文|創(chuàng)瞰巴黎  Ana s Marechal

編輯|Meister Xia

導(dǎo)讀

生活垃圾中可腐爛的生物廢棄物，可以回收再利用。除了堆肥，我們?cè)撊绾翁幚磉@些大量的生物廢棄物呢？微型甲烷化有望成為廢棄物回收的新方式。什么是微型甲烷化？微型甲烷化的優(yōu)勢(shì)是什么？哪些因素限制了微型甲烷化的推廣和使用？

一覽：

• 每個(gè)法國(guó)人每年產(chǎn)生的253公斤的垃圾中，32.8%是生物廢棄物，可以被回收。
• 與堆肥類似，微型甲烷化可以成為回收城市廢棄物的新方法。
• 這種方法具備兩大優(yōu)勢(shì)：自給自足和模塊化，因此易于在城市和近郊地區(qū)使用。
• 微型甲烷化裝置在歐洲仍然十分罕見，在法國(guó)僅有90臺(tái)。
• 這主要是因?yàn)槠渫顿Y成本在15萬-70萬歐元之間，其經(jīng)濟(jì)效益并不顯著。

平均而言，每個(gè)法國(guó)人每年會(huì)產(chǎn)生253公斤的生活垃圾（指除玻璃和廢紙之外的垃圾，通常被置于灰色垃圾箱中）[1]。好消息是，其中可腐爛的生物廢棄物占32.8%，生物廢棄物包括廚余垃圾和園林垃圾，都可以回收再利用。但是，由于缺乏專門的回收渠道，57%的法國(guó)人仍會(huì)選擇將廚余垃圾與其他家庭垃圾一起扔掉[2]。2020年2月10日，法國(guó)政府推出了一項(xiàng)關(guān)于減少資源浪費(fèi)，推廣循環(huán)經(jīng)濟(jì)的法律，要求所有生產(chǎn)商在2024年1月1日前，對(duì)生物廢棄物進(jìn)行源頭分類。

“微型甲烷化裝置易于在城市和近郊地區(qū)使用?！?/p>

那么，我們?cè)撊绾翁幚磉@些大量的生物廢棄物呢？截至目前，堆肥的呼聲最高，也最為常見。在法國(guó)，堆肥中心高達(dá)749個(gè)，而對(duì)家庭廢棄物進(jìn)行甲烷化的裝置則只有17個(gè)[3]。對(duì)部分城市而言，微型甲烷化有望成為廢棄物回收的新方式。

01、自給自足，微型甲烷化的優(yōu)勢(shì)之一

與甲烷化一樣，微型甲烷化主要基于有機(jī)物在無氧條件下的發(fā)酵，并在此過程中產(chǎn)生甲烷和可用于農(nóng)業(yè)的沼渣。法國(guó)國(guó)家農(nóng)業(yè)食品與環(huán)境研究院（INRAE）食品加工和環(huán)境過程優(yōu)化所（OPAALE）的主任Anne Trémier解釋了這一過程的特別之處：“服務(wù)大范圍片區(qū)或者服務(wù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的甲烷化裝置每年會(huì)處理數(shù)萬甚至數(shù)十萬噸的廢棄物。而微型甲烷化裝置每年處理的廢棄物不超過1000噸。”

Anne Trémier，法國(guó)國(guó)家農(nóng)業(yè)食品與環(huán)境研究院（INRAE）有機(jī)垃圾回收過程渠道研究主任

值得一提的是，微型甲烷化裝置并沒有統(tǒng)一的定義。以Tryon Environnement為首的微型甲烷化企業(yè)每年處理的生物廢棄物約為1000至8000噸。

法國(guó)環(huán)境和能源管理署（ADEME）廢棄物回收部門專家Julien Thual補(bǔ)充道：“當(dāng)前不存在專門針對(duì)微型甲烷化裝置的法規(guī)。根據(jù)ADEME的理解，微型甲烷化的一大特點(diǎn)就是能夠?qū)崿F(xiàn)自給自足?！?/p>

Julien Thual，法國(guó)環(huán)境和能源管理署（ADEME）甲烷化協(xié)調(diào)工程師

自給自足是微型甲烷化的一大優(yōu)勢(shì)。例如，在Bee&Co公司的BioBeeBox裝置中，沼氣可以為熱電聯(lián)產(chǎn)渦輪機(jī)提供熱量和電力。微型甲烷化裝置所產(chǎn)生的沼氣完全可以滿足自身能源需求，例如為去污池和消化池的加熱提供能量。剩余的電力可被輸入電網(wǎng)，而熱能則可用于住宅燒水。Thual稱：“這種自給自足的裝置尤為適用于較為偏遠(yuǎn)的地區(qū)?！庇《染蛷V泛部署了Puxin的微型甲烷化裝置，用于生產(chǎn)家用沼氣。

02、模塊化和微型甲烷化

微型甲烷化的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是模塊化。包括研磨、去污、厭氧消化、熱電聯(lián)產(chǎn)和堆肥在內(nèi)的所有過程都集成在一個(gè)容器中，占地面積只為10平方米左右。Trémier稱：“由于占地面積較小，微型甲烷化可以在城市和近郊地區(qū)得到規(guī)?；瘧?yīng)用”。模塊化也為微型甲烷化裝置帶來了靈活性，裝置的處理能力可以通過自由添加或移除組件來實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)。ITM Atlantic公司的研究人員分析了15個(gè)國(guó)際城市甲烷化項(xiàng)目（幾乎所有項(xiàng)目的年處理能力都超過1000噸）[4]。 他們觀察到，很多處理裝置都被放在了建筑密度較低的新建城區(qū)。

圖片來源：PI France

然而，甲烷化裝置其實(shí)更加適用于建筑密度較高的城郊區(qū)域，或是已經(jīng)配備了廢棄物管理系統(tǒng)的社區(qū)。Trémier稱：“在Decisive研究項(xiàng)目中[5]，我們得出了一項(xiàng)結(jié)論：微型甲烷化無法取代其他回收解決方案，但能與其相輔相成。在從無到有建立新裝置的地區(qū)，我們有望重新思考整個(gè)回收鏈的設(shè)計(jì)，并適應(yīng)當(dāng)?shù)氐陌l(fā)展需求。但另一些地方已經(jīng)有現(xiàn)成的甲烷化或堆肥設(shè)施，處理能力難以再提高。此時(shí)，微型甲烷化裝置就能滿足額外的回收需求，從源頭處理生物垃圾。”此外，Decisive研究中的一個(gè)試點(diǎn)項(xiàng)目表明，在人口稀少的地區(qū)搭建微型甲烷化裝置能夠減少生物垃圾的運(yùn)輸。

03、微型甲烷化的應(yīng)用存在哪些障礙？

當(dāng)前，微型甲烷化裝置尚未在歐洲得到大規(guī)模推廣。德國(guó)和荷蘭的生態(tài)區(qū)于21世紀(jì)初部署了第一批相關(guān)裝置[6]，此后，歐洲城市的微型甲烷化主要由英國(guó)能源企業(yè)SeaB倡導(dǎo)。近幾年，該領(lǐng)域才涌現(xiàn)出了幾家法國(guó)初創(chuàng)公司（如Bee&Co）。Metha's synergie[7]（法國(guó)普阿藍(lán)大區(qū)負(fù)責(zé)甲烷化的政府機(jī)構(gòu)和企業(yè)組成的聯(lián)合會(huì)）的一份報(bào)告列出了2015年歐洲875個(gè)農(nóng)場(chǎng)的微型甲烷化裝置，其中有660個(gè)在德國(guó)， 26個(gè)在法國(guó)。作者于2020年在法國(guó)進(jìn)行了另一次普查，總共只發(fā)現(xiàn)了90個(gè)微型甲烷化裝置，其中包括3個(gè)處理生物廢棄物的裝置。在法國(guó)，微型甲烷化裝置主要使用于農(nóng)業(yè)，城市只有少數(shù)幾個(gè)試點(diǎn)裝置。

“迄今為止，仍未有任何處理生物廢棄物的微型甲烷化裝置能創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益?！?/p>

微型甲烷化裝置的部署何以如此畏首畏尾？最大的原因是其經(jīng)濟(jì)效益低下。安裝一個(gè)處理生物垃圾或食品工業(yè)殘留物的微型甲烷化裝置需要15萬-70萬歐元，而且該裝置的運(yùn)行需要熱量和電力，因此會(huì)消耗部分自身產(chǎn)能，導(dǎo)致用于出售的沼氣、電力或熱能所剩無幾。Thual稱：“盡管我們已經(jīng)支持了多個(gè)試點(diǎn)項(xiàng)目，但迄今為止，仍未有任何處理生物廢棄物的微型甲烷化裝置能創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益。之前，我們低估了效益的重要性。從成本而言，社區(qū)堆肥設(shè)施的確更有優(yōu)勢(shì)：技術(shù)不昂貴，效益也更高。”為了提升其經(jīng)濟(jì)性，研究人員正在探索一些新的回收途徑。在Decisive項(xiàng)目中，研究人員嘗試以沼渣為基質(zhì)，生產(chǎn)一種擁有商業(yè)化潛力的生物殺蟲劑。Trémier稱：“該工藝的能源密集度要低于現(xiàn)有工藝。我們認(rèn)為，這些沼渣所生產(chǎn)的高附加值產(chǎn)品有望助力上述裝置實(shí)現(xiàn)盈利?！?/p>

此外，我們還要考慮監(jiān)管的影響。微型甲烷化裝置與大型甲烷化裝置一樣，被歸類為環(huán)境保護(hù)裝置（ICPE），因此必須安裝在離住宅100米以上的地方。Trémier稱：“這一要求嚴(yán)重阻礙了微型甲烷化裝置的部署，不知日后是否會(huì)有專門的法規(guī)允許這些裝置的近距離安裝?！?/p>

微型甲烷化能夠成為城市垃圾問題的解決之道嗎？Thual總結(jié)道：“因地制宜很重要：首先要看一個(gè)地方有哪些廢棄物來源，又有哪些現(xiàn)存設(shè)施。微型甲烷化的想法很有吸引力，但它必須首先證明其優(yōu)越性，包括經(jīng)濟(jì)效益?！蔽⑿图淄榛矐?yīng)該像自制堆肥裝置一樣，在群眾中大力宣傳推廣，提高人們的接受度。Trémier稱：“此前有研究表明[8, 9]，家庭堆肥提高了居民垃圾分類的能力，并減少了廢棄物的產(chǎn)生。當(dāng)前，微型甲烷化還未達(dá)到這個(gè)階段，但我們希望有一天它也能像堆肥一樣走進(jìn)千家萬戶?！?/p>

參考資料

1. Ademe (September 2020), Déchets chiffres-clés, 2020 edition.

2. Solagro (October 2021), Biodéchets : du tri à la source jusqu’à la méthanisation, Guide à destination des collectivités pour réussir le tri à la source des biodéchets dès 2024.

3. Website accessed on 4 April 2023: https:// www.sinoe.org/thematiques/consult/ss-theme/29

4. Bautista Angeli, J.R., Morales, A., LeFloc’h, T. et al. Anaerobic digestion and integration at urban scale: feedback and comparative case study. Energ Sustain Soc 8, 29 (2018).

5. See the project website: https://www.decisive2020. eu

6. JR Bautista Angeli (2019), étude de faisabilité de la micro-méthanisation par co-digestion à l’échelle des quartiers, PhD thesis presented at IMT Atlantique.

7. Métha’Synergie (June 2020), état de l’art micro-méthanisation, développement de la micro-méthanisation en France, available at https:// methasynergie.quai13.fr/wp-content/uploads/ 2020/10/ALE-20_10_Methasynergie_Etat-de-lart-micro-méthanisation-.pdf

8. Evaluation of the impact of composted quantities in individual housing on the household waste collected by the community. Techniques Sciences Méthodes. 9, 50–8 (2013)

9. Mitaftsi, O., Smith, S. R.: Quantifying Household Waste Diversion from Landfill Disposal by Home composting and Kerbside Collection. Imperial College London – Centre for Environmental Control and Waste Management, Department of Civil and Environmental Engineering. 165 p. (2006)