城市環境研究所在循環經濟助力大宗材料碳減排研究中取得進展
文章來源:城市環境研究所 | 發布時間:2023-09-12 | 【打印】 【關閉】
9月11日,中國科學院城市環境研究所陳偉強研究團隊聯合南開大學曹植教授團隊及多位國際知名學者在Nature Climate Change(《自然氣候變化》雜志)發表了題為China’s bulk material loops can be closed but deep decarbonization requires demand reduction的學術成果。
循環經濟轉型已成為全球共識,世界主要經濟體均把循環經濟作為應對氣候變化、資源短缺和廢物管理的重要解決方案。它強調以循環發展模式替代線性增長模式,旨在通過減少資源使用、延長產品壽命和提高廢物循環利用來促進產品、零部件和材料的“閉路循環”,提高資源的使用效率,最終實現經濟增長與低碳發展的雙贏。國際權威機構預測全球物質資源的使用量將在2060年翻一番,但其循環利用率在過去五年已從9.1%降低至7.2%。由此可見,加速循環經濟轉型變得愈加緊迫。
中國是踐行循環經濟的先驅,是評估循環經濟碳減排效應的理想試驗場。隨著城市化和基礎設施建設的不斷深化,中國的大宗材料消費量穩居世界前列。當前,中國生產了全球約60%的水泥、鋁和鋼鐵,以及全球約30%的塑料。循環經濟是中國實現碳中和目標和生態文明的強大支撐。經過多年的發展和實踐,我國已經形成了具有中國特色的循環經濟立法與政策體系。在綠色低碳發展的新形勢下,及時解鎖循環經濟的新潛力和新困境是推動循環經濟轉型的重要前提。
在此背景下,國際聯合研究團隊開發了物質-能源-碳排放集成模型,即IMAGINE Materials,以探索大宗材料“閉路循環”的可行路徑及其對2060年凈零排放目標的潛在貢獻。研究團隊首次量化了13種大宗材料(水泥、鋼鐵、鋁、銅、橡膠、塑料、玻璃、石灰、瀝青、沙子、礫石、磚和木材)在103種產品中的生產、使用、報廢和再生的全生命周期代謝過程,并針對不同材料評估了3種循環經濟策略的碳減排潛力。
研究結果發現:
1. 循環經濟策略應“因地制宜”:不同地區的碳減排潛力差異較大。在國家層面,2060年廢棄物的循環利用可滿足75%的原材料需求;在區域層面,循環經濟政策的推行時間存在顯著差異。東部沿海省份平均比西部省份提前9年進入循環經濟全面轉型時代。
2. 循環經濟策略應“均衡施策”:不同策略的碳減排潛力差異較大。循環利用的減碳潛力是有限的,提高廢棄物的循環利用率可使2019-2060年累計碳排放量減少10%。提高材料使用效率的碳減排潛力較大,可降低21%的累計碳排放。相比而言,延長材料使用壽命的碳減排潛力較小,僅為3%,但它是2050年之后重要的碳減排策略。
3. 循環經濟策略應“一物一策”:不同材料的最優碳減排策略差異較大。提升廢金屬(包括鐵、鋁和銅)循環利用率的碳減排潛力最大,可減少高達80%的碳排放;對于非金屬材料(包括水泥、塑料和玻璃等)而言,提升材料的使用效率和延長使用壽命則蘊含更大的減碳機遇??傊?,循環經濟轉型為我國實現凈零排放帶來了新的機遇。如果生產側的綠色低碳技術無法低成本大規模部署,循環經濟轉型則是一個重要的減碳替代方案。該研究精細刻畫了中國省級尺度大宗材料的代謝過程,評估了不同材料和地區循環經濟策略的減碳潛力,這對于我國工業部門碳減排戰略和循環經濟轉型方案的制定提供了數據支持和科學依據。
不同循環經濟策略的碳減排潛力
該研究成果由7個國內外團隊合作完成,中國科學院城市環境研究所為第一署名單位,宋璐璐副研究員為第一作者,陳偉強研究員和南開大學曹植教授為共同通訊作者。英國倫敦大學學院Stijn van Ewijk助理教授、加州大學圣巴巴拉分校Eric Masanet教授、日本國立環境研究所Takuma Watari研究員、劍橋大學Jonathan M. Cullen教授和謝菲爾德大學Fanran Meng助理教授為共同作者。該研究工作得到了國家自然科學基金委員會國際(地區)合作項目和面上項目、科技部重點研發項目和國家社科基金重點項目等課題的資助。
Nature Climate Change邀請研究團隊同步在線發表了題為Circular economy strategies to decarbonize China’s bulk material cycles的研究簡報(Research Briefing)文章,充分肯定了該成果的研究價值與推廣意義。