生命周期评价在洗涤业中的应用与展望-刘浪浪.docVIP

生命周期评价在洗涤行业中的应用与展望刘浪浪 刘伦 邓宝军 刘军海（陕西理工学院化学与环境科学学院 陕西 汉中 723001）摘 要：企业清洁生产是解决环境污染问题的重要手段之一。对生命周期评价作了简要介绍，结合洗涤行业中的环境问题现状，将生命周期评价方法应用于洗涤行业的清洁生产中，并对生命周期评价的方法在洗涤业中的应用提出展望，分析了生命周期评价这一环境影响工具在洗涤行业中将要发挥的作用。关键词：生命周期评价；技术框架；洗涤行业0前言洗涤行业的发展虽然在国内处于前沿阶段，但环境污染问题仍是目前制约其迅速发展的主要因素之一，科学合理地解决洗涤工业带来的污染需要人们从系统、宏观的角度入手，把握整体之后再针对具体问题提出有针对性的解决方案。因此，需要研究者寻找一个合适的评价环境影响的工具。生命周期评价（Life Cycle Assessment，简称LCA）是对某种产品或某项生产活动从原料开采到原料生产、产品制造和使用，以及产品最终处理的全过程进行跟踪定量分析和定性评价的一种方法。它主要研究贯穿产品从获取原料、生产、使用直至最终处理的环境因素和潜在影响。它能用于帮助政府或非政府组织和产业的决策；选择有关的环境表现参数；进行市场营销等方面1。在洗涤行业中，LCA能用于帮助识别改进洗涤剂生命周期各个阶段中环境因素的机会，以更好地认识和减少洗涤剂生命周期对环境的影响。本文对生命周期评价应用于洗涤行业的清洁生产进行了探讨，以期为解决洗涤行业中的环境问题提供理论参考。1生命周期评价定义和技术随着环保意识的增强以及对产品生产和消费者可能伴随影响的进一步了解，人们希望建立一些方法，来更好地认识和减少这些影响因素。生命周期评价正是由此而建立起来的一门学科技术。1.1生命周期评价的定义生命周期评价作为产业生态学中最核心、最系统的辨别方法，既可用于工业代谢过程分析，又可用于生态工业园的规划和建设，是贯穿于整个产业生态学的精华。同时也是产业生态系统进行生态设计和生态建设的工具。国际标准化组织（ISO）将生命周期评价定义为：生命周期评价是对产品或服务系统整个生命周期中与产品或服务系统的功能直接有关的环境影响、物质和能源的投入产出进行汇集和测定的一套系统方法。它通过确定和量化相关的能源、物质消耗、三废（废气、废液、废渣）排放来评价某一种产品、过程或事件的环境负荷，并定量给出由于使用这些能源和原材料对环境造成的影响，找出使环境影响大道最小化的时机和方法。LCA的理论基础是利用能量守恒原理和物质不灭定律，对产品和使用过程中的物质、能量使用和消耗进行相关的平衡计算2。1.2生命周期评价技术概述生命周期评价是一种用于评价与产品有关的环境因素和其潜在影响的技术，其技术框架包括：1）目的与范围确定，确定评价的目的，并按照评价目的来界定研究的范围；2）生命周期清单分析，即列出一份与研究系统相关的投入-产出清单，要对生命周期各个阶段的所有投入和所有产出，即对产品从“摇篮”到“坟墓”的整个生命周期中消耗的原材料、能源及固态废弃物、水质污染物、大气污染物等，根据物质平衡和能量守恒定律进行正确的调查；3）生命周期影响评价，即对清单分析中所识别的环境负担的潜在影响进行定性或定量地确定 表征和评价；4）生命周期解释，即系统地评估在产品、工艺或活动的整个生命周期内削减能源消耗 原材料使用以及环境释放的需求与机会3。1.2.1目的与范围确定（Goal and Scope Definition）LCA的研究目的大致可以分为两大类：环境管理认证、清洁生产审核及其绩效评定；生产过程的生态辨识、工艺改进及其效果分析。研究范围的确定包括定义所研究的系统，确定系统边界，说明资料要求，指出重要假设和限制等。在评价过程中，范围定义是一个反复的过程，必要时可以进行修改。评价结果的针对目标群和预期应用的领域。如产品之间的比较评价；产品和工艺改进效果评价；产品信息、政府部门管理等。这是LCA的基础和关键，根据评价目标的不同LCA方法也不同。规定LCA的研究范围，是为了使研究的光度、深度和详尽程度得到保证，并适应所确定的研究目的，在确定LCA研究范围时，必须考虑一下内容并明确描述：产品系统的功能、功能单位、所研究的产品系统、产品系统边界、分配程序、影响类型等及随后作出的解释、数据要求、假定、局限性、对初始数据的质量要求。LCA的研究室一个反复的过程，随着对数据和信息的收集，可能对研究范围的各个方面加以修改，一满足原确定的目的。在某些情况下，由于未曾预知的局限、制约，或获得了新的信息，可能对原来的研究目的加以修改。1.2.2生命周期清单分析（Life Cycle Inventory,LCI）清单分析是对一种产品、工艺和活动在其整个生命周期内的能量与原材料消耗量，以及对环境的排放（包括废气、废水、固体废弃物及其它环境释放物）进行以资料为基础的客观量化过程。生命周期清单分析是生命周期评价中对所研究产品系统整个生命周期中输入和输出进行会变和量化的阶段。该分析评价贯穿于产品的整个生命周期，即原材料的提取、加工、制造和销售、使用和废弃处理。它是LCA的核心部分，也是环境影响评价的基础，是目前LCA中发展最为完善的一部分。但生命周期清单的不确定性的分析，直接影响到生命周期评价结果的可靠性。生命周期清单中数据量大，不可能定量地分析每个数据的不确定性，所以必须要对生命周期清单数据进行选择，找出对结果不确定性影响大的关键数据进行定量分析4。1.2.3生命周期影响评价（Life Cycle Impact Assessment,LCIA）影响评价是建立在生命周期清单分析的基础上，根据生命周期清单分析数据与环境的相关性，对选定的环境问题（即影响类型）简历模型，并利用模型参数来精简和解释LCA结果类型参数，用来反映各影响类型中的累计总量或资源消耗，评价各种环境问题造成的潜在环境影响的严重程度5。根据ISO 14040的规定，LCA体系中影响评价阶段可分为必备要素和选择步骤两大类。1.2.4生命周期解释（Life Cycle Interpretation）生命周期解释是生命周期评价中根据规定的目的和范围要求对清单分析（或）影响评价的结果进行归纳并形成以结论和建议的阶段。它将系统地评估在产品、工艺或活动的整个生命周期中能源消耗、原材料使用以及环境排放的需求与机会。这种分析包括定量和定性的改进措施，例如改变产品结构，重新选择原材料，改变制造工艺和消费方式，以及废弃物管理等。对于决策过程，根据研究目标和范围的要求，向决策者提供所需要的相关信息。生命周期解释的主要步骤包括：（1）在生命周期评价或清单研究结果上对重大环境问题的辨识；（2）在完整性、敏感性和一致性分析基础上对生命周期评价或清单研究结果进行评价；（3）得出解释结论、建议和最终报告6。2生命周期评价在洗涤业中的应用洗涤工业是我国精细化工的主导产业之一，但由于我国生产技术相对滞后和洗涤工业本身的局限性，近年来我国洗涤行业一直不能取得显著的效果，而环境污染是目前洗涤工业面临的最主要的问题。洗涤剂生产过程中产生的环境问题涉及到废水、废气、噪声等各个方面的环境污染，富营养化、酸碱化、生态毒性、土地利用影响等方面的生态系统损害。其中废水污染主要是硫化物、磷化物、烷基苯、表面活性剂等，以及其他可溶性的化学残料带来的水质污染；废气包括主要粉尘、原料散发出的异味等；生产过程中机器运转产生的噪音也是环境的污染的来源之一。洗涤剂生产过程中带来生态系统损害包括：富营养化、能源消耗产生的温室气体带来的气候变化等。企业要想协调好自身利益与社会利益的关系，就须在降低生产成本的基础上把对社会环境和自然环境的污染降至最低。采用LCA方法对我国洗涤工业进行分析，进而指导洗涤剂产业向节约资源能源，减少污染物排放，与环境相协调的可持续方向发展，具有非常现实和重要的意义。2.1目标与范围确定 2.1.1研究目的 研究从洗涤剂原料的运输、保存、生产、出售到最终废弃处理的过程中对环境造成的影响，并由此提出洗涤剂生产的改进工艺，突破洗涤剂前进发展的瓶颈，使其朝着环保友好的方向发展。2.1.2功能单位和系统边界功能单位必须是明确规定并且可测量的。比如对洗涤剂中某一配料的生命周期的评价，可以将功能单位确定为1t 4A沸石。在理想情况下，建立产品系统的模型时应使边界上的输入和输出均为基本流。但洗涤剂的生产过程中，没有充足的时间、数据或资源来进行这样全面的研究，因而必须根据某一工艺环节对环境影响的重要程度来确定对那些单元过程进行模型建立，并决定对这些单元过程研究的详略程度。对于那些对总体结论影响不大的输入和输出则可以不予考虑。2.1.3数据质量对于生命周期评价工作而言，数据和信息不足是存在的主要问题之一7。这种不足主要表现在两个方面：一是缺少可以作为影响类别依据的信息，二是关于生命周期各个阶段的信息和数据有限。在洗涤剂生产制备中，水、配料的输入输出数据主要是根据企业的生产工艺而确定；能源的输入，根据实际操作中机器运作时时间和机器本身的功率而得；水、废液、噪音等输出数据根据洗涤工业手册及相关的标准而定。2.2清单分析对输入进行研究时，由于能量的输入和输出可以是连续的，而物质的输入和输出则可分段考虑，所以对输入和输出可独立研究。对于物质的输入可以具体到各个生产工序，按照上单工艺和现场观测来获得；能量的输入数据主要是来自运输耗能和机械耗能。研究输出时，可能会因检测条件和显存数据的限制而无法具体测出每一种物质的输出，对此，我们可以根据输出物质对环境影响的重要程度对现有数据进行取舍，舍弃对环境影响不明显和难以过现有渠道获得的数据。在清单的分析阶段，获得的输入输出数据可能由于检测方式或者数据来源的不同而不稳定，需要进行反复、准确地分析。生命周期评价体系尚处于初步探索阶段，一些影响评价工具还不成熟，而且在评价中会掺杂主观态度，因此其结果也不一定符合实际事实。随着科学技术的发展和人类清洁生产观念的推行，生产设备的不断更新和生产工艺的完善改进，产品生命周期的相关数据也出于不断变化之中，这些因素直接影响着清单分析结果的正确性。所以在评价过程中必须注意数据的准确性、可靠性、代表性和一致性，进行不确定分析，对每一个功能单元进行彻底了解避免重复计算和断档，合理应用修正取舍准则。2.3生命周期影响评价根据洗涤剂生产周期的输入输出类型，把生命周期影响评价分为分类、特征化、加权赋值、数据质量分析四个步骤8。2.3.1分类先将洗涤剂生命周期的环境因子与影响类型对应联系起来，并将某一类型有相似或者一致影响的排放物归类，如把烷基苯和具有富营养化作用的物质磷归类，以探明影响因子作用的途径、污染物的贡献、影响强度和范围，并确定分析评价对象。在洗涤剂生产中我们主要采用SETAL定义11种影响类别中的7中：大气有既污染、大气无机污染、气候变化、生态毒性、酸碱化及富营养化、土地利用影响、配方原料资源的耗竭。2.3.2特征化特征化将影响因子对环境影响的强度或程度定量化，归纳为相应指标，其量化方法是当量因子法，将贡献率最高的影响因子作为指标，如富营养化磷作为指标，其余污染物按对磷的当量进行折算，把同类环境影响进行累加。2.3.3加权赋值加权赋值对不同类型的环境影响进行加权、排序和赋值，并归结为单一指标，用以比较不同产品、工艺或事件。加权方法可采用目标距离法，距离目标越近，权值就越重。2.3.4数据质量分析由于洗涤剂制备工序繁多，过程复杂，有必要通过分析LCIA结果的重要性、不确定性和敏感性，来判别是否存在重要差别、去掉可忽略的LCI结果、指导LCIA的反复过程。2.4生命周期解释分析生命周期影响评价的结果，得出生命周期的最终结论，在此基础上提出更加完善的清洁化工艺，力争从源头上解决洗涤剂生命周期的环境问题，将污染和损害降至最低。需要注意的是，生命周期评价可能会产生错误的评价结果。如系统便捷的不准确，LCA会高估或者低估一些环境影响9。3结语LCA是环境管理和决策的重要工具之一，将其作为环境管理的有力工具，从而促进整个社会系统的可持续发展。将这种工具运用到洗涤剂生产行业中来，相对于以往污染治理方法来说，的确是一种突破洗涤行业飞跃障碍的有效措施。尤其在作为发展中国家的中国，科学技术相对落后，处理环境问题总是先污染后治理。引入LCA后可从一定程度上改变洗涤业治理环境问题的方法，真正从问题的发源处，站在整体角度上来发掘解决的思路和方法。LCA不仅可以用于评价洗涤剂的生命周期，还可以运用LCA来评价洗涤剂中某种配方物质的生命周期，从宏观角度来解决洗涤剂制备过程中的微观问题。目前国内对LCA研究尚存在一些问题，一定程度上限制了其发展。一是研究的系统边界较窄，更多地集中在产品生产阶段，对原材料的采集和产品的废弃回收阶段研究较少，而对于洗涤行业来说，则研究的更少；其次是LCA评价软件和方法的亟待开发完善，目前各种软件参差不齐，没有形成约定的标准或规范，而且国内的软件和方法通常依靠国外，数据的完整性和精度难以保障，研究结果具不确定性；最后就是LCA的发展步伐还需加快，这主要对LCA的宣传不够，绿色生产和消费的概念还未深入人心，不同程度制约了LCA的发展10，在洗涤工业中，基础数据支持体系还没有建立，亟待进行这方面的工作。LCA是洗涤行业实现绿色化不可或缺的科学工具。目前，洗涤行业应率先在大公司中运用LCA，以引领国内LCA的发展。但需要注意的是，LCA结果，尤其是影响评价阶段的结果所能提供的信息只是单一环境评价指标。而在洗涤产品和生产系统的评价过程中，还需要考虑如何将其融入可持续性综合评价工具之中，进而促进洗涤行业健康的可持续发展。参考文献1 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