首都科学讲堂第643期《它到底是哪种垃圾?——垃圾分类、处理与利用的科学》

信息来源:北京科学中心      发布时间:2020-05-18

  2020年5月16日,受新冠肺炎疫情影响,首都科学讲堂线上开讲,本次首都科学讲堂邀请了中国科学院生态环境研究中心副研究员周传斌,为大家带来主题为《它到底是哪种垃圾?——垃圾分类、处理与利用的科学》的精彩讲座。

  

  应对疫情防控,首都科学讲堂线上开讲。为坚决贯彻落实习近平总书记对新型冠状病毒感染的肺炎疫情作出的重要指示精神,北京科学中心坚持“疫情不解除,科普不掉线”,积极开展疫情防控和应急科普,切实做好知识普及和引导科学防控等工作。本期首都科学讲堂使用科学加APP、腾讯新闻客户端、新浪科技客户端、一直播APP等平台开展直播,采用“直播+录播”双管齐下的新颖方式,让公众足不出户,也能获得最权威、最前沿的科普内容和资讯。首都科学讲堂在疫情防控期间将灵活运用各类载体形成宣传阵地,利用网络手段为公众带来更多丰富主题的线上活动,进一步发挥科普在疫情防控中的重要作用。

它到底是哪种垃圾?——垃圾分类、处理与利用的科学

  自5月1日起,新修订的《北京市生活垃圾管理条例》颁布实施,北京市正式进入垃圾分类“强制时代”。事实上,拒绝垃圾“围城”,需要更多脚踏实地的行动派。不仅北京、上海,全国46个城市都将施行垃圾分类。垃圾分类看似民生小事,实际上蕴藏了大哲学。垃圾是什么?垃圾从哪里来,要到哪里去?我们为什么要垃圾分类?如何做好垃圾分类?

第一讲 认:垃圾的“四张面孔”

  我一直在做垃圾的研究工作,也一直在思考垃圾到底是什么。垃圾从一定程度上反映了人类在一定的时期的文明。全世界有报道最早的一座垃圾填埋场,叫Monte Testaccio。这个填埋场位于意大利的罗马,我们通过一些考古的发现,这个填埋场可能建于2000年前罗马帝国时期。在这个填埋场里,有很多的陶片。在当地,有人把它开发成一个餐厅,人们一边在里面吃饭一边欣赏2000年以前人类文明的痕迹。

  我想向大家介绍垃圾的“四张面孔”。我们经常说的很多跟垃圾有关的议题,其实都绕不开环境、资源、经济、社会这四个方面。

  垃圾的第一张面孔是环境。我们比较熟悉的场景就是,在社区里摆了几个垃圾桶,我们到楼下扔垃圾,扔完后桶满了,每天都会有环卫部门的人用车来收,收走之后可能扔到填埋场去,或者是扔到焚烧厂去,或者是一些资源再生利用的一些工厂去处理。在这个环节,实际上就有很多跟环境污染,或者生态环境影响有关的议题。比如生活垃圾垃圾主管部门叫环境卫生管理处,实际上跟很多的卫生议题有关。比如垃圾多的地方,苍蝇、蚊子、老鼠、蟑螂就多,疾病传播的风险就大。在垃圾领域,我们做得最早的一件事情就是环境卫生管理,控制和公共卫生有关的环境影响。

  在上边这张图上,大家可以看到在一些垃圾处理的场所有两条黄色的线,会有一些污染气体的排放。比如我们经常会关注的垃圾焚烧场的二噁英,烟气污染等。而填埋场会有甲烷等造成全球气候变暖的一些温室气体。另外,还会有一些我们都不愿意闻到的恶臭的气体。而在农村一些简易的填埋坑或填埋场里本身腐烂的垃圾会产生浑水,叫渗滤液。下雨后,这些渗滤液会迁移,可能对周边的河道、湖泊造成一定的影响。

  垃圾对环境影响最明显的就是垃圾围城。大概在八九十年代,我们用卫星遥感影像图看,能找到北京市周边有将近4000多个不规范的垃圾的堆存场址。从2005年开始,北京周边很多小型的不规范的垃圾场得到了治理。目前,据估算,全国历年堆存的生活垃圾量70亿吨,侵占了约80万亩的土地。

  如今,在城市里有大型的焚烧厂,然而在农村仍然可以见到露天的焚烧。事实上,一些现代化的垃圾焚烧场可以有效地削减二噁英的浓度,达到国家排放的有关标准。但是如果管理不善,尤其是一些露天的焚烧,所带来的二噁英等污染绝不能忽视。

  2014年,我们课题组做了一个很有意思的研究,研究垃圾桶的“呼吸”,我们想看看垃圾在储存、运输阶段,究竟会有什么样的温室气体排放。我们发现,除了有二氧化碳的排放、甲烷的排放,还有一种非常有意思的气体叫一氧化二氮,它的全球气候变化潜值是二氧化碳的298倍。

  垃圾中有数不清的微生物,也含有各种有毒有害物质。比如电瓶车电池里有的含铅,锂电池、钮扣电池等都含有一些有毒有害物质。日光灯光里会有汞,一些过期的药品里可能会有抗生素,装修的油漆桶里可能含有易燃或易爆的物质,农村喷洒的农药里也含有有害物质,这些会对环境造成影响。

  垃圾的第二张面孔是资源。我们非常熟悉的手机里含有很多种金属和非金属材料。这样制成的一个我们日常要用的一个东西。比如一部手机的重量大概是129克,比如说,而生产一部iPhone手机需要开采34公斤的矿石。手机一般由手机壳、电池、手机屏幕,电器的组件等四大部分组成,里面大概含了30多种元素,其中一半的元素都可不同程度地回收再利用。苹果手机还专门开发了一个专门拆解苹果手机的机器人,现在已经有两代的产品了。其中第一代产品叫Liam,这个机器人会把手机分解成不同的部件,使得每一个部件都能得到不同程度的资源化利用。第二代产品于2019年推出,叫Daisy的拆解机器人系统,其拆解效率,拆解的机型与第一代相比,有了大幅提高。2020年日本东京奥运会奖牌就是从收集的电子废弃物中获得,这其中就包括约500万台废弃手机。除了垃圾里有金属资源外,垃圾里还含有生物质资源。目前,全球有机固废产量约占全球生物质资源使用量的40%。到2050年,餐厨垃圾产量约为7亿吨/年。

  垃圾还具有经济和社会的“面孔”。在唐朝的《太平广记》里就记录了最早的国家废品回收的行业。原话是:“河东人裴明礼, 善于理业, 收人间所弃物, 积而鬻之, 以此家产巨万”。从中可以看到,在唐朝已有通过卖废品发家致富的案例。在国际上,关于废纸(黄板纸)价格,其实是有一个国际的期货市场,有很多的价值变动会影响到它的回收和利用的渠道。

  垃圾还跟社会的很多因素有关,比如在美国就有一个旧货超市。人们可以从超市的架子上看到里面有各种各样的废品,有些不再需要的商品被捐赠到这里,消费者可以非常便宜的价格进行交易。一百年钱,美国人富兰克林·金当时来中国考察,写了一本书叫《四千年农夫》。书中就记载了,在一百年之前,有一个承包商他以3.1万元金币的价格,收集了7.8万吨粪便的特权。

  此外,垃圾与社会变革有关的一个最新概念叫 “人类世”。“人类世”是地质学家提出来的,可能也和生态环境领域的一个人提出来的,主要是指地质时代,怎么去界定人类的活动它对地质造成什么样的影响。比如垃圾填埋场堆积了很多东西,比如塑料、橡胶这些常年不容易腐烂和发酵的垃圾,就留存在了地质结构里。有的地质学者认为,“人类世”到了。

第二讲 追:垃圾从哪里来,到哪儿去?

  日常生活中,从衣食住行用的很多的场景都会产生各种各样的垃圾。比如网购衣服的包装,旧衣服都是垃圾。吃剩的饭菜、包装食品的塑料、纸等都是垃圾。人一生产生约35吨生活垃圾,需5辆大垃圾车才能运走。从全国来看的话,我们生活垃圾的产生量逐年上升,这也是我们要做垃圾分类的一个非常重要的原因。从垃圾组成成分来看,北京市三个比较多的垃圾是:纸类、塑料和厨余垃圾。这也是北京市强调垃圾分类,重点分类厨余垃圾的重要原因。

  垃圾去哪了?生活垃圾有的被收集、转运,送到了填埋场、垃圾焚烧厂,有的送到了生物处理厂。而一些可回收的垃圾则被送到了废品回收站。

  首先是垃圾填埋场。垃圾填埋场看起来很丑,但是它也是一个经过人工细致设计的设施,也是我们城市非常重要的一个基础设施。我们现在叫填埋场的库容,就是能放多少垃圾的库容,也是一种资源。垃圾焚烧厂也不只是烧垃圾,还可以发电。1吨垃圾可产生300度电,垃圾焚烧厂也同步建设了相应的烟气处理设施

  此外,近些年备受关注的海洋的塑料污染问题。塑料产生之后,如果进到了海洋就会随着洋流不断地扩散,不断地影响全世界的海洋的环境。

 第三讲 问:如何做好垃圾分类?

  为什么要做垃圾分类? 这主要是因为生活垃圾的产生量还是在不断增长、垃圾处理厂真的不好选址了、能直接卖钱的废品种类越来越少了、厨余垃圾和有害垃圾垃圾分出来能减少处理难度,以及垃圾不分类投放就违法了等等。

  北京目前采取的垃圾分类方法为“四分法”,将垃圾分为厨余垃圾、可回收物、有害垃圾、其他垃圾。

  厨余垃圾是指家庭中产生的易腐性垃圾。厨余垃圾从产生时就应与其他品类垃圾分开,投放前要沥干水分,保证厨余垃圾分出质量,做到“无玻璃陶瓷、无金属杂物、无塑料橡胶”。纯流质的食物垃圾,如牛奶等,应直接倒进下水道。有包装物的过期食品应将包装物去除后分类投放,包装物则投放到对应的可回收物或者其他垃圾投放容器。

  可回收物包括废玻璃、废金属、废塑料、废旧织物、废纸张、废书籍、废纸板箱、废电器电子产品等。可回收物分类投放时,应尽量保持清洁干燥,避免污染。废纸应保持平整;立体包装物应清空、清洁后压扁投放;玻璃制品应轻投轻放,有尖锐边角的应包裹后投放。

  有害垃圾是指生活垃圾中的有毒有害物质。有害垃圾投放应保证器物完整,避免二次污染。镉镍电池、氧化汞电池、铅蓄电池等,投放时应注意轻放;油漆桶、杀虫剂瓶等,如有残留应密闭后投放;荧光灯、节能灯等易破损物品,应连带包装或包裹后轻放;废药品应连带包装一并投放。易挥发的有害垃圾,请密封后投放。

  其他垃圾是指除厨余垃圾、可回收物、有害垃圾之外的生活垃圾。主要包括餐盒、餐巾纸、湿纸巾、卫生纸、塑料袋、食品包装袋、污染纸张、烟蒂、纸尿裤、一次性餐具、大骨头、贝壳、花盆、灰土、陶瓷碎片等。简而言之,难以辨识类别的生活垃圾可投入其他垃圾投放容器内。投放要求是沥干水分后投放。

  为什么鱼骨头是厨余垃圾,猪骨头却又是其他垃圾?这主要是由厨余垃圾处理的方式,以及处理设施或设备的要求决定的。鱼骨头很软,也很小,厨余垃圾处理的后端单元都需要进行破碎,而鱼骨头很容易破碎成小颗粒,进行后续的堆肥,或者厌氧发酵。而猪骨头体积很大,放到垃圾生物处理设施的破碎单元里可能会影响设备、设施的运转。

  为什么贝壳、榴莲壳、椰子壳这些食物带来的垃圾不是厨余垃圾?这是因为贝壳里面有钙,榴莲壳有大量的木质素,它很难地在自然环境分解和发酵。而椰子壳里有粗纤维,还有大量的木质素,很难去发酵进一步地处理,因此不能归为厨余垃圾。

  那为什么残枝落叶又能算厨余垃圾?这主要是根据它们易腐烂原则来划分的,养花修剪的小枝叶后端处理可堆肥或发酵,因此属于厨余垃圾。

  有害垃圾为什么有害?有害垃圾会对人体健康或者自然环境造成直接或者潜在危害。同时,有害垃圾里的油漆、电池含有易燃或者易爆,温度计里的汞、荧光灯管、过期药品等都含有有毒物质。

    错把可回收物、厨余、有害垃圾扔进其他垃圾什么后果?如果说弄错了,或者是在提供的名录里找不到,无法辨识到底是哪种垃圾,都建议将其归到其他垃圾。因此在我们后端的垃圾处理设施,无论是填埋场还是焚烧厂,都有很强的容错和兜底的能力。现在北京市鼓励大家“两桶两袋”,教大家在家里去简化储存垃圾的桶的数量。大家应因地制宜做好垃圾分类。比如厨余垃圾桶和其他垃圾桶放在厨房,有害和可回收物可以放在客厅、储物间或者家庭的一角,这样做都是可以的。

  最后想说的就是,垃圾分类不只是把垃圾分成四类就完了,还有一个很重要的议题就是减量,我们要减少垃圾的产生,这才事最重要的一个根本出发点,所以光盘行动很典型。尽量不浪费餐食,尽量不过度地去消费一些没必要的产品,这样才能从源头减少垃圾的产量。

第四讲 思:垃圾回收利用的科学

  目前,在全世界广为接受的是垃圾回收利用金字塔。从金字塔塔底到塔顶,依次是简易处理、卫生填埋、能源再生、生物处理、资源回收利用、减量化。这说明垃圾处理方式越往金字塔顶,垃圾处理利用的等级越高。塔尖上减量化,就是不产生垃圾。而减量化也和很多的技术有关,包括产品的优化设计,快递包装的重复利用等,都是减量化的一个措施。

  目前,我国绝大部分城市已经跨过了垃圾简易处理阶段。2017年,全国只有2.3%的垃圾是被简易地处理的。目前占主导的处理方式还是卫生填埋,焚烧处理设施这几年也增长非常快。最近几年,随着餐厨垃圾处理的能力增长,垃圾的生物处理厂、堆肥设施也有了一定数量的增长。目前,厨余垃圾的生物处理方式有厌氧发酵、好氧堆肥、生物精炼等。

  此外,垃圾的智能分选和识别,虽然不能替代垃圾分类投放的行为,但它也是一个非常有效地减少后续垃圾资源化利用劳动力强度的一种方式。比如塑料在资源化利用时要求分得比较细,比如矿泉水瓶的瓶盖是一种塑胶材料,它的再生利用的方式和瓶体PET的材料不太一样,所以我们就需要它们做一个更精细化的分选。包括塑料瓶的不同颜色,透明的塑料瓶和有颜色的塑料瓶,在后续回收利用的价值也不一样,我们需要按颜色把它分开。目前已有用机械视觉的方法去识别塑料类型、识别塑料颜色,然后用机械手臂把塑料单独分类的机器人生产线,实现塑料更精细化地分拣。

  垃圾处理会成为一直跟随人类社会发展的一个议题,但是我们的一个出发点是希望垃圾的产量能够减少,就是我们要处理的垃圾希望越来越少的。垃圾减量,除了依赖技术外,更多需要全社会的行动,比如减少浪费,生活中减少对物质的依赖,减少消费的一些欲望等。

  我们共同期待一个“无废”的未来的世界。无废的概念就是从产品的设计到家里的消费,到垃圾的处理和回收利用,都充分地考虑了最小化地减少垃圾的产生,最大化地实现垃圾的资源化利用,最大化地减少最终到垃圾填埋场的垃圾量,这样一个社会是可以期待的,需要我们共同地努力。

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