再生资源回收利用与碳减排的定量分析研究

文章来源:再生资源信息网 作者: 日期:2021/4/1 0:00

再生资源回收利用与碳减排的定量分析研究

戴铁军 潘永刚 张智愚 张卉聪

2020 年 9 月 22 日,习近平主席在第 75 届联大一般性辩论上宣布,中国将提高国家自主贡献力度,采取更加有力的政策和措施,二氧化碳排放力争于 2030 年前达到峰值,努力争取 2060 年前实现碳中和。随后,习近平总书记在多个重大国际场合就应对气候变化提出有力度的目标和愿景,发表一系列倡议和看法,为我国绿色低碳转型指明了前进方向,也为全球气候治理向前迈进注入了新动能。 2021 年 3 月 15 日,中央财经委员会第九次会议强调,我国力争 2030 年前实现碳达峰, 2060 年前实现碳中和,是党中央经过深思熟虑做出的重大战略决策,事关中华民族永续发展和构建人类命运共同体。

2021 年 2 月 22 日,国务院发布《关于加快建立健全绿色低碳循环发展经济体系的指导意见》,确保实现碳达峰、碳中和目标,推动我国绿色发展迈上新台阶。意见强调,要加强再生资源回收利用,推进垃圾分类回收与再生资源回收“两网融合”,加快落实生产者责任延伸制度,完善废旧家电回收处理体系,特别是加快构建废旧物资循环利用体系,加强废纸、废塑料、废旧轮胎、废金属、废玻璃等再生资源回收利用,提升资源产出率和回收利用率等。

一、再生资源回收行业发展“助推”碳减排

碳中和是一个综合性目标,涉及国民经济各个部门和社会再生产全过程。要实现碳达峰和碳中和的目标,需要采取一系列强有力的措施,包括采用源头减量、能源替代、节能提效、回收利用、工艺改造、碳捕集及利用等各种方式。实现碳达峰和碳中和是一个全方位、全流程的动态过程,既是能源技术和生产方式的转型,也是经济发展方式转型,还是生活方式的转型,涉及到全社会、经济发展、生产和生活的方方面面。

再生资源回收利用是碳减排的路径之一,同时兼具污染物减排的协同效益,无疑是实现碳达峰和碳中和的重要方式。当前对碳减排的研究热点主要集中在能源领域,而对再生资源回收利用行业的碳减排研究尚待加强。在重点耗能行业,利用废热废气生产零碳能源是一种“回收利用”,在社会再生产过程中,通过对巨大的可回收物进行循环利用,更是一种实现碳中和效应不可或缺的方式。

2020 年,随着无废城市和美丽中国建设持续推进,环保执法与督查力度进一步加大,钢铁、有色金属等行业减少原生矿产资源的使用量,不断提高废钢铁、废有色金属等环保原料的使用比例,我国再生资源回收总量增长较快。

2019 年,我国废钢铁、废有色金属、废塑料、废轮胎、废纸、废弃电器电子产品、报废机动车、废旧纺织品、废玻璃、废电池十大类别的再生资源回收总量为 3.45 亿吨,同比增长 7.1% 。其中,废钢铁回收量涨幅较为明显,同比增长 9.8% ;废纸和废玻璃回收量增幅较小,其中废钢铁所占回收量比例最大,在 65% 左右。

①:自2014年起,将中小型钢铁企业回收的废钢铁、铸造和锻造行业使用的废钢铁数量纳入统计范围。

②:自2014年起,将从热镀锌渣、锌灰、烟道灰、瓦斯泥灰中回收的废锌数量纳入统计范围。

③:报废机动车相关数据来源于商务部全国汽车流通管理信息系统。

数据来源:商务部流通业发展司

再生资源的回收利用可以有效减少初次生产过程中的碳排放。研究表明,高耗能行业(钢铁、水泥、铝和塑料)的产品再生,废弃物(秸秆、林业废弃物、生活垃圾)的资源化能源化利用以及动力电池回收利用三大领域的潜力最大。例如,钢铁领域,过去二十年国内钢材消费量迅速增长将带动中国国内的废钢资源快速增长,根据中国废钢铁应用协会数据整理,每利用 1 吨废钢铁,评价可替代 1 吨多炼钢生铁,节约能源 60% ,可节约 0.4 吨焦炭或者 1 吨左右原煤,废钢铁回收利用温室气体减排效果率为 0.15t CO 2 e/t 废生铁 [1] 。钢铁行业的短流程趋势(电炉代替高炉)加大了废钢的利用前景。再生铝领域,再生铝也可非常显著有地效减少初次生产的能耗与碳排放。塑料循环利用领域,根据能源转型委员会研究, 2050 年,中国的塑料需求中 52% 可由回收再利用的二次塑料提供。动力电池回收领域, 2019 年预计可回收三元正极 0.13 万吨,随后逐年递增至 2030 年的 29.25 万吨;预计到 2030 年磷酸铁锂电池回收利用过程可回收锂元素 0.65 万吨。

再生资源行业发展助推碳减排过程,可分为行业自身通过回收利用既可助力生产行业实现碳减排,又为企业在碳交易中增加了配额收益。

“ 十三五”期间单位 GDP 二氧化碳排放累计下降了 18.2% 。近十五年来,我国的单位 GDP 二氧化碳排放量降幅远超全球平均水平,但从绝对数值来看,依然与全球平均数值存在一定差距。按照 2030 年前达峰的目标,后续仅为碳中和预留 30 年时间,因此“十四五”时期加速实现碳达峰将尤为重要。

2021 年全国碳市场即将开始交易,国内碳市场作为我国碳达峰碳中和战略的配套措施已经逐渐建立。再生资源的利用,无疑将为企业赢得碳排放配额的收益,为企业带来新的绿色财富。

二、再生资源回收利用与碳减排的定量分析

目前,国内专家学者对我国碳达峰碳中和的政策、制度、措施等进行了较为全面分析和高度整合,提出我国在各领域存在的各类问题、挑战及建议。但是再生资源回收利用领域的相关研究,大部分偏定性,量化研究不足,这使得再生资源回收利用行业发展对碳减排政策实施效果的分析存在不确定性。因此,研究再生资源回收利用行业与碳减排的定量关系,将有利于分析再生资源行业发展对碳减排的影响程度,更好的为行业政策设计及再生资源品类的应用提供重要工具。

资源循环利用和节能减排在环境经济学上,是完全一致的工业活动。完成资源循环活动的同时,节约了原材料开采和再加工所需的能源,同时还减少了其它污染物的排放。

(一)典型再生资源回收利用的节能减排情况

再生资源利用是循环经济的关键组成部分,是重要的国家资源战略,是实现碳达峰和碳减排的重要抓手。再生资源与原生资源相比,可以大量节约能源、减少污染排放、有效保护环境和生态。特别是在当前原生资源日益短缺、开采成本不断上升、价格逐渐攀升的条件下,充分利用再生资源,既能降低成本,又能降低碳排放和污染物排放,还可为经济建设提供保障。以下重点对废纸、废铜和废塑料回收利用节能减排的成效进行介绍。

(1)废纸造纸节能减排

废纸造纸技术是将各种回收的废纸和纸板再生产。废纸造纸可以减少森林资源的消耗,减少废品废料的产生。废纸浆还减少能源消耗,废纸制浆减少化学品消耗和废水的污染负荷,废纸造纸是一项绿色节能的环保工程。据了解,利用废纸造纸与用传统的植物纤维造纸相比较,可以节约 50% 的新鲜水,节省 60%~70% 的能源消耗。如果使用木材原料生产 1t 纸浆需要 4~5m 3 木材,利用废纸制浆,每 1.25t 废纸就能生产出 1t 的纸浆。废纸制纸浆,不需要添加蒸煮类化学添加剂,减少化学品的量,相比传统原料造纸可减少污水悬浮物排放 25% ,生化需氧量排放减少 40% ,可以减少 60%~70% 的大气污染,减少 70% 的固体废物排放 [2] 。废纸回收利用温室气体减排效率分别为 5.42t CO 2 e/t 废纸 [1] 。

(2)废铜回收节能减排情况

随着经济的增长,铜的消费量逐年增长,然而矿产铜的持续开采将使铜矿资源枯竭。再生铜生产的单位能耗仅为矿产铜的 20% ,每利用 1t 废杂铜,可少开采矿石 130t ,少产生 2tSO 2 、 13.1kg NOx 和 100 多 t 工业废渣,节能 87% [3,4] ,因此世界各国对废杂铜的回收再生尤为重视。废铜回收利用温室气体减排效率为 14tCO 2 e/t 废铜 [5] 。

(3)塑料回收节能减排情况

每回收利用 1Kg 废塑料,相当于减少使用 2~3Kg 原油,相当于减少或节约进口 1Kg 塑料原料,可减少固体废弃物填埋 0.53Kg ,可使炼制乙烯时 CO 2 排放量减少 50% , SO 2 减少 80% 。以废塑料为原料要比从原油制造塑料可减少约 45% 的污水排放和 60%~70% 的能耗 [6] 。废塑料回收利用温室气体减排效率为 0.36tCO 2 e/t 废塑料 [1] 。

(二)再生资源回收量的初步预测

我国 2009 年 GDP 为 348517.7 亿元,上升至 2020 年的 1015986.2 亿元,年均递增 7.18% ,增长幅度较大。与此同时,随着社会经济的发展,人们生活水平的提高,城市再生资源回收量日益提高,我国再生资源回收量由 2009 年的 14000 万吨,上升到 2020 年的 37800 万吨,年均递增 10.20% ,增长速度大于 GDP 的增长(见图 4 )。可见,近些年来我国再生资源回收利用行业发展迅猛,为我国绿色、循环、低碳发展起到了重要的推动作用。

为更好地分析再生资源回收量与经济发展之间的关系,预测未来经济发展过程中再生资源回收量,本文利用回归分析方法,对我国 GDP 和再生资源回收量之间关系进行分析,结果如图 5 所示。由回归分析结果可知,再生资源回收量与 GDP 之间关系如下 y=0.035x-524.35 ( 1 ) 式中, y—— 再生资源回收量; x—— 我国的 GDP 。 该公式的皮尔逊相关性水平为 0.965 ,在 0.01 级别下相关性显著。可见,我国经济发展与资源回收利用量之间高度相关。

根据 2009 年以来,我国主要品种再生资源回收量与国民生产总值( GDP )的相互关系,本文做了从 2021 年到 2035 年的再生资源回收量的预测, GDP 的发展设定七种情景,具体如表 2 所示。

(三)再生资源回收利用与碳排放之间关系

由上述分析可知,再生资源回收利用有助于我国的节能减排,特别是在减少二氧化碳的排放方面成效显著。基于此,本节重点分析再生资源回收利用量与碳排放之间关系,并预测未来再生资源回收量的变化对我国温室气体的影响。

由 IEA 可查得我国碳排放量,如表 4 所示。以图 4 和表 4 的数据为基础,采用回归分析方法,对我国 2009 年 ~2019 年间再生资源回收量与二氧化碳排放量进行回归分析,结果如图 7 所示。

表4我国2009年~2019年二氧化碳的排放量

由表 5 可知,在同一情境下,我国碳排放量逐年提高。在情景一的条件下,碳排放量由 2019 年的 980920 万吨上升至 2035 年的 1157332 万吨,年均递增 1.13% 。虽然情景一的增速大于情景七的增速,但七种情境下碳排放的增速变化不大,波动在 0.96%~1.13% 之间,如图 8 所示。可见,提高再生资源回收量,将有助于我国的碳减排,对我国碳达峰和碳中和将起到助推作用。

值得注意的是,虽然国家的碳排放与各行各业有着“千丝万缕”的关系,并且对我国碳减排起到重要的作用。但是,它们多从“资源 → 产品 → 废弃物”角度,进行节能减排技术改造,实现我国的碳减排。然而,再生资源行业,是从“再生资源回收 →生产加工→再生产品”角度,实现碳减排,相较于传统的生产加工,资源回收利用产业不仅有助于我国碳减排,而且还有助于节约资源,减低生产费用,其对我国碳减排将有着更为深远的影响。

三、再生资源行业行业助推碳中和的政策法规建议

制定切实可行的政策推动再生资源回收利用有效实施也不仅是促进行业实现碳中和的重要保障,也将对我国碳达峰和碳中和七大重要的推动作用。目前,我国已着手健全和完善相关法律法规政策体系,包括推动完善促进绿色设计、强化清洁生产、提高资源利用效率、发展循环经济等方面法律法规制度,并强化执法监督和问责力度;健全绿色收费价格机制,建立健全生活垃圾处理收费制度;加大对资源循环利用财税扶持力度;完善绿色标准、绿色认证体系和统计监测制度;培育绿色交易市场机制等。在上述设计中,借助科学有效的再生资源回收利用与碳减排定量分析手段提升相关制度的可行性。

在全球迈向碳中和的背景下,各国以及各企业如何核算其本国和本国企业的碳排放已及产品碳足迹,产生的碳排放量的“归属”问题将变得越来越现实而重要。再生资源回收利用技术的发展革新在碳中和目标实现过程中将日益发挥作用,而再生资源回收利用行业的碳减排核算标准和评价体系也需逐步建立完善。这不仅能够促进行业技术水平的提升,还有助于为各行业碳中和行动提供重要量化指标参考。

碳达峰碳中和的本质是推动经济社会发展与碳排放逐渐“脱钩”。要顺利实现脱钩,必须要坚持以高质量绿色发展为主题,以深化供给侧结构性改革为主线,持续推动经济体系全面绿色升级,这就抓住了碳达峰碳中和的“牛鼻子”。再生资源回收利用是实现产品绿色生命周期管理的重要一端,是探索建立绿色供应链制度体系,同时也实现我国国内国际双循环新发展格局的重要抓手。因此,再生资源回收利用与碳减排定量分析的重要性,一方面在于提高国内经济发展过程的效率与公平;另一方面在也可在经济全球化新阶段更好地分工协作。

参考文献

[1]邹琦志.废纸造纸企业减排措施研究[J].资源节约与环保,2014(06):33-34.

[2]黄威,高庆先,曹国良,马占云,张维鼎,巢清尘.中国城市矿产开发对温室气体减排的影响分析[J].气候变化研究进展,2017,13(01):76-82.

[3]周俊.废杂铜冶炼工艺及发展趋势[J].中国有色冶金,2010,39(04):20-26.

[4]樊欢欢,王洪涛,谢阿弟,侯萍.精炼铜行业的生命周期节能减排目标评价[J].生态毒理学报,2014,9(04):737-743.

[5]姜金龙,徐金城,吴玉萍.再生铜的生命周期评价[J].兰州理工大学学报,2006(03):4-6.

[6]戴铁军著.包装废弃物的回收利用与管理[M].北京:科学技术出版社,2016.05.

作者简介:戴铁军 博士, 北京工业大学经济与管理学院教授、博士生导师

潘永刚 中国再生资源回收利用协会副会长、秘书长

张智愚 众禾晟科技(北京)有限公司总经理

张卉聪 博士, 商务部投资促进事务局,助理研究员

1 《中国废钢铁产业研究》,闫启平著,冶金工业出版社2014年4月第一版,第15页。

2 电解铝的碳排放来源主要包括电力消耗、碳阳极消耗、阳极效应导致全氟化碳排放。目前我国的再生铝产量占 比同样处于较低水平。引自能源管理碳审计考证机构,《2020年碳中和深度研究报告》,2021年3月8日访问,网址https://mp.weixin.qq.com/s/eyGuKN89zNnwGbOvXH-kLQ

3能源管理碳审计考证机构,《2020年碳中和深度研究报告》,2021年3月8日访问,网址https://mp.weixin.qq.com/s/eyGuKN89zNnwGbOvXH-kLQ

编辑:林肯
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