利用垃圾填埋气发电作为减缓温室气体排放策略的潜力评估——以巴勒斯坦为例

《Waste Management Bulletin》：The potential of electricity generation from landfill gas (LFG) as a strategy to mitigate greenhouse gas emissions

本文针对巴勒斯坦温室气体减排需求，研究了利用垃圾填埋气（LFG）发电的潜力。研究人员基于IPCC推荐的一阶衰减（FOD）模型进行数学建模，估算出巴勒斯坦MSW填埋场年甲烷排放量约251.2百万千克，通过WTE技术年发电量可达127,200 MWh，相当于年减排69,960吨CO2当量。该研究为发展中国家通过废弃物能源化实现气候目标提供了重要参考。

　　

在全球气候变化的严峻挑战下，如何有效处理日益增长的城市垃圾并减少其环境足迹，已成为发展中国家面临的紧迫问题。垃圾填埋场作为最常见的废物处置方式，却是温室气体的重要排放源，其中甲烷（CH₄）的温室效应尤为突出。巴勒斯坦地区面临着独特的困境：有限的土地资源、脆弱的能源基础设施以及政治局势带来的额外约束，使得其废弃物管理体系的可持续转型迫在眉睫。在此背景下，将被视为环境负担的垃圾填埋气转化为有价值的能源，不仅关乎环境保护，更与能源安全和国家气候承诺息息相关。

本研究聚焦于评估巴勒斯坦利用垃圾填埋气（LFG）发电的潜力及其对减缓温室气体（GHG）排放的贡献。论文发表于《Waste Management Bulletin》。为了回答上述问题，研究人员主要采用了基于政府间气候变化专门委员会（IPCC）推荐的一阶衰减（FOD）模型的数学建模方法，对巴勒斯坦（包括西岸和加沙地带）市政固体废物（MSW）填埋场产生的甲烷（CH₄）进行了估算，并进一步推算了潜在的发电量和二氧化碳（CO₂）减排量。研究以2018年为基准年，利用了该年的国家及城市层面的MSW产生量和成分统计数据。

市政固体废物、温室气体排放与巴勒斯坦的气候行动

研究指出，2018年巴勒斯坦的MSW产生量约为159万吨，人均约0.9千克/天，其中有机质含量高达约50%。这些废物主要通过填埋方式处理，但存在非法倾倒和填埋场超负荷风险。巴勒斯坦2018年的国家温室气体排放总量为452.77万吨CO₂当量，其中能源部门占比约68%。废物部门的甲烷排放占其温室气体排放的很大部分。

垃圾填埋气系统

垃圾填埋气是废物中有机质在厌氧条件下分解的产物，主要成分为CH₄和CO₂。其产生速率和总量受废物成分、操作方式和环境条件等多种因素影响。降解过程通常经历好氧、缺氧非产甲烷、厌氧不连续产甲烷和厌氧稳定产甲烷四个阶段。建立高效的LFG收集和能源转化系统是实现废弃物能源化（WTE）和减排的关键。

研究方法

研究采用定量建模方法，核心是应用IPCC的FOD模型估算甲烷排放。模型所需参数（如MSW总量、填埋比例、甲烷修正因子MCF、可降解有机碳DOC、DOC分解比例DOCF、LFG中CH₄比例F、回收量R、氧化因子OX等）主要采用IPCC默认值或基于巴勒斯坦当地情况的估算值。计算得出巴勒斯坦MSW填埋场的甲烷产生系数约为158.1千克CH₄/吨废物。基于此，并结合假设的发电效率（0.08 MWh/吨MSW）和电网排放因子（0.55吨CO₂/MWh），估算了潜在的发电量和CO₂减排量。

结果与讨论

计算结果显示，巴勒斯坦MSW填埋场年甲烷排放量约为25.12万吨。利用这些LFG发电，年发电潜力可达12.72万MWh，相当于年减排约6.996万吨CO₂当量，约占巴勒斯坦2018年温室气体排放总量的20.5%。与埃及（减排当量占比8.4%）相比，巴勒斯坦显示出更高的相对减排潜力，这与其废物中有机质含量高且缺乏有效LFG管理有关。

案例研究：Al-Minya填埋场

以Al-Minya填埋场为例，该场年接收废物约36.5万吨。研究估算其年发电潜力可达2.92万MWh，相应年CO₂减排量约1.606万吨。这表明即使在单个填埋场规模上，WTE项目也能产生显著的能源和环境效益。

结论与意义

本研究首次为巴勒斯坦建立了国家层面的（2018年基准）LFG发电和减排潜力评估。结果表明，利用垃圾填埋气发电是巴勒斯坦一项可行且有效的温室气体减排策略，不仅能减少强效温室气体甲烷的排放，还能产生可再生能源，增强能源安全，并支持国家自主贡献（NDC）目标的实现。该研究为巴勒斯坦乃至面临类似挑战的发展中国家规划废弃物管理和气候减缓路径提供了重要的科学依据。尽管存在技术、资金、制度和政治等方面的实施挑战，但投资LFG回收利用基础设施，将其纳入循环经济和可持续发展框架，对巴勒斯坦具有重要的战略意义。未来的研究需要加强现场监测数据收集，并进行详细的技经分析以推动项目的实际落地。