作为一种强大而无形的温室气体，甲烷减排处理势在必行

奶牛、天然气管道和垃圾填埋场有何共同之处？CH4 是一种有机分子，通常被称为“甲烷”。长期以来，二氧化碳一直是遏制温室气体排放的工作重点，但甲烷捕获太阳辐射的能力比二氧化碳高出 25 倍以上，因此可能成为更危险的温室气体。

科学家和工程师们不断改进方法，加强识别甲烷排放并量化其对气候变暖的影响，最近的研究证实大气中的甲烷水平高于早期预计水平。而随着石油和天然气行业、垃圾填埋场、农业和废水领域持续排放甲烷，甲烷含量的增速水平导致《巴黎协定》的气候目标难以实现。

政策和气候行动同样面临甲烷带来的挑战。自 2021 年 11 月在格拉斯哥举行的 COP26 气候峰会上启动《全球甲烷承诺》以来，112 个国家/地区自愿同意，到 2030 年将全球甲烷排放量在 2020 年的基础上减少 30%。《全球甲烷承诺》的作者表示，迅速响应该甲烷排放目标，是“将升温限制在 1.5 摄氏度以内目标的唯一有效战略”。

除此全球目标以外，各国家/地区和地方层面也出台了一系列甲烷法规，尤其是石油和天然气行业。这些法规包括改进技术要求，披露和透明度要求，甲烷减排的激励措施，以及根据排放环境和健康成本定价的税收或费用。国际能源署为这些工作出台了路线图，但在全球范围内存在较大差异。例如，美国政府正在敦促通过一项综合计划，以减少各行业的甲烷排放，包括农业、垃圾填埋场管理、建筑和重工业。

现有技术提供的解决方案

随着监管形势变化，企业面临着甲烷减排压力。尽管减排工作看似困难，但也有积极的一面。甲烷虽然比二氧化碳的影响更大，但甲烷的分解时间较短，在大气中停留的时间比二氧化碳短得多。着重快速减少甲烷排放能对减缓气候变暖产生显著的短期影响 — 为我们减少大气中的二氧化碳赢得时间，而这是一项艰巨而复杂的任务。

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还有一个更好的消息：在以低成本乃至负成本速降甲烷排放方面，有诸多可行方法。根据 《联合国环境计划》，矿物燃料和废物部门的现有针对性控制措施可在这个十年内减少 30% 以上的甲烷排放。可以借助先进技术在价值链的任意环节识别甲烷泄漏和其他排放，包括前沿成像技术结合新数字工具、远程传感器、卫星和飞机跟踪，以及各类传感器和阀门。此项技术生成的数据能更全面地反映问题，并明确解决方案的方向。

艾默生的技术应用广泛，从餐饮设施到石油和天然气管道领域均有涵盖，可以减轻、减少甚至消除甲烷排放，帮助企业实现排放目标。

减少食物垃圾，生产能源并跳过垃圾填埋环节

甲烷有一个鲜为人知的主要排放源，那就是食物垃圾。根据环境保护局 (EPA) 报告，2018 年，仅美国就有超过 3500 万吨的食物垃圾被送往垃圾填埋场，而垃圾填埋场是美国甲烷排放量的第三大来源。由环保局和美国农业部 (USDA) 牵头开展一项计划，旨在 2030 年将食物浪费减少 50%。

不同规模的商业设施都有助于带来巨大改观。芝加哥的麦考密克会展中心是美国最大的会议中心，为减少甲烷排放，该中心已部署艾默生的 Grind2Energy 系统。Grind2Energy 系统能将中心的食物垃圾处理成浆液，储存在现场的安全密封罐中，并在之后送往厌氧消化设施。

芝加哥大都会码头和博览会管理局的首席执行官 Lori T. Healey 表示：“从我们的屋顶花园到现场回收计划，以及向附近慈善机构捐赠多余的食物，我们在麦考密克广场所做的一切都深深植根于可持续发展的方法。艾默生的 Grind2Energy 系统将帮助我们朝着这些目标迈进。”

自 2019 年以来，从麦考密克广场的 Grind2Energy 蕴含能量的浆液中生产大量可再生能源，足以为 12 个家庭提供一个月的电力；通过将废物转移到垃圾填埋场而减少的二氧化碳量相当于减少 101,000 英里的汽车行驶里程；并生产了 3.5 吨富含营养的肥料。

概而言之，自 2014 年以来，艾默生的 Grind2Energy 系统已经帮助高校、大容量体育场馆和商业设施避免将 1 亿磅的食物垃圾运往垃圾填埋场，减少了相当于 8300 万英里的汽车行驶里程的排放量。

改进的管道

石油和天然气行业面临的挑战是解决不同类型的排放问题，如泄漏和直接排放的甲烷，以及燃烧时排放的二氧化碳。排放是指在操作过程中有意将气体释放到大气中，以帮助减少过压的过程。美国和加拿大的近期环境法规特别关注削减天然气驱动设备的排放量，如直接气动阀门和气液联动液压系统。

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根据艾默生工程师 Lura Parrent 和 Spartan Controls 技术销售专家 Brian Van Vliet 的文章指出，许多上游的石油和天然气站点位于非常偏远的地区。井口和早期分离点的控制要求相对简单，但它们需要气动源或电能来操作阀门及其他仪器。由于经常没有压缩空气或电力，许多公司使用加压天然气来操作气动仪器和控制阀。该系统运作良好，但会产生大量甲烷排放。

根据美国环保局的数据，“高泄放”气动控制器在整个石油和天然气价值链中用途广泛，而其甲烷排放量在行业排放量中占比颇高 — 通常约为 25%。

艾默生技术为管道运营商提供了几种替代方案，根据不同的操作类型，可以减少或几乎消除这些排放。这些方案可用于新建或改造现有系统。例如，在加拿大，随着严格的新甲烷法规的出台，不列颠哥伦比亚省的一家管道公司不得不要求液压操作员达到零排放要求。为此，该公司用艾默生的 ECAT（排放控制执行技术）系统取代了每次行程都会释放甲烷的控制器。这个系统利用管道中的气体压力为液压系统提供动力，依靠由太阳能驱动的小型电动马达使气体回到管道中，从而消除了甲烷排放。这种改造使该加拿大公司能够以合理价格符合新要求，并保留了现有的气动设备。

最新的甲烷减排法规不必为能源生产商带来繁重而昂贵的负担。据 Parrent 和 Van Vliet 的说法，“当考虑到回收气体和/或碳信用额度的成本时，更换设备可以产生快速的投资回报率，甚至可以帮助各类生产场所满足监管要求。”

化解未来难题

甲烷排放问题亟待解决，一方面迫于它的巨大威力，而另一方面，许多人类活动领域都会不可避免地产生甲烷。过去十年间，我们已经掌握了大量信息，可以做到有的放矢，而且许多技术解决方案和专家知识同样垂手可得。解决这一问题对环境和公司效益都大有裨益。