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碳实践 | 一文(wén)读懂LCA产品生命周期环境影响评价

AMT观点
2024-04-25 09:27:53

   一、产品生命周期评价定义

生命周期评价:生命周期评价(Life Cycle Assessment,简称LCA)是一种量化评价方法。它涵盖了产品的整个生命周期——从自然资源开采到原材料加工、产品制造、分(fēn)销、使用(yòng),直至最终废弃处置或回收再利用(yòng)。

LCA定量计算并评价产品消耗的资源与能(néng)源,以及排放的环境负荷,通常会评估多(duō)种环境影响类型,包括资源类、气候变化类、大气环境类、水體(tǐ)及土壤毒性类等指标,其中企业核算产品碳足迹的LCA尤為(wèi)常见。

二、产品生命周期评价流程

ISO(國(guó)际标准化组织)14040系列确定了LCA的基本框架。根据ISO标准,LCA评价共包括目标与范围定义、生命周期清单分(fēn)析、生命周期影响评价、生命周期解释这4个阶段。

1、目标与范围定义(Goal and Scope Definition

1)目标定义:首先,需要明确為(wèi)何进行LCA以及结果将如何使用(yòng)。这可(kě)能(néng)包括改进产品设计、支持市场营销声明、指导政策制定或者提供消费者信息等。目标定义还应该说明对哪些利益相关方报告和他(tā)们的信息需求。

2)功能(néng)单位:一个衡量标准,所有(yǒu)数据收集和影响评估都围绕它展开,例如“每公斤产品”。

3)系统边界:确定哪些生命周期阶段(原料采集、生产、运输、使用(yòng)、废弃处理(lǐ)等)将纳入考量,以及哪些过程会被排除。

选择系统边界时通常有(yǒu)“摇篮到大门”(cradle to gate)或“摇篮到坟墓”(cradle to grave)两种方式,前者适用(yòng)于中间产品如電(diàn)解铝、塑料,后者适用(yòng)于终端产品如汽車(chē)、手机、家具等。

(图1 系统边界的选择) 

4)数据质量要求:设定所需数据的时间范围、地理(lǐ)范围、技术代表性和精确度等。

Ø  时间跨度:数据年份与所收集数据的时间跨度。

Ø  地域范围:收集单元过程数据的地域。

Ø  技术覆盖面:特定技术或技术组合。

Ø  精度:对每个数据值变动的度量(例如方差)。

Ø  完整性:实测数据或背景数据所占比例。

Ø  代表性:数据集反映实际关注群體(tǐ)的定性评价。

Ø  一致性:研究方法是否能(néng)统一应用(yòng)到不同分(fēn)析内容中的定性评价。

Ø  可(kě)重复性:其他(tā)独立人员使用(yòng)相同方法學(xué)和数据获取相同结果的可(kě)能(néng)性的定性评价。

Ø  信息的不确定性(例如数据、模型和假设)。

5)假设和限制:记录任何必要的假设和潜在的限制条件,这可(kě)能(néng)会影响结果的解释和通信。

6)影响类别选择:确定哪些环境影响类别将被纳入评估,如全球变暖潜能(néng)、臭氧层耗竭潜能(néng)、酸化潜能(néng)等

2、生命周期清单分(fēn)析(Life Cycle Inventory Analysis,即LCI

在明确目标与范围后,接下来是生命周期清单分(fēn)析,旨在量化产品系统相关的输入和输出。单元过程数据集采集一般包括六种数据类型:

1)单元过程的产品和副产品(有(yǒu)价值的产出包括非实物(wù)产出,即服務(wù))。

2)单元过程的自然资源消耗(煤炭、石油、天然气、森林、地下水等,无需追溯)。

3)原辅料等物(wù)料消耗数据(自来水、中水等经过人工处理(lǐ)的,不仅要知道其消耗量,原则上还需继续向前追溯到自然资源)。

4)能(néng)源消耗数据(二次能(néng)源)。

5)环境排放(包括温室气體(tǐ)排放,直接排放到自然环境,只需要知道数量,无需追溯)。

6)待处置废弃物(wù)(废水、废弃物(wù)、危废等,原则上要向后追溯处置过程)。

明确数据类型后,建立生命周期模型,随后将收集数据并将其关联至单元过程和功能(néng)单位。通过计算和总结这些数据,得出产品生命周期的清单结果,下图是生命周期清单分(fēn)析的基本步骤。

(图2 生命周期清单分(fēn)析基本步骤)

3、生命周期影响评价(Life Cycle Impact Assessment,即LCIA

生命周期影响评价(LCIA)是产品生命周期评价(LCA)的第三阶段。其目标是对前一阶段(生命周期清单分(fēn)析,LCI)收集的数据进行解释和评估,以了解产品或服務(wù)从摇篮到坟墓全过程中对环境的潜在影响。LCIA试图量化例如温室气體(tǐ)排放、资源消耗、毒性物(wù)质释放等因素对环境和人类健康的影响(本文(wén)以温室气體(tǐ)排放為(wèi)例)。LCIA的方法流程通常包括以下步骤:

(一)选择影响类别和类别指标:在这一步,研究者需要确定将要评价的环境影响类别,如全球变暖潜能(néng)(GWP)、臭氧层损耗潜能(néng)(ODP)、酸化潜能(néng)(AP)、富营养化潜能(néng)(EP)等。每个影响类别都有(yǒu)相应的类别指标,用(yòng)于衡量特定环境问题的严重性。

(二)分(fēn)类(Classification):将LCI阶段识别的输入输出数据根据它们可(kě)能(néng)产生的环境影响归类到不同的影响类别中去。

(三)特征化(Characterization):在此步骤中,通过使用(yòng)特定的模型和类别指标,将各种排放和资源消耗转换為(wèi)对应影响类别下的共同度量单位。例如,二氧化碳、甲烷和其他(tā)温室气體(tǐ)可(kě)以转换成二氧化碳当量来衡量其对全球变暖的贡献。

(四)归一化(Normalization):归一化是可(kě)选的步骤,旨在提供一个参考基准,使得不同影响类别间的结果可(kě)以比较。通常是将每个类别的影响与某一地區(qū)(例如欧洲或全球)的总年影响进行比较。

(五)权重(Weighting):权重也是一个可(kě)选步骤,旨在反映不同环境影响之间的相对重要性。这一步骤涉及主观判断,并受文(wén)化、政策和个人价值观的影响。

(六)解释(Interpretation):根据收集和分(fēn)析的数据,得出结论并提供建议。

 

4、生命周期解释(Life Cycle Interpretation

生命周期解释是生命周期评价(LCA)的最后一个阶段,其目的是对前面阶段所得到的结果进行分(fēn)析和解释。这一阶段涉及识别显著的环境问题、评估数据的完整性与可(kě)靠性、理(lǐ)解结果的不确定性以及提出基于研究发现的建议。生命周期解释使决策者能(néng)够根据LCA的结果做出更明智的选择,并指导未来的行动。

生命周期解释评价方法流程

(一)结果汇总:汇总生命周期清单(LCI)和生命周期影响评价(LCIA)阶段的数据和结果。

(二)关键问题识别:确定并聚焦于那些对整體(tǐ)研究结果影响最大的因素或过程。

(三)一致性检查:核实LCA各个步骤间是否一致,包括目标和范围定义、方法论选择、数据质量等方面。

(四)敏感性分(fēn)析:分(fēn)析输入参数变化如何影响LCA结果,以评估结论的稳健性。

(五)不确定性评估:评估由于数据、方法或模型不确定性带来的结果变异性。

(六)结果解释:基于上述分(fēn)析,对LCA结果进行全面解释,形成有(yǒu)意义的结论和建议。

(七)报告编制:编写详细报告,记录所有(yǒu)重要信息和解释过程,确保透明度和再现性。

三、生命周期评价应用(yòng)场景

(一)产品碳核算:采用(yòng)ICA的评价方法,但ICA包含了评价对气候、能(néng)源、健康等方面的影响,而产品碳足迹主要关注评价对气候环境单一指标的影响,细化了产品在温室气體(tǐ)排放方面的信息。

(二)产品设计与改进:生命周期评估可(kě)在产品设计阶段指导决策,优化材料选择、生产工艺和包装,以减少对环境的负面影响。

(三)供应链管理(lǐ):评估整个供应链中的环境热点,有(yǒu)助于企业选择环保供应商(shāng)、降低运输成本、减少资源浪费,从而提高整體(tǐ)供应链的可(kě)持续性。

(四)环保标识与认证:通过生命周期评估的结果,产品可(kě)以获得与环保相关的认证,例如碳足迹、环境产品声明等,从而在市场上获得竞争优势。

(五)政策制定与合规性:用(yòng)于适配环保政策要求,确保企业在环境法规和标准方面的合规性,以减轻环境影响。

(六)提升市场竞争力:公开并传达产品的环境性能(néng),满足消费者对可(kě)持续发展的需求,提高品牌形象,增强市场竞争力。

四、小(xiǎo)结

生命周期评价(LCA)是一种全面评估产品、过程或服務(wù)整个生命周期环境影响的方法。它在产品设计、政策制定、供应链管理(lǐ)、市场营销、环境评估、废物(wù)管理(lǐ)、能(néng)源和农业领域等多(duō)个方面发挥着关键作用(yòng)。通过对原材料获取、生产、使用(yòng)到废弃阶段的分(fēn)析,LCA帮助决策者识别改进点,促进资源高效利用(yòng)和环境保护,增强企业和产品的可(kě)持续性。

产品碳核算,作為(wèi)生命周期评价(LCA)的一个关键应用(yòng)领域,专注于计量产品从原材料获取、制造、运输到使用(yòng)和废弃全过程中产生的温室气體(tǐ)排放。这一过程不仅有(yǒu)助于企业识别并减少其碳足迹,还能(néng)够推动低碳产品的设计和创新(xīn),同时满足日益增長(cháng)的环保法规要求和消费者对可(kě)持续商(shāng)品的需求。通过精确的碳核算,组织可(kě)以实现更加透明的环境信息披露,提升市场竞争力,并在全球范围内促进绿色经济的发展。



 

 


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