低碳经济与纺织可持续发展_四_产品碳足迹核算与生命周期评估

低碳经济与纺织可持续发展_四_产品碳足迹核算与生命周期评估

印 染(2011No.3)

低碳印染

低碳经济与纺织可持续发展(四)

产品碳足迹核算与生命周期评估

张 莉,陈 云

(上海天祥质量技术服务有限公司,上海200233)

关键词:染整工业;低碳经济;可持续发展

中图分类号:TS190 文献标识码:A 文章编号:1000-4017(2011)03-0038-04

0 前言

随着碳标识制度的发展,产品碳足迹核算也逐渐普及。一方面,一些国家开始将碳标识强制化,通过建立一定的机制,调动各方面力量(政府采购、品牌和零售商的参与),以在社会上建立可持续的消费与生产;另一方面,许多大公司通过产品碳足迹核算,进行内部和供应链的环境绩效管理与成本控制,实现差异化竞争,与公众和消费者进行交流,引领绿色发展潮流。在这些政策、市场机制和大型企业的推动下,产品碳足迹核算将成为未来企业的环境管理目标和手段之一。

的消费者所穿着的衣物都进行30 洗涤,则节省的电力可供英国全国的路灯10个月的用电。为此,从2007年起,玛莎将开发可低温洗涤的衣物作为一个低碳设计目标,而且还与洗涤剂供应商一起开发低温洗涤,并且加大与消费者的交流,以便能够有效地减少服装产品在使用阶段的碳足迹。

德国的服装邮购业欧图集团(OTTO),在2009年也与外部机构一起合作,完成了对某些产品的碳足迹核算。其结果显示,一件女士长款衬衣的碳足迹(不包括使用和废弃处理阶段)是7kg二氧化碳当量,其中棉花生长阶段产生碳足迹1.27kg二氧化碳当量。在孟加拉国生产服装的碳足迹为3kg二氧化碳当量,包括纺纱、染布环节和缝制的碳足迹约为1kg二氧化碳当量。其余包装、运输、仓储和编制目录等产生的碳足迹是3kg二氧化碳当量(如下图1所示)。该结果还显示,深色织物的碳足迹是浅色(或是白色)织物碳足迹的2倍。运输方式的不同,也会给结果带来相当大的差异。尽管是从孟加拉国到德国的长距离运输,船运方式产生的碳足迹相当有限,仅为0.07kg二氧化碳当量;如果运输方式改变为空运,则整个产品的碳足迹就会增加约3.5kg二氧化碳当量。该公司的环境与社会政策总监AndreasStregubig在一次采访中表示,通过对产品的碳足迹核算,欧图希望能够在产品运输、供应链的能效管理等方面制定计划。未来几年内,实施温室气体管理,将成为欧图供应链的管理任务之一。

1 产品碳足迹概念

产品碳足迹是指某个产品(或某项服务)在整个生命周期过程中所释放的直接和间接的温室气体总量。目前已知的温室气体有100多种,但是产品碳足迹中计量的是 京都议定书!要求减排的六类温室气体:二氧化碳CO2、甲烷CH4、氧化亚氮N2O、六氟化硫SF6、全氟碳化物PFCs和氢氟碳化物HFCs。由于不同的温室气体温室效应不同(GWP,GlobalWarmingPoten tial),其中二氧化碳的温室效应因子(GWP)为1,其它温室气体可以通过温室效应因子转换为二氧化碳当量[例如:CH4甲烷的GWP值为25(IPCC2007,100a)],这样一个单位的甲烷释放量相当于25个单位的二氧化碳,从而可以对产品的温室效应进行比较。产品的生命周期过程,通常是指从原材料的获取、产品生产(或提供服务)、产品包装、分销运输、使用和处置、再生利用等所有阶段,也就是 从摇篮到坟墓#的概念。但是对于许多中间产品而言,在进行碳足迹核算时,可以将产品的生命周期定义为 从摇篮到大门#,也就是从原材料提取到完成本身的加工,再把产品送至下游加工工厂的大门。

产品碳足迹是一个实用的衡量指标。通过对产品碳足迹的核算,企业可以了解产品在整个生命周期过程中的排放热源,从而制定相应的减排计划和目标。此外,通过对产品的环境影响之一的温室效应进行量化评价,产品碳足迹核算也为比较同类或是不同类别产品的环境绩效和环境成本提供了依据。因此,产品碳足迹也是企业进行环境管理、低碳设计和产品改进的工具之一。

英国百货业玛莎集团(Mark&Spencer)通过对服装产品的碳足迹核算,发现大多数服装产品在使用阶段的碳足迹占到整个产品碳足迹的70%。如果能够将洗涤温度从40 降低到30 ,则每洗一次衣服,就可减少约40%的能源。而如果英国

图1 一件女式长衫(白色,100%棉,40~42码)温室气体排放量(摘自Apparelonline,Page18,December16~31,2009)

由于产品碳足迹核算是对产品整个生命周期各个环节的能耗、物耗和排放进行核定,因而产品碳足迹核算所反映出的信息,对企业内部以及供应链进行碳足迹管理,对产品进行低碳设计与改造,提供了依据和参考。

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乘以特征化因子(温室效应因子)而最终得到。

通过生命周期清单的建立以及对清单的分析(影响归类和特征化),就可以得到产品的环境足迹。例如,了解一个产品在生命周期过程中的碳足迹、水足迹、能量足迹、对臭氧层的破坏等,就可对产品的环境影响有客观的认识。产品之间的环境影响是有差别的,例如:A产品的碳足迹低,但水足迹高;B产品碳足迹高,但水足迹低。因此,如果需要对不同产品的环境影响进行比较,还需要进行下一步工作,也就是量化。所谓量化就是加权评估,就是在特征化的基础上,将各项环境影响再乘以权重因子(根据环境影响的重要性等),最终得到产品环境影响的单一数值,从而可以对产品之间的环境影响进行比较。但是,由于在量化评估的过程中,使用的权重因子具有相当大的主观性,因此,目前在进行LCA评价时,并不主张将结果进行量化。

我们可以从上述对生命周期评估方法的介绍中了解到,通过LCA评估,产品的能耗、物耗和排放在各个阶段的数据都得以量化,并按照环境影响类型进行归类和特征化。因此,利用

2 如何进行产品碳足迹核算

2.1 产品生命周期评估

进行产品碳足迹评估,需要使用生命周期评估(LifeCycleAssessmen,t简称LCA)方法。LCA是评价一个产品系统生命周期整个阶段(从原材料的提取、加工,一直到产品生产、包装、市场营销、使用、再使用和产品维护,直至再循环和最终废物处置)的环境影响的工具(UNEP的定义)。按照ISO14040的定义,生命周期评估的基本内容和步骤主要由4部分组成:定义分析目的和确定分析范围、建立和分析生命周期清单、影响评价和结果解释(如图2所示)

。

图2 ISO14040

生命周期评价框架

LCA的结果,可以进行单元过程贡献分析,了解哪些环节对产品的环境足迹影响较大;也可以进行清单数据敏感性分析,了解哪些材料、资源或是能源的使用对产品的环境足迹较大。LCA的这些功能,使得LCA成为进行绿色设计以及环境和经济效益评价的辅助工具。以上述欧图公司的女士长款衬衫的碳足迹核算结果为例,通过单元贡献评价,了解到该款衬衫的使用阶段碳足迹较高;通过清单敏感度分析,发现运输方式以及染色工艺(深色与浅色)对结果的影响较大。这些都为未来制定减排目标、进行绿色设计等打下基础。2.2 产品碳足迹核算

图3 生命周期评价方法详述(清单分析与影响评价)根据上述对生命周期评估方法的阐述,产品的碳足迹核算就是建立产品的生命周期清单LCI,然后对其中归类于全球变暖的数据进行特征化,最终得出碳足迹。因此,进行产品碳足迹评估可以按照ISO14040/44标准进行。由于在 京都议定书!之后建立的一系列温室气体减排的政策框架和市场机制,特别是一些国家和地区的产品碳标识法规和产品碳标签体系的执行和运行,使得产品碳足迹核算逐渐普遍起来。考虑到生命周期评估方法的复杂性、与下游和消费者交流的必要性,以及同类产品的相互比较等方面的因素,专门用于碳足迹计算的标准,如PAS2050、WRI产品碳足迹协议和ISO1406等标准相继出台或是正在制定。这些标准都依据ISO14040/44制定的生命周期评价方法,作了一定的简化。这些标准的制定与出台,将进一步推动碳足迹核算在供应链和产品层面的应用,同时也为生命周期评估方法在工业界的大规模应用打下了基础。由于PAS2050是世界上首个专门用于碳足迹计算的标准,本文以该标准为例,详细说明按照该标准及其附属的指导性文件,进行产品碳足迹核算时的步骤和注意事项。

按照PAS2050,建立生命周期清单LCI,可以按照以下步骤执行:

(1)确定功能分析单位

功能分析单位是为建立生命周期清单LCI以及与外界交

生命周期评价的基础是生命周期清单(LifeCycleInvento ry,简称)LCI。所谓生命周期清单LCI是LCA基本数据的一种表达,即产品在其整个生命周期阶段的资源、能源消耗和向环境的排放(包括废气、废水、固体废弃物及其它环境释放物)数据目录。通过建立以产品功能分析单位为表达的产品系统(产品的过程树)的输入和输出,分析者已经可以了解企业的物耗和能耗以及环境表现。所谓影响评价,实质上则是对清单分析阶段的数据进行定性或定量排序的一个过程。根据需要,影响评价可以分为三个阶段,即影响分类(Classify)、特征化(Char acterization)和量化(Valuation)。

所谓影响分类,就是首先将从清单分析中得来的数据归到不同的环境影响类型,目前包括资源耗竭、生态影响和人类健康三大类,在每个大类下又包含有许多亚类。如在生态影响这一大类下包含有全球变暖潜能值GWP(也就是我们所说的温室效应)、臭氧层破坏、酸雨、光化学烟雾、水体富营养化、淤泥、水中废物、栖息地改变、土壤致密性、离子辐射和噪音等亚类。

所谓特征化,即按照影响类型建立清单数据模型。特征化是通过环境模型将经过分类的物理、化学、生物和毒理学数据描述的各种环境干预,换算成一定的环境效应评分。例如,我们所说的产品碳足迹,就是将归类于全球变暖中的清单物质,

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流时的基础单位,对于一个待评估产品而言,就是使用什么单位来进行分析、计算和交流。功能分析单位可以是:产品的出售单位和使用单位,但是在确定功能分析单位时需要考虑是否容易收集数据和计算,是否利于与其它产品的碳足迹比较,是否利于消费者理解等。例如,服装产品进行碳足迹核算,其功能分析单位常常定义为一件XXX服装,款号XXX;而对面料产品进行碳足迹核算,其功能分析单位则常常定义为一千克面料等。

(2)确定分析边界

由于产品涉及不同材料和多个加工运输环节,因此,建立生命周期清单需要确定分析边界。确定分析边界的首要工作是定义产品的生命周期,建立产品的流程图。PAS2050将产品的生命周期定义为: 从摇篮到大门#或是 从摇篮到坟墓#两种,也就是按照商业模式的不同进行分类。如果是生产中间产品的商业到商业(B2B)模式,则产品的生命周期为 从摇篮到大门#;如果是生产最终成品的商业到消费者(B2C)模式,则产品的生命周期为 从摇篮到坟墓#。如图4所示,在计算B2C商品的碳足迹时,典型的过程图步骤包括生命周期全过程:原材料、产品制造、分销和零售、消费者使用以及废弃处置和(或)再生利用;而计算B2B的商品的碳足迹,则停留在该产品被提供给另一个制造商的节点上:原材料、产品制造到最终分销和运输到客户所在地,无

需关注和计算产品的使用和废弃处理环节。

要进行分析的主要零部件名称。

PAS2050标准的上述规定和建议,对于确定系统分析边界确有帮助。但是,在实际应用中,还需要辅助一定的LCA经验和手段。例如,在运用省略原则时,由于事先无法知道究竟什么样的原材料或是零部件对最终结果的影响小于1%,这就需要操作人员有一定的专业知识。如果两个零部件的组成成分相同,工艺一样,可以应用质量原则,即质量大的碳足迹高;如果是两种材料,在相同的质量下,工艺流程长的,碳足迹可能会高。当然也可以通过次级数据和简化的LCA计算,比较不同材料或是零部件的碳足迹,以确定分析边界。

在对产品的原材料生产以及产品的生产环节的分析范围确定后,需要关注产品的配送、使用和废弃处理。产品配送环节的确定比较简单,而产品的使用和废弃处理则比较复杂,可以同时展开对用户的调查,并结合分析,建立产品使用的场景和废弃处理的场景。

例如,对全棉印染面料进行碳足迹核算时,其生命周期按照PAS2050的规定,应该定义为从摇篮到大门,包括从棉花的生长 棉花的初加工 纺纱 织布 印染 下游服装厂的大门。分析全棉印染面料的组成成分,其中包含棉纱、染色用染料和部分后整理助剂。通过省略原则和现有的PCR,结合简化LCA分析,从而确定是否将染料和助剂纳入到分析范围中。

(3)收集数据

在确定系统分析范围后,接下来就是收集数据,建立待评估产品的碳足迹生命周期清单LCI。在进行碳足迹核算过程中主要使用两类数据:一类是初级数据,这类数据主要是从产品的实际生产、运输、配送、使用和废弃处理过程中收集。还有一类是次级数据。次级数据不是针对具体产品,而是对同类过程

图4 产品的生命周期定义

(该图改编自四川大学王洪涛副教授的生命周期方法框架图)

或者材料的平均或通用数据,即工业的平均值。如某地区的电网的温室气体排放系数,某种交通工具单位运输距离的温室气体排放系数,废弃物的排放等。在某些情况下,使用次级数据会使结果更具有代表性,或是更利于不同产品之间的比较等。由于各个国家应用LCA方法的时间有差异,目前一些LCA数据库中还缺乏一些地区,主要是发展中国家的数据。这虽然在一定程度上会对采用LCA结果来判断产品造成一定的障碍(例如,使用欧洲PET平均加工水平得到中国某PET树脂产品的碳足迹,不能够作为征收碳关税的基础),但是,对于企业应用LCA方法进行内部管理、供应链的管理和供应商的比较并不构成障碍。在进行外界交流时,可以通过敏感度分析,报告使用非本地数据而带给结果的差异范围,也是ISO14040/44接受的做法。

在碳足迹核算中,究竟是使用次级数据还是初级数据,与核算分析的目的、时间、费用以及初级数据是否容易获取等都相关。所以,在定义系统分析范围时,往往会确定收集初级数据的范围。如果核算的目的是外界交流,则系统分析范围和数据收集范围需要获得相关认证机构的认可;如果核算的目的是进行内部管理使用,一般来说,初级数据使用的越多,越能反映实际情况;如果核算的目的是进行供应链某一环节的比较,则可以将初级数据的收集锁定在该环节,以排除其它方面的干

定义了产品的生命周期后,就可以开始确定产品的流程图。确定产品流程图,从分析产品的材料清单(BOM表)开始,分析组成产品的主要零部件(或是主要组分信息),然后逐个分析每个原材料的主要成分(对于纺织品而言,则是主要原材料和辅料),然后明确每个零部件或是组分(对纺织品而言,是每种材料)的提取、生产和运输。包装是产品清单中不可或缺的一部分。由于组成产品的零部件(或是组分)较多,PAS2050标准建议在进行产品碳足迹核算时,可以通过一些手段来简化分析,缩小分析范围。

%省略原则

对于任何零部件(材料或是组分),如果其对最终碳足迹结果的影响小于1%,则该部件(材料或是组分)可以被忽略。但是,所有被剔除分析的部分,其所占的比例必须小于整个结果的5%。

&产品类别规则PCR

PAS2050标准建议企业参照已有的同类产品环境足迹或是碳足迹核算规则PCR来定义系统边界。很多已有的PCR是在先前的生命周期评估案例中总结出来的。关于功能分析单位和系统分析边界都有说明。例如,有些PCR已经明确列出了需

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扰因素。

当然,在初级数据收集的过程中,还需要根据实际情况进行调整。为了能够使供应链的各个环节都提交需要的、统一的、高质量的数据,需要设计专门的问卷调查表,对数据的质量等加以说明,以保证碳足迹的准确性、重现性和可比性。按照PAS2050标准进行碳足迹核算,如果最终核算的目的是获得英国碳基金公司颁发的碳足迹认证,则碳基金公司会提供一些次级数据或是告知次级数据的来源。在完成数据收集后,即可开始着手进行生命周期清单的建立。

生命周期清单建立后,需对其进行特征化,计算出产品碳足迹。这一过程需要在专门的计算器或是软件中进行。如果是申请PAS2050认证,则所有的计算必须在指定的 足迹专家工具#中进行。

产品碳足迹计算完成后,就需要对整个过程进行检查,并进行分配和不确定度分析等。例如,在产品的生产过程的相关缓解中是否有经济价值的副产物。如果有,就需要把相关缓解产生的温室气体排放划分给该过程的不同输出部分。分配的方法有很多,PAS2050推荐优先选择经济价值进行分配。而对产品碳足迹的不确定性分析分为对数据的不确定度的评定和对边界的不确定度的分析。通过对不确定度的分析,可以衡量碳足迹结果中的不确定性并使其最小化,以提高碳足迹比较结果的可信度和基于碳足迹的决策水平。

[2] [3]

印 染(2011No.3)

解决气候变化,人人有责,他们或多或少地改变了自己的行为方式,以便为环境改善做出贡献;60%的人认为,解决气候变化责任在人。据英国碳基金公司统计,标识有碳足迹标签的产品年销售额突破了20亿英镑(折合两百多亿人民币)。10户英国家庭中在过去的12个月里,有9户购买了带有碳标识的产品。积极看待碳足迹,并进行先期准备的企业,将会从低碳转型中

获得更多机会。参考文献:

[1] EuropeanCommission,TowardsaGreenerRetailSector,finalreportv

2[R/OL].

http://ec.europa.eu/environment/eussd/pdf/report_

green_retai.lpd.f

ISO14040(2006):Environmentalmanagement-Lifecycleassess ment-Principlesandframework[S].

ISO14044(2006):Environmentalmanagement-Lifecycleassess ment-Requirementsandguidelines[S].

[4] KinverM.UKCarbonLabelGoodsSales Pass(2bn a yearmark

[N/OL].http://www.bbc.co.uk/news/science environment 11523660.[5] ThinkClimate washyourclothesat30 [EB/OL].Mark&Spencer

Website,/we are doing/climate change/stories/35.

更 正

3 进行产品碳足迹核算的意义

基于生命周期方法对产品碳足迹的核定,实际上是对产品环境绩效之一的碳足迹进行了量化评定。通过这一评定,企业可以了解产品和供应链在各个环节的能耗、物耗和排放,为企业实现环境绩效管理、成本控制和低碳设计打下基础。

由于生产加工的特殊性,纺织行业是高耗能、高污染的行业。一些学者将纺织行业的温室气体排放称为 房间的大象#,以形容其在工业排放中所占的比重。纺织行业的低碳转型势在必行。随着2011年7月1日法国关于消费品需要强制申报碳足迹法规的试运行,欧洲又掀起了新一轮立法讨论。它一方面是为在欧洲强制实行消费品的碳足迹申报进行调研,另一方面是考量如何利用知名零售商和品牌的影响力,加强供应链的绿色管理和加强对消费者的交流。越来越多的零售商和品牌也从满足法规和领先绿色发展潮流的考虑,制定了供应链和产品的碳足迹核算与管理计划。由此可以预知,未来国内纺织企业出口面临的压力会加大。

从未来发展的趋势看,由于生命周期的思路契合实现脱钩和循环经济,生命周期评估方法将成未来企业必备的技能之一,通过碳足迹核算和管理,企业也可以逐步掌握此项技能。国际和国内各类市场政策框架和市场机制的建立,为企业减少产品的环境负荷、进行生产成本和环境成本的双重控制、实现环境投资收益,也提供了新的机遇。如前文所述,由YouGov机构为英国百货业巨头玛莎集团(Mark&Spencer)展开的用户调查发现,气候变化是大多数英国人关注的环境问题,其中近1/3的人认为气候变化是当今社会面临的最大挑战;73%的人表示

本刊2010年第23期第11页图3和图4有误,应为

:

图3 染色温度与上染百分率的关系

图4 NaCl用量与上染百分率的关系

特此更正。

印染!编辑部

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/5u7e.html