甲烷化学式为CH4,是最简单的有机化合物。甲烷是一种很好的燃料,在空气中容易燃烧生成二氧化碳和水,同时释放出大量的热。
2018年4月2日,美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室的研究人员首次直接证明了甲烷导致地球表面温室效应不断增加。
甲烷的排放源主要分为人为源和自然源,其中人为源占60%,主要包括煤炭和油气开采、农业生产以及垃圾填埋等;自然源占40%包括湿地、内陆淡水、生物质燃烧、地质渗漏和冻土等。
人为源中甲烷排放占比
自工业革命以来,大气中的甲烷浓度增加了一倍多,甲烷加倍所产生的温室效应在全球变暖中贡献约20%。
甲烷是一种短寿命强温室气体,是仅次于二氧化碳的全球第二大温室气体,其单位温室效应是CO2的20多倍。相比于二氧化碳会在大气中停留数百至数千年,甲烷在大气中的寿命仅有10年,甲烷相对较短的大气寿命,加上其强大的变暖潜力,意味着减少甲烷排放的行动可以在几十年内带来好处,让世界走上符合巴黎协议1.5摄氏度的目标。
在联合国气候大会(COP26)期间,中美两国发布《中美关于在21世纪20年代强化气候行动的格拉斯哥联合宣言》。其中明确提到,两国特别认识到,甲烷排放对于升温的显著影响,认为加大行动控制和减少甲烷排放是21世纪20年代的必要事项。
甲烷减排是COP26期间的重要议题。除了中美两国的这份联合宣言外,还有百余个缔约国签订了多边协议——全球甲烷减排承诺(Global Methane Pledge),旨在到2030年使甲烷排放水平比2020年时低30%。甲烷减排已经引起全球普遍关注。中国政府已经开始高度重视甲烷减排工作。甲烷减排不仅已经写入“十四五”发展规划,也被囊括进了2060年的碳中和目标内容。
甲烷减排行动可从能源、农业、废弃物三大人为源入手。
·能源
从经济效益、环境效益和社会效益最大化角度考虑,减少放空和火炬燃烧,减少油气生产、输送和燃烧过程中的泄漏,减少煤矿甲烷排放等,都是可以优先选择的减排领域。
生态环境部表示,将推动出台中国甲烷排放控制行动方案。建立煤炭、油气、废弃物处理等领域甲烷减排的政策、技术和标准体系,适时修订煤矿瓦斯排放标准,强化标准的实施,同时加强石油天然气开采、废弃物等领域甲烷排放控制和回收利用。
此外,还将继续鼓励重点领域甲烷自愿减排行动,鼓励地方和行业企业开展甲烷排放控制合作,建立示范项目和工程,推动甲烷利用相关技术、装备和产业发展。
·农业
联合国粮食及农业组织发布的《通过畜牧业解决气候变化问题:排放与减排机遇全球评估》报告指出,畜牧业有望实现大规模温室气体减排。联合国环境署粮食系统和农业顾问詹姆斯·洛马克斯表示,世界需要开始“重新思考我们的农业种植和畜牧养殖方法”。这包括利用新技术,转向富含植物的饮食并采用替代蛋白质等。
例如,牛羊等反刍动物在消化过程中会产生大量甲烷,近年来,科学家研究发现,通过改善饲料配比,可以降低牛的甲烷排放量。通过更广泛地采用现有最佳规范和技术,畜牧部门温室气体的减排可高达30%。
对于水稻等主要作物,专家建议采用干湿交替的种植技术,这样可以将甲烷排放量减半。稻田可以在整个生长季节进行2到3次灌溉和排水,而不是一味地采用“大水漫灌”的策略,从而在不影响产量的情况下限制甲烷产量。这一过程还能减少三分之一的水消耗,经济实惠,一举多得。
中国自1960年稻田采用间歇灌溉代替常年淹水的水分管理方式,已大大降低了稻田甲烷排放量。中科院大气物理研究所的专家自上世纪90年代就开展了大量的稻田甲烷观测实验,其自主研发的稻田甲烷模型,也被联合国政府间气候变化专门委员会推荐为编制国家稻田甲烷排放清单的模型之一。
针对废弃物减排,应强化分类收集、源头管控,并严格管控垃圾填埋等末端治理。为了进一步减少废弃物,处理甲烷排放,欧盟近期对废弃物法规进行了修订,提出到2024年要实现可降解废弃物全部分类收集,以及到2035年废弃物垃圾填埋比率不超过10%,并限制或取缔不合规垃圾填埋场的运行。对于垃圾填埋气,要求最大程度实现能源利用;不具有利用价值的填埋气,则推荐借助热点网格识别等技术及时发现,并采用生物氧化技术,对残留的甲烷进行中和,从废弃物处理的末端尽量减少甲烷排放。
水稻碳减排国内CCER方法学:CMS-017-V01,在水稻栽培中通过调整供水管理时间来减少甲烷的排放。本方法学包括降低水稻土中有机质厌氧分解进而减少甲烷排放的技术/措施。包括在水稻生长期将水分管理由连续淹灌转换为间歇灌溉和/或缩短淹灌时间的稻田,也包括湿润灌溉和在好氧条件下种植水稻,播种方式由移栽转换为直播的稻也可采用本方法。
目前中国水稻研究所已在全国范围内推广水稻好氧灌溉技术,近年在全国年应用面积达到2000万亩左右,通过好氧灌溉减少稻田碳排放,因此水稻管理碳减排市场有着广阔的前景。
垃圾填埋气VCS项目:青岛小涧西二期垃圾填埋场垃圾填埋气回收发电项目,采用VCS ACM0001方法学,项目类型为能源工业(可再生/不可再生资源);3台1.063MW 填埋气体发电机组满负荷运行,每天可处理7.2万方沼气,每天发电7万度,一年可发电2000余万度,并入国家电网,可满足1万余户居民家庭使用。
小涧西垃圾填埋场沼气发电项目特许经营期为12年(含一年建设期)。经营期内可发电2.55亿度,“按其他城市的标准来看,新能源发电项目一般是每度电0.6元多,这样就可以有1.53亿元的收入,”该项目还是国家发改委和联合国清洁发展机制项目,11年减排约150余万吨二氧化碳,减少对环境危害的同时,可通过碳汇交易获得约1500万欧元的收入。
控制甲烷排放,不仅具有减缓短期气候升温速度的气候效益,协同控制空气污染的环境效益,还具有提早收获天然气作为替代燃料和工业原料所产生的经济效益。
甲烷减排碳汇纳入国家碳排放权交易市场,是中国重视以及控制甲烷排放的一大举措,在市场机制的作用下,将引导行业企业实现绿色低碳转型,拓展市场化融资渠道。研究发展基于碳排放权的各类资源环境权益的融资工具,建立绿色股票指数,发展碳排放权期货交易。
参考数据与来源:
新华网:http://www.xinhuanet.com
碳排放权交易网:http://www.tanpaifang.com
中化新网:http://www.ccin.com.cn
VCS官网:https://verra.org/
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内容编辑:肖君、Eric、易璠
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