厨余垃圾资源化利用处于成长阶段，其形势可用“未来可期”“适者生存”“侥幸行险”“道法自然”十六字概括。现在又必须置于碳双控背景下发展，那么，碳双控背景下厨余垃圾资源化利用如何实施呢？

1.大气系统碳双控

下图是大气系统二氧化碳控制及碳双控的示意图。注意几个方面。

1）碳双控的控制系统是大气系统。

2）人类和自然活动向大气输入二氧化碳。

人类和自然活动产生二氧化碳，包括直接产生和间接产生2种方式。

直接产生的原因目前所知的无非有以下几种：

①煤炭、石油、天然气、秸秆、垃圾、水煤气（一氧化碳）、石蜡等含碳可燃物质的燃烧反应；

②化工产品生产和使用过程中的化学反应；

③秸秆、生物质类垃圾、粪便、动物尸骸、有机酸等含碳有机物的有机反应，包括自然和人为2类有机反应，自然有机反应主要包括有机物分解、发酵、腐烂过程中的有机反应和人与动物呼吸过程中的脱羧反应；

间接产生的原因是因能源、动力、水和原材料等的利用效率较低使其用量增大而致其生产过程产生的二氧化碳量增大。

但这些活动产生的二氧化碳并非全部排入大气，部分会被自然和人为的捕捉、转化、利用和封存（简称CCTUS）。

人类和自然活动向大气排放的二氧化碳量是其产生量与CCTUS量之差。

3）大气系统向外输出二氧化碳主要有三种方式：绿色植物光合吸收、水吸收和人工捕捉、转化、利用和封存。

4）输入与输出大气系统的二氧化碳的时间变化曲线是我们需要建立的碳双控模型。这里用大气系统二氧化碳的变化量而非输入大气的二氧化碳量（即俗称碳排放量）作为控制函数，更合理些。

2.碳双控背景下厨余垃圾资源化利用的新机遇

从目前情形来看，产生二氧化碳的主要原因是人为的化石燃料燃烧、生物质焚烧、化石基垃圾焚烧、机械设备的效率低下和自然的生物质腐烂的有机反应，吸收二氧化碳的主要原因是绿色植物的光合吸收。至于CCTUS具有开发前景，但只是未来的希望（因此，产生便意味着排放是目前的现实）。

相应的，碳双控的主要途径便是减少二氧化碳产生，加强农林绿化增大二氧化碳的吸收，加强CCTUS研发，这给厨余垃圾等生物质资源化利用提供了四大机遇。

1）加大物质利用以减少能量利用。

为控制二氧化碳的直接产生量，包括厨余垃圾的自然腐烂反应和能量利用，要加强厨余垃圾及其利用的管理，加大厨余垃圾的物质利用以减少厨余垃圾的能量利用（物质利用具有固碳价值而能量利用则产生二氧化碳）。

2）用生物质作为化石燃料的替代品。

“加大生物质的物质利用以减少生物质的能量利用”仅是考虑生物质资源化利用环节的固碳价值所得出的结论。如果从生物质的生命周期来看，生物质燃烧利用，不像化石燃料燃烧利用净向大气排入二氧化碳，只是将生物质生长过程从大气吸收的二氧化碳再次释放并排入大气中，不会引起大气系统二氧化碳的净增加。正因如此，碳双控背景下，生物质可作为化石燃料的替代品。

3）提高资源化利用系统的效率。

为控制二氧化碳的间接产生量，需要提高资源回收利用率和降低资源化利用系统的自耗能量，换言之，需要提高生物质资源化利用系统的效率。

碳双控背景下，有必要引入“单位回收利用量的二氧化碳产量”指标用以衡量厨余垃圾等生物质资源化利用系统的碳生成情况。希望提高生物质资源化利用系统的效率，以减少单位回收利用量的二氧化碳产量。

4）加大CCTUS研发。

人工捕捉、转化、利用和封存二氧化碳，是一条主动、积极的碳双控途径。虽然CCTUS的目前效果不彰，但开发前景看好，值得重视。

围绕新机遇，目前出现了一些新方向。

1）提高综合利用水平。

坚持“多措并举，综合利用”和“提高综合利用水平”的厨余垃圾资源化利用路线；具体情况下应协调能量利用与物质利用的比例，提高综合减碳效果；目前情况下应增大物质利用比例，但物质利用和能量利用之间的关系不是非此即彼关系。

①厨余垃圾之五化的综合应用：物质利用之饲料化、肥料化、基料化、原料化和能量利用之燃料化。

②主工艺下的综合利用流程：如厨余垃圾厌氧发酵制沼发电工艺，可加入沼气原料化（如用作化工原料、甲烷制氢原料等）、残渣肥料化或基料化、沼液肥料化等中间物的物质利用。

2）开发资源化利用途径。

开发厨余垃圾综合利用的途径、技术、工艺、设备和产品。

①围绕五化，开发直接利用途径；

②先将厨余垃圾（经动物、微生物、物理化学）转化为中间物再直接或改性利用，如将厨余垃圾先转化成沼气，再沼气直接燃烧发电，或沼气去碳（甲烷裂解制氢）后燃烧发电，或沼气用作化工原料等；值得一提的是喂养动物不仅是厨余垃圾的一条重要途径，也是厨余垃圾经动物转化后再利用的一条重要途径；

③开发厨余垃圾资源化利用之二次废弃物的资源化利用途径，如开发沼渣/残渣、沼液资源化利用途径利用；

④开发二氧化碳资源化利用途径，如将烟气中的二氧化碳转化成甲烷。

目前，二氧化碳转化成甲烷有2种思路，一是二氧化碳与水光催化反应生成甲烷，二是二氧化碳加氢催化反应（Sabatier反应）生成甲烷。已有企业试图将二氧化碳和水转化成甲烷等资源。

日本昭和壳牌石油公司的一种技术利用太阳光在常温常压下将二氧化碳和水转化成甲烷等资源。据介绍，该公司利用燃料电池中使用的气体扩散电极和新研发的催化剂，在常温常压条件下仅利用太阳光就可直接将水和二氧化碳转化为甲烷和乙烯。该公司认为，这一技术是减少二氧化碳排放和新能源合成领域的重要进展。

日本政府试图利用Sabatier反应将二氧化碳催化加氢甲烷化。日本经济产业省将与日本制铁、三菱商事等19家企业磋商，研究如何加强二氧化碳甲烷化的技术研发。日本产业经济省提出的分阶段是，到2030年以合成甲烷置换1%以上的民用燃气，到2050年一举扩大至90%。日本燃气协会的测算显示，1%的置换量可以减排80万吨二氧化碳，而90%的置换量则能够减排8000万吨二氧化碳，分别相当于日本总排放量的0.07%和7%。日本计划能否成功取决于太阳能发电制氢成本能否控制住。

3）提高资源化利用效率

建设和改扩建资源化利用项目时要选用效率较高的途径、技术、工艺和设备（选型）以提高资源回收利用率（如沼气热电联供的效率高于单纯发电的效率），并优化节能方案和完善信息化、智能化、智慧化管理方案以降低资源化利用系统的自耗能量，保障资源化利用系统达到较高的效率。

厨余垃圾资源化利用的选型、节能和管理的增效减碳空间较大。

4）加强“碳控制”的调控、监督和考核，尤其要加强重点地区、重点行业、重点事物和关键部位的“碳控制”的管理。

4.总结

由此结论如下：

1）碳双控背景下，厨余垃圾资源化利用未来可期；

2）坚持“推广资源化利用”“推广能量利用与物质利用并举的综合利用”和“提高综合利用水平”的厨余垃圾资源化利用路线；

3）应协调能量利用与物质利用的比例，提高综合利用水平和综合减碳效果；

4）要加大研究开发综合利用途径、技术、工艺、设备和产品的力度，拓宽物质利用与能量利用途径；

5）通过选型、节能和管理提高厨余垃圾资源化利用系统的效率，重点提高资源回收利用率和降低资源化利用系统的自耗能量；

 6）加强碳双控管理。

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