甲烷排放与减排项目

不知不觉又写了一堆，本文3100字，快速了解甲烷排放来源与减排项目的关系。

甲烷是全球第二大温室气体，具有增温潜势高、寿命短的特点。在人为造成的气候变化中，有20%来自甲烷，根据IPCC AIR6的评估，甲烷的GWP是二氧化碳的27.9倍，如何减少甲烷排放也是各国关注的重点，甲烷减排也是第二批CCER的热门领域。

那么，甲烷的排放源有哪些？

2023年11月7日，生态环境部等11个部联合印发了《甲烷排放控制行动方案》，方案提出推进能源领域甲烷排放控制、推进农业领域甲烷排放控制和加强垃圾和污水处理甲烷排放控制。由此可见，甲烷的排放管控主要来自能源、农业和废弃物处理部门。

01 能源部门的甲烷排放

由于国内“富煤、少油、少气”的资源禀赋，煤矿开采过程和矿后活动是造成能源部门排放最重要的原因。

目前国内煤矿甲烷的排放有80%是来自煤矿地下开采，13%来自矿后活动[1]《中国煤矿甲烷减排观察与展望》。而其中主要甲烷排放来源于通风瓦斯排放，通风瓦斯是为确保采矿安全，将空气通入矿井中并将瓦斯甲烷浓度稀释到小于0.75%，通风瓦斯大都直接排空逸散到大气中，虽然通风瓦斯中的甲烷浓度通常较低，但总量较大。

对于煤矿活动过程中的甲烷排放，主要是以低浓度瓦斯（1%-30%）排放为主，在甲烷利用过程中，一般浓度越高，减排技术才能产生更高的经济性。《煤层气（煤矿瓦斯）排放标准（暂行）》对高浓度瓦斯（甲烷体积分数≥30%）做出了禁止排放的要求，因而甲烷浓度超过30%就必须利用，可以用于发电和工业过程，而浓度在8%-30%之间的低浓度瓦斯，发电效率通常较低，而浓度低于8%的瓦斯气体由于浓度较低难以利用。

从减排项目的角度来看，任何不满足当地法律或法规要求的项目都应该被排除，也就是说，高于法律所强制限制排放标准的瓦斯利用项目就无法开发成减排项目。

因为《煤层气（煤矿瓦斯）排放标准（暂行）》对高浓度瓦斯（甲烷体积分数≥30%）做出了禁止排放的要求，因此早期出台的CCER煤矿瓦斯利用减排方法学只能适用于甲烷体积分数小于30%的煤矿瓦斯。虽然目前尚未没有标准对低浓度瓦斯利用做出具体要求，但因为去年发布了《甲烷排放控制行动方案》，煤矿瓦斯的排放标准可能会进一步降低，所以能够开发成瓦斯利用的减排项目的空间也就小得多。

当然这也符合减排项目的额外性要求特点，减排项目会引导资金和技术流向那些因为各种困难无法顺利实施但具备实际减排成效的项目。

据一些流传消息，第二批方法学如果有煤矿瓦斯利用减排项目，那其浓度标准极有可能会限制在8%以下。

02 农业部门的甲烷排放

农业部门的甲烷排放主要来自水稻种植、粪便管理以及反刍动物肠道发酵。

水稻种植产生甲烷的主要原因是稻田在大部分时间里被水淹没，这种淹水条件导致土壤处于厌氧状态，有机物（如腐烂的植物体）通过厌氧分解产生甲烷。同时在水稻田中，存在大量的产甲烷菌，这些微生物利用土壤中的有机质进行代谢活动，最终生成甲烷。

VCS曾沿用CDM的AMS-III.AU.方法学开发减排项目，其原理就是通过科学调整水稻水淹时间减少甲烷产生，从而实现减排，国内也有不少水稻项目在VCS官网注册，但VERRA在2023年宣布永久停用了该方法学，主要是由于该方法学对于田间分层的指导性不足，以及缺乏甲烷量化的标准性指导。同时其又准备开发新的针对于水稻的新方法学，并预计于今年年底发布。

CCER曾也参考该方法学转化成了小规模方法学CMS-017-V01：在水稻栽培中通过调整供水管理实践来实现减少甲烷的排放，但截至到2017年国内也没有项目能够实现签发。根据中国水稻研究所与阿里云联合研发的低碳稻作技术，使用该低碳技术后，平均1亩稻田甲烷排放降低6公斤左右，约减排0.15吨二氧化碳。

根据国家统计局的数据，2023年全国稻谷播种面积4.3亿亩，稻谷占全国粮食产量约三分之一，看似和早期的林业一样很可观，但仍需要规避风险。

不像林业那样只要树成活后就不必进行太多管理，水稻节水减排是一种持续性的行为，实施人员需要有专业化的培训和规范化的管理，而农田经营主体多为农户个体，其保留的是传统的灌溉方式。抛开个体素质不谈，农民能否愿意为了微薄的碳汇收益在其一亩三分地上进行繁杂的管理操作到还未可知。同样类似的还有保护性耕作农田碳汇方法学。

如果水稻减排方法学真正发布，真正能够实现持久性节水操作的是那些高度集中管理和机械化的平原地带，所以如果以林业碳汇的圈地思维来抢占农业碳汇市场，在后期可能会陷入无法开展项目的地步。

2.2 动物粪便处理

粪便动物粪便中含有大量的有机物，养殖场的粪便通常大量堆积，在厌氧（缺乏氧气）环境下，微生物会将这些有机物分解并转化为甲烷。粪便管理减排项目主要是通过对畜禽粪便进行科学处理，以减少温室气体排放，或对产生的甲烷进行回收利用，从而实现减排的目的。主要利用方式包括好氧堆肥、厌氧产沼发电以及秸秆还田。

开展粪便管理减排项目一般是规模化的养殖场，主要是国内的养殖龙头企业。但是随着环保要求的监管增加，一些地区对于规模化养殖厂的养殖粪便排放处理做了规定，例如2022年江苏省农业农村部办公厅和生态环境部办公厅联合发布了《畜禽养殖场（户）粪污处理设施建设技术指南》，指导养殖场科学建设粪污资源化利用设施，随着政策要求和粪便处理成为养殖场的标配，堆肥的粪便处理方式很可能不再具备额外性。目前VCS还是可以正常申请相关减排项目，但在有法律约束的地区开展粪便减排项目，论述额外性方面可能会更加困难。

2.3 反刍动物肠道发酵

在畜牧业中，还有一个比较特别的甲烷排放源，就是反刍动物的肠道发酵，通常会以打嗝和放屁的方式排放。

反刍动物比如牛、鹿、羊和水牛等，其特点是它们有四腔器官，能够快速地吃下草料，并在闲时返回到嘴里咀嚼来消化它。在牛的胃里，一种被称为甲烷菌的瘤胃微生物将这种高纤维食物消化过程中产生的多余的氢和二氧化碳转化为甲烷，即肠道甲烷，在牛打嗝或放屁时从体内排出。

对于牛打嗝，有许多有趣的解决方案。和实现碳中和的路径一样，源头减碳——过程降碳——末端固碳，将LCA观念贯彻到事物思考上，解决事情的思路就变得清晰了。

从源头来看，肠道甲烷的产生主要是由于高纤维草料和干草料喂食的结果，那通过改变牛的饮食，则可以有效解决打嗝的问题，有研究表明，将草料改为玉米或豆类等饲料可以减缓打嗝。另外如果不改变牛的饮食，可以通过添加饲料添加剂来减少肠道甲烷，这就包括瘤胃调节剂和直接抑制剂。此外，在甲烷排放的末端，还有通过给牛戴面积的方式在源头收集甲烷，国外有创业公司设计了专门捕捉奶牛打嗝的口罩，将甲烷直接转换成二氧化碳和水。

目前倒没有见到有关减少反刍动物肠道发酵的减排方法学，主要原因可能还是难以量化减排效果。

03 废弃物处理部门的甲烷排放

在废弃物处理方面，固体垃圾填埋中存在较多的有机物，由于垃圾堆积和填埋的厌氧环境，导致有机质分解，一部分能量以甲烷的形式释放出来。

污水处理过程中，通常使用PAC（聚合氯化铝）作为絮凝剂帮助去除悬浮固体和部分溶解性有机物，这些被去除的物质最终会转化为污泥。而污泥中含有大量有机物质，如果好氧处理不足，在厌氧消化过程中，这些有机物质会被微生物分解，从而产生甲烷。

在减排项目中，通过收集垃圾填埋场和污水处理厂中的甲烷气体，用于发电或其他用途，从而实现减排。

不过目前VCS可再生能源发电项目已经无法再申请和注册项目，不知此类项目的开发可能性还有多少？欢迎交流探讨！