàng)新時要考慮的一個重要因素。
由“污染物-無害化單向過程”向“污染物-資源化循環(huán)過程”理念的轉變
過去多年的環(huán)境治理核心是污染控制，有機固廢處置以無害化為目標?，F(xiàn)在面臨生態(tài)環(huán)境健康發(fā)展、降碳減污、綠色發(fā)展的發(fā)展趨勢，未來有機固廢處置技術不能只關注無害化，而是以無害化為目標，充分考慮資源化的手段，實現(xiàn)污染物-資源化循環(huán)過程。
3、雙碳目標推進創(chuàng)新——有機固廢“減污-降碳-安全-資源化”全鏈條協(xié)同推進
在雙碳目標下，未來有機固廢處置技術路線的技術創(chuàng)新，應按照減污-降碳-安全-資源化全鏈條協(xié)同推進，即減少污染物、降低碳排放、保障安全包含新型污染物去除、資源化利用都要兼顧。
同樣十分重要的一點，未來技術研發(fā)方向，除了考慮污染物控制外，還需考慮碳減排達標，特別是易腐有機固廢如果得不到妥善處理處置，碳排放會很高，因此需要從碳-污雙指標約束來驅動新技術的創(chuàng)新。
4、創(chuàng)新管理升級進化
■ 有機固廢的全鏈條閉環(huán)綜合整治-技術+管理
過去一直強調技術層面的全鏈條，在管理層面的全鏈條其實同樣重要，特別是商業(yè)模式和收費機制。固廢本質上是污染物，為了保證城鄉(xiāng)健康發(fā)展，污染物的去除需要設置一個合理的收費機制，在這個基礎上才有能夠實現(xiàn)最大化資源化。僅關注固廢是資源，反而使一些工程項目很難落地和可持續(xù)發(fā)展。國內外在垃圾處理費用、秸稈沼氣補助、對無害化和資源化關系的認識方面都存在很大差距。未來應該要實現(xiàn)技術層面全鏈條和管理層面全鏈條。
■ 新一輪科技革命催生新型研究范式
目前，多學科交叉融合是科技創(chuàng)新的重要方式，特別是生物學、材料學、信息學，為有機固廢技術創(chuàng)新提供了很好的機遇。此外，貫徹產學研深度融合的創(chuàng)新模式，進行全鏈條創(chuàng)新，推動科技成果“從書架到貨架”發(fā)展。
5、有機固廢領域技術發(fā)展方向
有機固廢領域生物技術發(fā)展方向，包括厭氧消化技術效率提升方面如高含固/協(xié)同、DIET、等電點等方面的技術創(chuàng)新，有機固廢氮磷資源的高效回收，環(huán)境友好型高效固液分離技術方法等，都是未來值得期待的方向；在熱化學處理方面，熱解氣化制氫、焚燒發(fā)電、電解水制氫技術、催化熱解與定向轉化技術，主控、高參數(shù)清潔焚燒等，都是未來熱門的技術方向。
04
結語
總體來看，我國有機固廢產量大、多介質、成分復雜，具有污染與資源雙重屬性，傳統(tǒng)處理處置技術存在轉化效率低、資源化利用不足的問題。新形勢下，隨著有機固廢處理目標和理念發(fā)生根本性改變，城鄉(xiāng)有機固廢全鏈條減污降碳安全資源化是未來發(fā)展方向，無害化是根本、資源化是手段、合理的費用機制可以保障行業(yè)健康發(fā)展?？萍紕?chuàng)新是有機固廢處理實現(xiàn)減污降碳、協(xié)同增效、滿足未來碳-污雙指標的關鍵核心要素。未來，在新一輪科技革命的推動下，研究范式、產學研深度融合新形勢下，相信我國有機固廢處理一定會取得突破與發(fā)展，走在世界前列。
