让微生物卖力吃垃圾华东师大学生找到减污降碳协同增效新方法

普通人关心的是如何将垃圾分类丢弃，但华东师范大学生态与环境科学学院的学生邱博然更关心的是城市垃圾的全过程处置。从大一开始，他就和同学们一起探索城市固体废弃物领域，历时624天，深入走访132家社区学校和47家企业，收集1463份问卷，挖掘出可回收物回收难、餐厨垃圾资源化低这两大难题，创新“双策驱动”全方位调研城市生活垃圾处置现状和存在的痛点问题。

垃圾处置方式各不同

全国生活垃圾全过程处置进展如何？如何对症下药推动固废的减污降碳协同增效？经过讨论后，项目团队决定先通过资料分析对全国各省市自治区城市群开展预分级，确定“1+4+8”调研城市脉络。随后，各成员在各地走访不同社区，调查社区垃圾集中点投放情况，结合企业考察、专题访谈进行调研。很快，成员们就发现，不同地区的生活垃圾处置情况存在很大差异，想要制定统一的标准着实不易。

不仅如此，不同垃圾的性质也有不同的处置情况。有害垃圾数量少，危害性高，居民会有意识地分类处理。干垃圾体量最大，资源回收潜力不高，正在进行由末端填埋向焚烧发电的转变。相较于这两者，“可回收物”和“餐厨垃圾”具备巨大的资源利用潜力，在现有体系下却未被妥善资源化处置——“可回收物”再生资源利用是资源回收的有效手段，但实际社区的垃圾分类存在分类投放实效不高，制度模式较为落后等难题；“餐厨垃圾”占比最多，生化降解潜力巨大，但对它的末端处置仍大多是卫生填埋和垃圾焚烧，不仅浪费其极高的生物质能，还会造成大量碳排放，需要突破更高效的生物处理技术。

打造多层级处置标准

“既然只用一个标准无法确定，那么就打造多层级的生活垃圾处置标准！”锚定调研挖掘的两大发展困境和痛点后，团队决定以“双策驱动”的创新模式体系，协同技术研发，对症下药:针对“可回收物”的再生资源利用，团队提出“模式体系驱动”方案，基于学科基础创新推广“两网融合”模式，凝练政策经验建言政府，从模式体系驱动优化处置流程。针对“餐厨垃圾”的高效生物处置，团队提出“技术产业驱动”方案，基于实验基础研发“碳点联合生物电膜”多策略耦合技术，联合三大创新技术开展中试和产业化技术试点，从末端产业驱动助力餐厨处置。

针对可回收物的再生资源利用，团队规范了前端收集和预处理方法，计算了各省市单位质量垃圾的碳排放量横向对比，结果令人惊讶:2019年和2020年实行垃圾分类和“两网融合”后，上海市的单位质量垃圾碳排放量跻身全国垃圾碳减排首位。团队还计算出，如果全国都采取“两网融合”模式，预计10年后全国各省所能贡献的减碳潜力将达到1310万吨。

创新技术为产业赋能

在调研了覆盖上海80%餐厨污泥处置的16家企业后，团队发现餐厨垃圾处置产业存在三大痛点:周期长、效率低、成本高。针对这些痛点，团队耗费了264天，试验了3批次模拟实验设计，研发出了成套化和模块化设备。

团队在原有“电膜协作”技术的基础上进行创新，使用碳点联合厌氧膜处理技术，让微生物为餐厨污泥处理“打工”，将处置周期减半。但是，这一技术很快又遇上瓶颈:微生物的能源转化效率低，总有一些微生物没有完全发挥自己的能力，在角落里“躺平”。于是，团队多次讨论后又创新引入微生物电化学调控技术，用微电流为微生物做“电疗”，让其从“躺平”变成“加油干”。改进后的工作效率比目前市场最优提高了约34%。与此同时，团队还开发了多层复合高导膜组技术，由镀铱钛网、高导电性碳毡和聚偏二氟乙烯平板膜等共同构建的7层高导复合膜组件，在实现原位缓解膜污染的同时将成本降低了54%。