综合废物管理系统的生命周期评估：迈向碳中和与环境可持续性

《Cleaner Environmental Systems》：Life cycle assessment of integrated waste management systems towards carbon neutrality and environmental sustainability

　　市政固体废物管理综合框架及碳中和技术路径研究。基于生命周期评估(LCA)方法，分析泰国大/中/小三个规模集群的废物处理情景，发现整合回收、厌氧消化、RDF与WTE技术可降低200%碳排放，其中小集群家庭堆肥减少运输影响显著。研究提出按集群规模优化技术组合，大集群推荐S3_L方案，中集群S5_M，小集群S7_S，并强调空间差异和LCA方法选择对结果的影响。

　　近年来，随着城市化进程的加快和经济的持续增长，全球城市固体废弃物（MSW）的产生量急剧上升，给环境带来了严峻的挑战。尤其是在发展中国家，由于基础设施、资金和技术水平的限制，废弃物管理问题尤为突出。本研究聚焦于泰国的MSW管理现状与改进策略，通过生命周期评估（LCA）方法构建了一个全面的框架，以评估不同管理技术组合对环境的影响。研究结果显示，垃圾填埋和焚烧是导致全球变暖、酸化和富营养化的主要因素，而回收和能源回收技术，如垃圾衍生燃料（RDF）与废弃物能源（WTE）结合，显著降低了这些环境影响。研究还指出，有效的管理策略应根据垃圾处理集群的规模进行调整，以实现最佳的环境和经济效果。

在泰国，MSW的年产量已达到2700万吨，相当于每人每天约1.1公斤，是东南亚地区的主要产生国之一。垃圾成分中，有机物（如食物垃圾和园艺垃圾）和塑料占据了重要比例，这些成分不仅导致垃圾填埋场的甲烷排放，还加剧了海洋塑料污染。目前，仅有34%的垃圾被回收利用，而28%的垃圾仍通过露天倾倒、无控制焚烧或低标准焚烧进行处理。此外，全国仅有约114个垃圾处理设施符合技术标准，这表明当前的垃圾管理存在显著不足。为了应对这一挑战，泰国出台了第二版国家固体废弃物管理总体规划（2022–2027）以及2018–2030年塑料废弃物管理路线图，强调废弃物减少、源头分类、升级不符合标准的设施和推动公众参与，尤其是有机垃圾管理。

然而，许多地方政府在实施综合垃圾管理策略时仍然面临诸多限制，包括土地资源不足、资金短缺、监管执行不力和公众意识薄弱。这些问题阻碍了垃圾处理技术的广泛应用，使得许多城市仍依赖于垃圾填埋和露天倾倒等传统方式。因此，研究泰国的垃圾管理问题具有重要意义，不仅有助于理解快速发展的经济体在处理日益复杂和庞大的垃圾流时所面临的挑战，还为综合、基于集群的垃圾管理策略在提升可持续性、资源回收和长期韧性的潜力提供了见解。

研究提出了一种基于集群的垃圾管理框架，旨在通过整合不同技术，优化资源利用，减少垃圾填埋。对于大型垃圾处理集群，最优的整合包括厌氧消化、堆肥、RDF与WTE、回收和垃圾填埋；中型集群则更适用于堆肥、RDF与WTE、回收和垃圾填埋；而小型集群最适合采用户内堆肥、焚烧与WTE、回收和垃圾填埋的组合。研究表明，如果将95%的垃圾从填埋场转移，并将回收率提高至30%，则可以降低气候变化影响近200%。此外，敏感性分析表明，减少垃圾运输距离可以进一步降低环境影响。

在LCA方法的应用中，研究采用了基于系统扩展的归因方法，结合了归因法和后果法的元素，以在保持方法透明度和数据可获得性的前提下，提供更全面的环境影响评估。通过这种方法，研究能够考虑废弃物处理过程中替代产品的使用，从而更准确地评估不同技术组合的环境效益。研究还采用了IMPACT World+ Midpoint版本1.29和ReCiPe 2016方法进行LCIA，这些方法提供了不同层次的区域化和时间区分，使得研究结果更具科学性和可比性。

研究结果表明，垃圾填埋和焚烧在气候变化、水体生态毒性和人类毒性等方面产生了显著的环境负担，而回收和能源回收技术，尤其是RDF与WTE结合，能够有效减少这些影响。在不同集群规模中，垃圾填埋仍然是主要的处理方式，但通过引入堆肥、厌氧消化、回收和RDF等技术，可以显著改善环境绩效。例如，在大型集群中，S3_L场景（包括堆肥、厌氧消化、RDF与WTE、回收和垃圾填埋）表现出最低的净环境影响；在中型集群中，S5_M场景（包括堆肥、RDF与WTE、回收和垃圾填埋）是最优选择；而在小型集群中，S7_S场景（包括户内堆肥、焚烧与WTE、回收和垃圾填埋）展现了最佳的环境效益。

此外，研究还探讨了垃圾运输距离变化对环境影响的敏感性。结果显示，垃圾运输距离的变化对所有环境影响类别都有显著影响，尤其是在大型和中型集群中。运输距离的增加会导致所有影响类别的显著上升，而运输距离的减少则能有效降低这些影响。对于小型集群，由于采用现场处理技术，垃圾运输的环境影响相对较小，但仍需注意运输距离对整体环境效益的影响。

研究还指出，区域化在LCIA中的重要性。通过比较全球平均和泰国特定的表征因子（CFs），研究发现，泰国特定的CFs能够更准确地反映本地的废弃物组成、运输距离和能源系统。例如，在淡水和陆地酸化以及淡水和海洋富营养化方面，使用泰国CFs的结果与全球平均CFs存在显著差异，尤其是在垃圾填埋、堆肥和户内堆肥等技术上。这些差异强调了在LCIA中采用区域化的重要性，以确保评估结果的准确性和全面性。

在不同LCIA方法的比较中，研究发现IMPACT World+和ReCiPe 2016方法在评估垃圾处理技术的环境影响时表现出不同的趋势。尽管两种方法在主要技术的环境影响排序上保持一致，但具体数值存在显著差异。例如，在陆地酸化方面，IMPACT World+的结果大约是ReCiPe 2016方法的三到四个数量级。这种差异主要源于两种方法对不同物质的表征因子选择，以及对废弃物处理过程中排放物的计算方式不同。因此，研究建议在泰国的废弃物管理评估中采用标准化的LCIA方法，以提高研究结果的可比性和实用性。

总体而言，本研究提出了一种基于集群的废弃物管理框架，旨在通过技术整合和资源优化，减少垃圾填埋，提高回收率，从而实现碳中和目标。研究强调，对于发展中国家，特别是面临资源限制的地区，采用基于集群的管理策略可以提供量身定制的解决方案，显著降低温室气体排放和其他环境影响。此外，研究还建议未来的工作应进一步整合经济和社会评估，推动循环经济理念，增强利益相关方的参与，并建立长期的监测机制，以确保可持续废弃物管理策略的有效实施。