COP26甲烷减排获重大突破,需要哪些技术支持?

文章来源:老汪聊碳中和碳交易网2021-11-05 13:53

在正在进行的第26届格拉斯哥气候变化大会(COP26)上,关于甲烷减排获得重大成果。会上,欧盟与美国共同发起了“全球甲烷承诺”协定,旨在到2030年使甲烷排放水平较2020年低30%,目前已经有上百个国家加入了该协定。
 
甲烷属于短寿命周期温室气体,平均在空气中存在的时间为12年左右,根据政府间气候变化专门委员会(以下简称IPCC)的第五次评估报告,甲烷20年水平的全球增温潜势(或称暖化效应)高达二氧化碳的84倍,100年水平则是二氧化碳的28倍。
 
甲烷对当前经历的全球变暖的贡献率约为四分之一,仅次于二氧化碳。所以尽快减少甲烷排放从某种意义来讲,短期内减缓全球升温比减少二氧化碳更加显著。我国甲烷排放主要来自于哪里?又有什么方法来减少呢?本篇文章就来讲讲这个甲烷的减排(摘自《碳中和时代》)。
 
从大领域来说,甲烷排放主要来自于化石能源开采的逃逸排放、农业活动和废弃物处理。
 
化石能源开采逃逸排放
 
在能源领域的排放中,有一种特殊的排放,就是能源开采中的逃逸排放。主要为煤炭和油气开采中的甲烷排放。根据国家温室气体清单数据,2014年我国化石能源开采中的逃逸排放为4.6亿吨CO2e,约占我国总温室气体排放的3.7%。其中燃煤开采逃逸排放4.4亿吨,油气系统逃逸排放0.2亿吨。
 
所有煤炭在开采过程中会伴生煤层气。煤层气俗称瓦斯,在煤的形成过程中一起形成,吸附在煤基质颗粒表面、游离于煤孔隙之中,主要成分为甲烷。煤层气在煤炭开采前、中、后都会持续产生。
 
一般煤矿在开采前会将高浓度的煤层气先抽出,这部分的煤层气都得到了资源化利用。而对于浓度低于10%的煤层气,常规做法是直接排空。在煤炭开采的过程中,为保证矿井的安全,还需要将井下空气持续抽出,此部分空气虽然甲烷含量极低,但总量非常大。
 
根据《2020-2024年中国煤层气行业竞争格局与主要竞争对手分析报告》,2018年,我国煤层气总产量为180亿立方米,煤层气利用量为100亿立方米,大约有80亿立方米的直接排空,既造成了大量的资源浪费,又产生了大量的温室气体排放。
 
对于低浓度的煤层气的减排,目前比较成熟的办法是收集起来进行氧化后排空,产生的热量可以用来生产低品位蒸汽和热水。如果附近有需求方,则具有一定经济效益,但一般煤矿地处偏远地区,附近需求量小,所以普遍不具备经济性。
 
在没有新的技术出现之前,此部分的排放可以通过政策强制煤矿企业进行氧化后排空来实现减排,或者通过碳交易鼓励煤矿主或民间资本投资相关的减排项目。
 
农业活动
 
农业活动产生的碳排放主要来自于动物肠道发酵、动物粪便管理、水稻种植、农业土壤的排放。
 
2014年,我国农业活动产生的排放约为8.3亿吨。其中动物肠道发酵产生的排放为2亿吨、动物粪便管理产生的排放为1.3亿吨、水稻种植产生的排放为1.8亿吨、农业土壤产生的排放为2.8亿吨,其中除农业土壤排放主要为氧化亚氮排放以外,其余均为甲烷排放。农业活动主要领域的排放比例如下:
 
 
动物肠道发酵的通俗说法就是反刍类动物打嗝和放屁产生的碳排放,反刍类动物是指进食经过一段时间以后将在胃中半消化的食物返回嘴里再次咀嚼的动物。我们常见的牛和羊都属于此类动物。此类动物的食物一般为草类,在胃里消化时通常会产生大量甲烷,这些甲烷会通过打嗝和放屁释放到大气中。动物肠道发酵产生的排放超过2亿吨,占我国总排放的1.6%左右。
 
因为排放源过于分散且随时都在移动,通过甲烷收集设施进行收集处理并不现实。目前可行的方法一是添加特殊的饲料添加剂,这种添加剂可以减少少量的甲烷排放,二是减少牛羊等反刍类动物的饲养,相应的肉类蛋白质通过更低排放的鸡肉或者鱼虾类代替,三是研发植物基或者细胞培养牛肉,目前已经有初创公司开发出了相应产品,其口感与普通牛肉相似,但价格约为普通牛肉的2倍,绿色溢价较高。若需要得到普遍地接受,除了口感外,还需要在成本方面进一步降低。
 
动物粪便管理主要是家畜粪便在露天环境中的甲烷排放。2014年这部分的排放为1.3亿吨,约占全国总排放的1%。目前我国大型家畜养殖场基本实现了粪便收集和甲烷的回收利用,小型养殖场和农村家畜的散养不具备甲烷回收的条件。
 
在过去20年,我国大力推广了户用沼气的建设,但因维护成本过高等因素部分户用沼气池被废弃。动物粪便管理排放主要来自于小型养殖场和农村家畜的散养。减少此部分的碳排放主要是通过支持规模化养殖,以及加强户用沼气的建设和维护来实现。
 
水稻种植产生的碳排放为1.8亿吨,这部分排放主要因为水稻被淹灌部分产生的甲烷排放,减少排放的方法是大力推广水稻旱种技术,既能节水又能减少碳排放。
 
对于农业活动的排放,还有很重要的一点就是要倡导健康饮食和节约粮食,同等能量的肉类食品碳排放要普遍高于素食,反刍类动物肉如牛肉和羊肉碳排放更是在素食的10倍以上。根据联合国粮农组织统计,全球有1/3的食物被浪费,节约粮食可以有效降低农业活动的碳排放。
 
总体来说农业领域属于排放源最为分散且最难实施深度减排的领域,在碳中和目标驱使下,农业领域可能强化某些减排措施以起到减排作用,但即使未来有更先进的技术,也很难在当前的基础上减排50%以上,且无法通过CCS等技术对温室气体进行捕集和封存,只能通过负排放技术和林业碳汇对此部分排放进行抵消。
 
废弃物处理
 
2014年,我国废弃物处理产生的排放总量为1.9亿吨。废弃物处理主要来自于城市垃圾焚烧、垃圾填埋和污水处理相关排放,其中垃圾焚烧和垃圾填埋的排放量为1亿吨,废水处理产生的排放为0.9亿吨。
 
减少垃圾处理产生的排放,最好的处理方式是垃圾的减量化。即倡导垃圾分类、减少不必要的购买行为、延长物品使用寿命等。对于垃圾填埋和污水处理产生的甲烷排放,可以投入甲烷回收装置进行焚烧后再排空,在规模允许的情况下可以投入发电设施进行发电。根据相关资料,我国垃圾填埋气回收利用率极低,覆盖率不足12%。
 
总的来说,甲烷排放类型多样而分散,其减排成本会随着减排比例的增加而显著上升,且基本不可能实现零排放。
 
所以,中国考虑了一下,
 
暂时没有加入该协定。

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