文|創瞰巴黎  Ana s Marechal

編輯|Meister Xia

導讀

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，我們該如何處理這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？微型甲烷化的優勢是什么？哪些因素限制了微型甲烷化的推廣和使用？

一覽：

• 每個法國人每年產生的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勢：自給自足和模塊化，因此易于在城市和近郊地區使用。
• 微型甲烷化裝置在歐洲仍然十分罕見，在法國僅有90臺。
• 這主要是因為其投資成本在15萬-70萬歐元之間，其經濟效益并不顯著。

平均而言，每個法國人每年會產生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%的法國人仍會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，法國政府推出了一項關于減少資源浪費，推廣循環經濟的法律，要求所有生產商在2024年1月1日前，對生物廢棄物進行源頭分類。

“微型甲烷化裝置易于在城市和近郊地區使用。”

那么，我們該如何處理這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，堆肥中心高達749個，而對家庭廢棄物進行甲烷化的裝置則只有17個[3]。對部分城市而言，微型甲烷化有望成為廢棄物回收的新方式。

01、自給自足，微型甲烷化的優勢之一

與甲烷化一樣，微型甲烷化主要基于有機物在無氧條件下的發酵，并在此過程中產生甲烷和可用于農業的沼渣。法國國家農業食品與環境研究院（INRAE）食品加工和環境過程優化所（OPAALE）的主任Anne Trémier解釋了這一過程的特別之處：“服務大范圍片區或者服務農業生產的甲烷化裝置每年會處理數萬甚至數十萬噸的廢棄物。而微型甲烷化裝置每年處理的廢棄物不超過1000噸。”

Anne Trémier，法國國家農業食品與環境研究院（INRAE）有機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一的定義。以Tryon Environnement為首的微型甲烷化企業每年處理的生物廢棄物約為1000至8000噸。

法國環境和能源管理署（ADEME）廢棄物回收部門專家Julien Thual補充道：“當前不存在專門針對微型甲烷化裝置的法規。根據ADEME的理解，微型甲烷化的一大特點就是能夠實現自給自足。”

Julien Thual，法國環境和能源管理署（ADEME）甲烷化協調工程師

自給自足是微型甲烷化的一大優勢。例如，在Bee&Co公司的BioBeeBox裝置中，沼氣可以為熱電聯產渦輪機提供熱量和電力。微型甲烷化裝置所產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，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的地區。”印度就廣泛部署了Puxin的微型甲烷化裝置，用于生產家用沼氣。

02、模塊化和微型甲烷化

微型甲烷化的另一個優勢是模塊化。包括研磨、去污、厭氧消化、熱電聯產和堆肥在內的所有過程都集成在一個容器中，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得到規模化應用”。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現調節。ITM Atlantic公司的研究人員分析了15個國際城市甲烷化項目（幾乎所有項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。

圖片來源：PI France

然而，甲烷化裝置其實更加適用于建筑密度較高的城郊區域，或是已經配備了廢棄物管理系統的社區。Trémier稱：“在Decisive研究項目中[5]，我們得出了一項結論：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，我們有望重新思考整個回收鏈的設計，并適應當地的發展需求。但另一些地方已經有現成的甲烷化或堆肥設施，處理能力難以再提高。此時，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研究中的一個試點項目表明，在人口稀少的地區搭建微型甲烷化裝置能夠減少生物垃圾的運輸。

03、微型甲烷化的應用存在哪些障礙？

當前，微型甲烷化裝置尚未在歐洲得到大規模推廣。德國和荷蘭的生態區于21世紀初部署了第一批相關裝置[6]，此后，歐洲城市的微型甲烷化主要由英國能源企業SeaB倡導。近幾年，該領域才涌現出了幾家法國初創公司（如Bee&Co）。Metha's synergie[7]（法國普阿藍大區負責甲烷化的政府機構和企業組成的聯合會）的一份報告列出了2015年歐洲875個農場的微型甲烷化裝置，其中有660個在德國， 26個在法國。作者于2020年在法國進行了另一次普查，總共只發現了90個微型甲烷化裝置，其中包括3個處理生物廢棄物的裝置。在法國，微型甲烷化裝置主要使用于農業，城市只有少數幾個試點裝置。

“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造經濟效益。”

微型甲烷化裝置的部署何以如此畏首畏尾？最大的原因是其經濟效益低下。安裝一個處理生物垃圾或食品工業殘留物的微型甲烷化裝置需要15萬-70萬歐元，而且該裝置的運行需要熱量和電力，因此會消耗部分自身產能，導致用于出售的沼氣、電力或熱能所剩無幾。Thual稱：“盡管我們已經支持了多個試點項目，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造經濟效益。之前，我們低估了效益的重要性。從成本而言，社區堆肥設施的確更有優勢：技術不昂貴，效益也更高。”為了提升其經濟性，研究人員正在探索一些新的回收途徑。在Decisive項目中，研究人員嘗試以沼渣為基質，生產一種擁有商業化潛力的生物殺蟲劑。Trémier稱：“該工藝的能源密集度要低于現有工藝。我們認為，這些沼渣所生產的高附加值產品有望助力上述裝置實現盈利。”

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

微型甲烷化能夠成為城市垃圾問題的解決之道嗎？Thual總結道：“因地制宜很重要：首先要看一個地方有哪些廢棄物來源，又有哪些現存設施。微型甲烷化的想法很有吸引力，但它必須首先證明其優越性，包括經濟效益。”微型甲烷化也應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生。當前，微型甲烷化還未達到這個階段，但我們希望有一天它也能像堆肥一樣走進千家萬戶。”

 

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)