碳捕集与封存（CCS）是政府间气候变化专门委员会（IPCC）就如何将全球变暖限制在可控范围内提出的建议中的一个重要组成部分。虽然 CCS 技术在发展过程中也遭到了一些人的反对，主要是因为在开采更多化石燃料的过程中无意中使用了固碳技术，但在全球应对气候变化的斗争中，舆论的重心还是倾向于广泛采用 CCS 技术。那么，为什么我们会看到关于在垃圾发电厂（WTE）中应用 CCS 的激烈辩论呢？
捕获城市固体废弃物（MSW）焚烧时排放的二氧化碳以产生急需的电力，这个概念似乎并不难理解。然而，在全国乃至全球都在推动减少城市固体废弃物产生量的背景下，我们可以理解，CCS 可以被看作是一种解决问题的方法，而我们首先就应该努力避免产生这种问题。因此，有人担心循环经济的目标与为 WTE 焚烧炉提供燃料的 MSW 需求从根本上是不一致的。
什么是废物变能源？
填埋城市固体废弃物对环境的危害极大，因为它会产生甲烷，这是一种危险的温室气体（GHG），对全球变暖有极大的影响。长期以来，人们一直通过将垃圾转移到焚烧厂的方式来解决垃圾填埋场中有待分解的城市固体废弃物问题。但在过去的几十年里，废物变能源（WTE）工厂不断发展壮大，在这些工厂中，城市固体废物被燃烧，为家庭和企业生产电力。在 2018 年 12% 的 MSW在 WTE 工厂燃烧发电。
这个过程包括焚烧混合垃圾来加热水，然后利用水蒸气驱动涡轮发电机发电。在这一过程中过滤出的一些垃圾可以用作路基和铁路路堤的骨料，而铁、钢和铜等金属则可以用磁铁提取出来，取代工业中的原始原材料。然而，该工艺释放到大气中的水蒸气含有大量二氧化碳，直接导致全球变暖。水蒸气中还含有大量毒素和有毒元素，如氮氧化物。支持 WTE 的人认为，从垃圾填埋场移除的废物数量超过了这些缺点。
尽管从都市固体废物中提取的能源仅占美国电力供应总量的一小部分（0.20.2%相比之下，化石燃料占 60.8%），但其对环境的影响却远远不容忽视。为了了解垃圾发电厂的排放量，我们可以看看欧盟的情况。2019 年，整个欧盟的焚化炉排放了 5200 万吨化石二氧化碳，比葡萄牙一年的温室气体排放量总和还要多。 减少我们送往垃圾填埋场的都市固体废弃物以及处理这些废弃物的 WTE 工厂所产生的有害碳排放的好处显而易见，但双刃剑也开始成形。
这就是碳捕集与封存被提出的解决方案。如果可以完全抵消 WTE 工厂排放的碳，WTE 行业就可以成为碳汇，即碳负活动。这将极大地推动拜登政府到 2030 年将美国碳排放量（在 2005 年的基础上）减少 52% 的目标。不过，在深入探讨如何平衡这些问题之前，让我们先来了解一下更广义的二氧化碳捕集与封存（CCS）。
什么是碳捕集与封存？
最近的 报告减缓气候变化 "得出结论，碳捕集与封存是将升温控制在 1.5 度以内的关键策略。在实践中，碳捕集与封存意味着在碳排放源头进行干预，或者以后直接从大气中提取二氧化碳。前者，即点源捕集，被认为是两种方法中更有效、更具成本效益的方法。在这种情况下，碳在排放时就被捕获，例如在工厂或发电厂。直接空气捕获法是在事后从大气中吸走碳，但这种方法的推广还有许多障碍，包括成本过高和技术尚处于起步阶段。瑞士机构 Climeworks是少数几家在该领域处于领先地位的公司之一，但拜登政府最近对其进行了 具有里程碑意义的投资投资。
用这两种方法捕获的碳都必须储存起来，通常储存在地下或海底枯竭的石油或天然气储层中，可以保存数千年。或者将其用于其他吸收过程，如园艺或塑料或化学品的生产。碳储存存在无数风险，包括可能发生地震事件，陆地和水中的碳泄漏可能对人类和海洋生物造成伤害。此外，碳封存是一个非常昂贵的过程，需要消耗大量能源。
该技术最具争议性的应用之一是向无法开采的油田注入碳，这一过程被称为 "强化石油采收"（EOR）。对于 CCS 的反对者来说，依靠碳排放来促进化石燃料的开采不失为一种讽刺。尽管如此，CCS 项目仍在继续增长，截至 2021 年，共有 27 个大型 CCS 项目 截至 2021 年，全球已有 27 个大型 CCS 项目投入运营，另有 108 个项目正在筹备中。CCS 碳捕集与封存的潜力在减少水泥和钢铁等碳排放大户的排放方面，前景非常广阔。
垃圾发电厂的碳捕集与封存
那么，CCS 能否成为解决 WTE 工厂碳排放的可行方案？捕捉垃圾焚烧产生的碳是一个相对较新的想法，而我们多年来一直在捕捉传统发电产生的碳，以及钢铁、氢气生产和化肥生产等材料制造厂产生的碳。
一方面，其可行性似乎取决于我们在多大程度上减少了所产生的都市固 体废物量。或者，换一种说法，在多大程度上接近 循环经济的愿望环境保护局（EPA）和拜登政府能在多大程度上实现循环经济的愿望。根据定义，循环经济意味着减少废物转运行业的投入--从本质上讲，焚烧显然是一个线性过程。这个问题在欧洲变得更加突出 在欧洲在欧洲，欧盟循环经济行动计划的目标是到 2030 年将残余垃圾减半（从 2018 年的水平），到 2050 年完全消除残余垃圾。大西洋两岸的废物回收和再利用行业尤其关注的是如何减少一次性塑料的使用，因为一次性塑料的燃烧梯度几乎与化石燃料一样高，因此对废物回收和再利用过程尤为重要。在哥本哈根，他们不得不进口废料来为熔炉提供燃料，而在意大利，随着废料流的减少，他们正在停止建设新的废热发电厂。
然而，垃圾焚烧发电行业却认为，约有一半的城市固体废弃物无法回收利用，因此必须送往垃圾填埋场或垃圾焚烧发电厂--后者在客观上更可取。当我们考虑到塑料回收出口的重大禁令，使美国和欧盟没有足够的基础设施来回收本国的塑料时，这一论点就会变得更加有力。A 研究显示，即使欧盟在 2035 年实施循环经济措施，残余垃圾仍将超过欧洲大陆的焚烧能力。对这些观点的反驳是，由于需要持续供应都市固体废物，我们进入了一个自我实现的预言；抑制并最终阻止了都市固体废物的减少。政府和私营部门将如何看待这种对立？
看来，在推广二氧化碳捕集与封存技术的同时，增加回收利用和减少废物是不可避免的中期折衷方案。毕竟，在向循环经济转型的同时，我们还能拿数百万吨废物怎么办？这种方法所面临的挑战是显而易见的。如果捕获的碳被用来提取更多的化石燃料，那就会让人感觉是前进一步，后退两步。监管者必须在充分资助 CCS 技术以鼓励其在私营部门的推广，同时确保生产过程中的减排激励措施仍然存在这两者之间走钢丝。
在美国 化石能源和碳管理办公室负责将 100 亿美元分配给碳捕集与封存创新项目。其职能的一个重要部分是将这些投资用于采用更广泛指标的项目，而不仅仅是固碳量，包括人类健康、空气污染和对社区的影响。通过对正确指标的评估，他们力图避免碳捕集与封存仅仅成为开采更多化石燃料的许可证。
随着城市固体废弃物的增长，以及人们对限制使用垃圾填埋场的普遍共识，垃圾焚烧发电项目有望继续发展。评论家认为，碳捕集与封存能否成功，最终将取决于能否为捕集的碳创造一个市场，以及能否有效、安全地封存碳。如果能做到这一点，那么碳捕集与封存就有可能使废物转运成为真正的负碳处理过程，这对希望在本世纪中叶实现宏伟气候目标的政府来说是一个巨大的胜利。
如果您想了解更多有关负责任的废物处理以及企业如何开始提高废物转移率的信息，请立即联系我们的 TRUE 顾问，讨论您的需求，并通过订阅RTS 博客了解更多有关如何与废物建立更健康关系的信息。