本文為同濟大學環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，存在較高的環境污染風險。基于此，國家發展和改革委員會、教育部、工業和信息化部、生態環境部、住房和城鄉建設部、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：面向國家生態文明建設與保障資源安全供給的戰略需求，聚焦工業固廢、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，形成四大類重點區域系統解決方案，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專項的國撥經費總計22億，執行期為2018年-2022年。該專項發布后，行業內企業積極響應，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、農業源和工業源，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，亟待技術創新。而厭氧消化產沼氣，是無害化過程中的一個重要環節。
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”專項規劃》，是以需求牽引；“十三五”時期的“固廢資源化”重點研發計劃，是相對更為集中的問題導向規劃；“十四五”時期的“循環經濟關鍵技術與裝備”重點專項，目前還在貫徹執行中。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域開展技術集成與示范，取得了一批區域示范成果。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，開發了分選-清潔收運-原位減量-污染控制-協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清潔焚燒技術，開發了大規模焚燒設備，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、工藝優化調控、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，實現了不同環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的多元高值化生物基產品，為實現秸稈、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。有機固廢園區化協同處置技術，針對園區有機固廢，探索規模化協同處置模式，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
有機固廢創新研究的思考
1、指導方針已轉變——“從重點整治到系統治理”、“從實踐探索到科學理論指導”的轉變
在2023年7月17日-18日第九屆全國生態環境保護大會上，習近平總書記提出了要實現四個重大轉變，其中兩個轉變是需要我們在從事有機固廢創新技術時特別學習：第一個是從重點整治到系統治理，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模式等從系統角度進行創新；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新，包括原理等理論方面的研究，期望在現有的技術基礎上，實現新技術、新原理、新方法的突破。
2、創新理念已轉變——由“污染防治單一目標”向“綠色-低碳-健康多目標協同治理”轉變
通過低碳綠色的處置技術，實現綠色發展、生態健康、安全低碳等多目標，這將是在未來技術研發創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-資源化循環過程”理念的轉變
過去多年的環境治理核心是污染控制，有機固廢處置以無害化為目標。現在面臨生態環境健康發展、降碳減污、綠色發展的發展趨勢，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，實現污染物-資源化循環過程。
3、雙碳目標推進創新——有機固廢“減污-降碳-安全-資源化”全鏈條協同推進
在雙碳目標下，未來有機固廢處置技術路線的技術創新，應按照減污-降碳-安全-資源化全鏈條協同推進，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新。
4、創新管理升級進化
■ 有機固廢的全鏈條閉環綜合整治-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，特別是商業模式和收費機制。固廢本質上是污染物，為了保證城鄉健康發展，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發展。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，為有機固廢技術創新提供了很好的機遇。此外，貫徹產學研深度融合的創新模式，進行全鏈條創新，推動科技成果“從書架到貨架”發展。
5、有機固廢領域技術發展方向
有機固廢領域生物技術發展方向，包括厭氧消化技術效率提升方面如高含固/協同、DIET、等電點等方面的技術創新，有機固廢氮磷資源的高效回收，環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、焚燒發電、電解水制氫技術、催化熱解與定向轉化技術，主控、高參數清潔焚燒等，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生根本性改變，城鄉有機固廢全鏈條減污降碳安全資源化是未來發展方向，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健康發展。科技創新是有機固廢處理實現減污降碳、協同增效、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展，走在世界前列。
