在正在進行的第26屆格拉斯哥氣候變化大會(COP26)上,關于甲烷減排獲得重大成果。會上,歐盟與美國共同發起了“全球甲烷承諾”協定,旨在到2030年使甲烷排放水平較2020年低30%,目前已經有上百個國家加入了該協定。
甲烷屬于短壽命周期溫室氣體,平均在空氣中存在的時間為12年左右,根據政府間氣候變化專門委員會(以下簡稱IPCC)的第五次評估報告,甲烷20年水平的全球增溫潛勢(或稱暖化效應)高達二氧化碳的84倍,100年水平則是二氧化碳的28倍。
甲烷對當前經歷的全球變暖的貢獻率約為四分之一,僅次于二氧化碳。所以盡快減少甲烷排放從某種意義來講,短期內減緩全球升溫比減少二氧化碳更加顯著。我國甲烷排放主要來自于哪里?又有什么方法來減少呢?本篇文章就來講講這個甲烷的減排(摘自《
碳中和時代》)。
從大領域來說,甲烷排放主要來自于化石能源開采的逃逸排放、農業活動和廢棄物處理。
化石能源開采逃逸排放
在能源領域的排放中,有一種特殊的排放,就是能源開采中的逃逸排放。主要為煤炭和油氣開采中的甲烷排放。根據國家溫室氣體清單數據,2014年我國化石能源開采中的逃逸排放為4.6億噸CO2e,約占我國總溫室氣體排放的3.7%。其中燃煤開采逃逸排放4.4億噸,油氣系統逃逸排放0.2億噸。
所有煤炭在開采過程中會伴生煤層氣。煤層氣俗稱瓦斯,在煤的形成過程中一起形成,吸附在煤基質顆粒表面、游離于煤孔隙之中,主要成分為甲烷。煤層氣在煤炭開采前、中、后都會持續產生。
一般煤礦在開采前會將高濃度的煤層氣先抽出,這部分的煤層氣都得到了資源化利用。而對于濃度低于10%的煤層氣,常規做法是直接排空。在煤炭開采的過程中,為保證礦井的安全,還需要將井下空氣持續抽出,此部分空氣雖然甲烷含量極低,但總量非常大。
根據《2020-2024年中國煤層氣行業競爭格局與主要競爭對手分析報告》,2018年,我國煤層氣總產量為180億立方米,煤層氣利用量為100億立方米,大約有80億立方米的直接排空,既造成了大量的資源浪費,又產生了大量的溫室氣體排放。
對于低濃度的煤層氣的減排,目前比較成熟的辦法是收集起來進行氧化后排空,產生的熱量可以用來生產低品位蒸汽和熱水。如果附近有需求方,則具有一定經濟效益,但一般煤礦地處偏遠地區,附近需求量小,所以普遍不具備經濟性。
在沒有新的技術出現之前,此部分的排放可以通過政策強制煤礦企業進行氧化后排空來實現減排,或者通過
碳交易鼓勵煤礦主或民間資本投資相關的減排項目。
農業活動
農業活動產生的
碳排放主要來自于動物腸道發酵、動物糞便管理、水稻種植、農業土壤的排放。
2014年,我國農業活動產生的排放約為8.3億噸。其中動物腸道發酵產生的排放為2億噸、動物糞便管理產生的排放為1.3億噸、水稻種植產生的排放為1.8億噸、農業土壤產生的排放為2.8億噸,其中除農業土壤排放主要為氧化亞氮排放以外,其余均為甲烷排放。農業活動主要領域的排放比例如下:
動物腸道發酵的通俗說法就是反芻類動物打嗝和放屁產生的碳排放,反芻類動物是指進食經過一段時間以后將在胃中半消化的食物返回嘴里再次咀嚼的動物。我們常見的牛和羊都屬于此類動物。此類動物的食物一般為草類,在胃里消化時通常會產生大量甲烷,這些甲烷會通過打嗝和放屁釋放到大氣中。動物腸道發酵產生的排放超過2億噸,占我國總排放的1.6%左右。
因為排放源過于分散且隨時都在移動,通過甲烷收集設施進行收集處理并不現實。目前可行的方法一是添加特殊的飼料添加劑,這種添加劑可以減少少量的甲烷排放,二是減少牛羊等反芻類動物的飼養,相應的肉類蛋白質通過更低排放的雞肉或者魚蝦類代替,三是研發植物基或者細胞培養牛肉,目前已經有初創公司開發出了相應產品,其口感與普通牛肉相似,但
價格約為普通牛肉的2倍,
綠色溢價較高。若需要得到普遍地接受,除了口感外,還需要在成本方面進一步降低。
動物糞便管理主要是家畜糞便在露天環境中的甲烷排放。2014年這部分的排放為1.3億噸,約占全國總排放的1%。目前我國大型家畜養殖場基本實現了糞便收集和甲烷的回收利用,小型養殖場和農村家畜的散養不具備甲烷回收的條件。
在過去20年,我國大力推廣了戶用沼氣的建設,但因維護成本過高等因素部分戶用沼氣池被廢棄。動物糞便管理排放主要來自于小型養殖場和農村家畜的散養。減少此部分的碳排放主要是通過支持規模化養殖,以及加強戶用沼氣的建設和維護來實現。
水稻種植產生的碳排放為1.8億噸,這部分排放主要因為水稻被淹灌部分產生的甲烷排放,減少排放的方法是大力推廣水稻旱種技術,既能節水又能減少碳排放。
對于農業活動的排放,還有很重要的一點就是要倡導健康飲食和節約糧食,同等能量的肉類食品碳排放要普遍高于素食,反芻類動物肉如牛肉和羊肉碳排放更是在素食的10倍以上。根據聯合國糧農組織統計,全球有1/3的食物被浪費,節約糧食可以有效降低農業活動的碳排放。
總體來說農業領域屬于排放源最為分散且最難實施深度減排的領域,在碳中和目標驅使下,農業領域可能強化某些減排措施以起到減排作用,但即使未來有更先進的技術,也很難在當前的基礎上減排50%以上,且無法通過
CCS等技術對溫室氣體進行捕集和封存,只能通過負排放技術和林業
碳匯對此部分排放進行抵消。
廢棄物處理
2014年,我國廢棄物處理產生的排放總量為1.9億噸。廢棄物處理主要來自于城市垃圾焚燒、垃圾填埋和污水處理相關排放,其中垃圾焚燒和垃圾填埋的排放量為1億噸,廢水處理產生的排放為0.9億噸。
減少垃圾處理產生的排放,最好的處理方式是垃圾的減量化。即倡導垃圾分類、減少不必要的購買行為、延長物品使用壽命等。對于垃圾填埋和污水處理產生的甲烷排放,可以投入甲烷回收裝置進行焚燒后再排空,在規模允許的情況下可以投入發電設施進行發電。根據相關資料,我國垃圾填埋氣回收利用率極低,覆蓋率不足12%。
總的來說,甲烷排放類型多樣而分散,其減排成本會隨著減排比例的增加而顯著上升,且基本不可能實現零排放。
所以,中國考慮了一下,
暫時沒有加入該協定。
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