【前沿分享】利用黑水虻处理有机废弃物对碳中和的贡献

昆虫养殖业普遍以“绿色低碳”为标签，其中黑水虻不仅可以替代传统饲料原料还可以高效转化有机废弃物，在有机废弃物处理链条上具有实现减碳增收的巨大潜力。

目前对黑水虻处理有机废弃物过程中温室气体产生和排放的检测数据较少，以餐厨余为例，每处理一吨餐厨垃圾，平均排放 NH₃ 0.96 kg，CH₄ 0.28 g，N₂O 2.46 g，CO₂ 81.5 kg，但因实验系统差异，变异较大^1-5（图1）。

图1 黑水虻每处理一吨餐厨垃圾其他排放量

黑水虻处理过程中的直接温室气体排放量通常非常小，假设全球变暖潜力超过 100 年，每处理一吨餐厨垃圾所排放的 CH4和 N2O 相当于 0.38 kg二氧化碳当量1。相比其他餐厨垃圾处理系统，用黑水虻处理的总二氧化碳排放当量较少（表1）。

表1 每处理一吨餐厨垃圾排放的总二氧化碳当量

以黑水虻处理餐厨余的两篇生命周期分析文章为例^1, 4，相比其他餐厨处理方式，黑水虻处理具有较好的全球变暖潜能值（图2），主要体现在：

（1）若忽略资源回收利用部分抵消的碳排放，就处理过程中的温室气体排放也相对较少；

（2）若能充分利用转化后的幼虫和虫粪可以实现负碳排放。

其中值得注意的是，虫粪后端处理的碳排放量要远大于黑水虻幼虫对有机废弃物转化过程的碳排放量。同时根据文献数据（每替代1kg饲料原料减碳0.8kg，每代替1kg肥料减碳0.85kg），虫粪的资源化利用对碳排放的抵消也远高于幼虫的饲料化应用。

图2 每处理一吨餐厨垃圾碳排放生命周期分析

生命周期分析也体现了对处理后副产物资源化利用的重要性。就Kim 等（2010）给出的数据，若副产物无法有效利用（如堆肥产生的有机肥、厌氧发酵的沼渣、饲料化产生的饲料不达标），需要重新通过填埋或焚烧清除，产生的碳排放将趋于，甚至超过直接填埋。因此，黑水虻养殖是否绿色低碳，极大程度取决于过程管理及对产物的有效利用。

传统处理方式

1.  Ermolaev, E., Lalander, C. and  Vinnerås, B., 2019. Greenhouse gas emissions from small-scale fly larvae composting with Hermetia illucens. Waste Management, 96, pp.65-74.

2.  Guo, H., Jiang, C., Zhang, Z., Lu, W.  and Wang, H., 2021. Material flow analysis and life cycle assessment of  food waste bioconversion by black soldier fly larvae (Hermetia illucens  L.). Science of The Total Environment, 750, p.141656.

3.  Lindberg, L., Ermolaev, E., Vinnerås,  B. and Lalander, C., 2022. Process efficiency and greenhouse gas  emissions in black soldier fly larvae composting of fruit and vegetable  waste with and without pre-treatment. Journal of Cleaner Production, 338, p.130552.

4.  Mertenat, A., Diener, S. and Zurbrügg, C., 2019. Black Soldier Fly biowaste treatment–Assessment of global warming potential. Waste management, 84, pp.173-181.

5.  Pang, W., Hou, D., Chen, J., Nowar,  E.E., Li, Z., Hu, R., Tomberlin, J.K., Yu, Z., Li, Q. and Wang, S.,  2020. Reducing greenhouse gas emissions and enhancing carbon and  nitrogen conversion in food wastes by the black soldier fly. Journal of environmental management, 260, p.110066.

6.  Gao, A., Tian, Z., Wang, Z., Wennersten, R. and Sun, Q., 2017. Comparison between the technologies for food waste treatment. Energy Procedia, 105, pp.3915-3921.

7.  Kim, M.H. and Kim, J.W., 2010.  Comparison through a LCA evaluation analysis of food waste disposal  options from the perspective of global warming and resource recovery. Science of the total environment, 408(19), pp.3998-4006.

8.  Cerda, A., Artola, A., Font, X., Barrena, R., Gea, T. and Sánchez, A., 2018. Composting of food wastes: Status and challenges. Bioresource technology, 248, pp.57-67.

9.  郝晓地, 周鹏 and 曹达啓, 2017. 餐厨垃圾处置方式及其碳排放分析. 环境工程学报, 11(2), pp.673-682.

10. Salemdeeb, R., Bin Daina, M.,  Reynolds, C. and Al-Tabbaa, A., 2018. An environmental evaluation of  food waste downstream management options: a hybrid LCA approach. International Journal of Recycling of Organic Waste in Agriculture, 7, pp.217-229.

11. Bernstad, A. and la Cour Jansen, J.,  2012. Review of comparative LCAs of food waste management  systems–current status and potential improvements. Waste management, 32(12), pp.2439-2455.