生命周期评价.docx

1 生命周期评价（LCA）的产生背景生命周期评价（LCA），有时也称为“生命周期分析”、“生命周期方法”、“摇篮到坟墓”、“生态衡算”等。其最初应用可追溯到1969年美国可口可乐公司对不同饮料容器的资源消耗和环境释放所作的特征分析。该公司在考虑是否以一次性塑料瓶替代可回收玻璃瓶时，比较了两种方案的环境友好情况，肯定了前者的优越性。自此以后，LCA方法学不断发展，现已成为一种具有广泛应用的产品环境特征分析和决策支持工具。 最初LCA主要集中在对能源和资源消耗的关注，这是由于20世纪60年代末和70年代初爆发的全球石油危机引起人们对能源和资源短缺的恐慌。后来，随着这一问题不再象以前那样突出，其他环境问题也就逐渐进行人们的视野，LCA方法因而被进一步扩展到研究废物的产生情况，由此为企业选择产品提供判断依据。在这方面，最早的事例之一是70年代初美国国家科学基金的国家需求研究计划（RANN）。在该项目中，采用类似于清单分析的“物料过程产品”模型，对玻璃、聚乙烯和聚氯乙烯瓶产生的废物进行分析比较。另一个早期事例是美国国家环保局利用LCA方法对不同包装方案中所涉及的资源与环境影响所作的研究。 80年代中期和90年代初，是LCA研究的快速增长时期。这一时期，发达国家推行环境报告制度，要求对产品形成统一的环境影响评价方法和数据；一些环境影响评价技术，例如对温室效应和资源消耗等的环境影响定量评价方法，也不断发展。这些为LCA方法学的发展和应用领域的拓展奠定了基础。虽然当时对LCA的研究仍局限于少数科学家当中，并主要分布在欧洲和北美地区，但是那时对LCA的研究已开始从实验室阶段转变到实际中来了。 90年代初期以后，由于欧洲和北美环境毒理学和化学学会（SETAC）以及欧洲生命周期评价开发促进会（SPOLD）的大力推动，LCA方法在全球范围内得到较大规模的应用。国际标准化组织制定和发布了关于LCA的ISO14040系列标准。其他一些国家（美国、荷兰、丹麦、法国等）的政府和有关国际机构，如联合国环境规划署（UNEP），也通过实施研究计划和举办培训班，研究和推广LCA的方法学。在亚洲，日本、韩国和印度均建立了本国的LCA学会。此阶段，各种具有用户友好界面的LCA软件和数据库纷纷推出，促进了LCA的全面应用。从90年代中期以来，LCA在许多工业行业中取得了很大成果，许多公司已经对他们的供应商的相关环境表现进行评价。同时，LCA结果已在一些决策制订过程中发挥很大的作用。 生命周期评价（LCA）作为一种产品环境特征分析和决策支持工具技术上已经日趋成熟，并得到较广泛的应用。由于它也同时是一种有效的清洁生产工具，在清洁生产审计、产品生态设计、废物管理、生态工业等方面发挥应有的作用。2 生命周期分析（LCA）的定义关于LCA的定义，尽管存在不同的表述，但各国际机构目前已经趋向于采用比较一致的框架和内容，其总体核心是：LCA是对贯穿产品生命全过程从获取原材料、生产、使用直至最终处置的环境因素及其潜在影响的研究。 这里给出UNEP的定义： “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和加工，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。”3生命周期分析（LCA）的技术框架ISO14040标准将LCA的实施步骤分为目的与范围的确定、清单分析、影响评价和结果解释四个阶段。 1. 目的和范围的确定：为开展LCA研究提供了一个初步计划。它说明开展LCA的目的和意图、研究结果的可能应用领域，确定LCA的研究范围，保证研究的广度、深度与要求的目标一致。 2. 清单分析：量化和评价所研究的产品、工艺或活动整个生命周期阶段资源和能量使用以及环境释放的过程。 3. 生命周期影响评价：为可选阶段。将清单数据进一步与环境影响联系起来，让非专业的环境管理决策者更容易理解。一般将影响评价定为一个“三步走”的模型，即分类、特征化和加权。 4. 解释：根据规定的目的和范围，综合考虑清单分析和影响评价的发现，从而形成结论并提出建议。如果仅仅是生命周期清单研究，则只考虑清单分析的结果。4生命周期分析（LCA）的类型LCA按照其技术复杂程度可分为三类： 1. 概念型LCA（或称“生命周期思想”）：根据有限的，通常是定性的清单分析评估环境影响。因此，它不宜作为市场促销或公众传播的依据，但可帮助决策人员识别哪些产品在环境影响方面具有竞争优势。 2. 简化型或速成型LCA：它涉及全部生命周期，但仅限于进行简化的评价，例如使用通用数据（定性或定量）、使用标准的运输或能源生产模式、着重最主要的环境因素、潜在环境影响、生命周期阶段或LCA步骤，同时给出评价结果的可靠性分析。其研究结果多数用于内部评估和不要求提供正式报告场合。 3. 详细型LCA：包括ISO14040所要求的目的和范围确定、清单分析、影响评价和结果解释全部4个阶段。常用于产品开发、环境声明（环境标志）、组织的营销和包装系统的选择等。5 生命周期分析在清洁生产中的应用前景LCA是清洁生产诊断、评价的有效工具,将会在以下几个方面发挥较大作用： 清洁生产审计 清洁生产审计是对企业的生产和服务实行预防污染的分析和评估，其审计的具体对象是企业生产的产品和生产过程。清洁生产审计思路是“判明废物产生的部位-分析废物产生的原因-提出方案以减少或消除废物”。LCA作为一种环境评估工具用于清洁生产审计，可以保证更全面地分析企业生产过程及其上游（原料供给方）和下游（产品及废物的接受方）产品全过程的资源消耗和环境状况，找出存在的问题，提出解决方案。 产品和工艺的清洁生产技术规范制订 生命周期理论是判断产品和工艺是否真正属于清洁生产范畴的基础，在这方面，LCA可以作为最有效的支持技术之一。 清洁产品设计和再设计 清洁产品设计或称产品环境设计或生态设计，是LCA最重要应用之一。它在产品开发和革新中，充分考虑产品整个生命周期的环境因素，从真正的源头预防污染物的产生。 废物回收和再循环管理 在LCA基础上，给出废物处置的最佳方案，制订废物管理的政策措施（如押金偿还计划、再循环含量要求等），即所谓的生命周期管理。推广生命周期管理，可以促进废物的资源化和再利用，从而在一定程度上有助于循环经济的发展。 区域清洁生产的实现生态工业园的园区分析和入园项目的筛选 生态工业园的最主要特征是：园区中各组成单元间相互利用废物，作为生产原料，最终实现园区内资源利用最大化和环境污染的最小化。LCA由于考虑的是产品生命周期全过程，即既考虑产品的生产过程（单元内），亦考虑原材料获取和产品（以及副产品、废物）的处置（单元外），将单元内、外综合起来，考察其资源利用和污染物排放清单及其环境影响，因此可以辅助进行生态工业园区的现状分析、园区设计和入园项目的筛选。 几种清洁生产应用领域所适用的不同LCA的详细程度。 LCA的不同详细程度 概念型LCA 简化型LCA 详细型LCA 清洁生产审计 V V 清洁生产技术规范制订 V V 清洁产品设计和再设计 V V V 废物生命周期管理 V 生态工业园区设计 V V 生命周期评价（LCA）方法概述1 生命周期评价方法的概念和起源 生命周期评价(LCA)是一种评价产品、工艺或活动，从原材料采集，到产品生产、运输、销售、使用、回用、维护和最终处置整个生命周期阶段有关的环境负荷的过程。它首先辨识和量化整个生命周期阶段中能量和物质的消耗以及环境释放，然后评价这些消耗和释放对环境的影响，最后辨识和评价减少这些影响的机会。生命周期评价(LCA)最早出现于二十世纪60年代末、70年代初，当时被称为资源与环境状况分析(REPA)。作为生命周期评价研究开始的标志是1969年由美国中西部资源研究所针对可口可乐公司的饮料包装瓶进行的评价研究，该研究使可口可乐公司抛弃了过去长期使用的玻璃瓶，转而采用塑料瓶包装。随后，美国ILLIN0IS大学、富兰克林研究会、斯坦福大学的生态学居研究所以及欧洲、日本的一些研究机构也相继开展了一系列针对其它包装品的类似研究。这一时期的工作主要由工业企业发起，研究结果作为企业内部产品开发与管理的决策支持工具。1990年由国际环境毒理学与化学学会(S ETAC)首次主持召开了有关生命周期评价的国际研讨会，在该次会议上首次提出了生命周期评价(Life Cycle Assessment，LCA)的概念。在以后的几年里，SETAC又主持和召开了多次学术研讨会，对生命周期评价（LCA)从理论与方法上进行了广泛的研究，对生命周期评价的方法论发展作出了重要贡献。1993年SETAC根据在葡萄牙的一次学术会议的主要结论，出版了一本纲领性报告“生命周期评价(LCA)纲要：实用指南”。该报告为LCA方法提供了一个基本技术框架，成为生命周期评价方法论研究起步的一个里程碑。2 生命周期评价方法的主要内容1993年SETAC在“生命周期评价纲要：实用指南”中将生命周期评价的基本结构归纳为四个有机联系的部分：定义目标与确定范围、清单分析、影响评价和改善评价21目标定义和范围界定确定目标和范围是LCA研究的第一步。一般需要先确定LCA的评价目标，然后根据评价目标来界定研究对象的功能、功能单位、系统边界、环境影响类型等等，这些工作随研究目标的不同变化很大，没有一个固定的模式可以套用，但必须要反映出资料收集和影响分析的根本方向。另外，此研究是一个反复的过程，根据收集到的数据和信息，可能修正最初设定的范围来满足研究的目标。在某些情况下，由于某种没有预见到的限制条件、障碍或其它信息，研究目标本身也可能需要修正。22清单分析清单分析的任务是收集数据，并通过一些计算给出该产品系统各种输入输出，作为下一步影响评价的依据。输入的资源包括物料和能源，输出的除了产品外，还有向大气、水和土壤的排放。在计算能源时要考虑使用的各种形式的燃料和电力、能源的转化和分配效率以及与该能源相关的输入输出。23生命周期影响评价在LCA从中，影响评价是对清单分析中所辨识出来的环境负荷的影响作定量或定性的描述和评价。影响评价方法目前正在发展之中，一般都倾向于把影响评价作为一个“三步走”的模型，即影响分类、特征化和量化评价。231影响分类将从清单分析得来的数据归到不同的环境影响类型。影响类型通常包括资源耗竭、人类健康影响和生态影响3个大类。每一大类下又包含有许多小类，如在生态影响下又包含有全球变暖、臭氧层破坏、酸雨、光化学烟雾和富营养化等。另外，一种具体类型，可能会同时具有直接和间接两种影响效应。 232特征化特征化是以环境过程的有关科学知识为基础，将每一种影响大类中的不同影响类型汇总。目前完成特征化的方法有负荷模型、当量模型等，重点是不同影响类型的当量系数的应用，对某一给定区域的实际影响量进行归一化，这样做是为了增加不同影响类型数据的可比性，然后为下一步的量化评价提供依据。 233量化评价量化评价是确定不同影响类型的贡献大小，即权重，以便能得到一个数字化的可供比较的单一指标。 24 改善评价根据一定的评价标准，对影响评价结果做出分析解释，识别出产品的薄弱环节和潜在改善机会，为达到产品的生态最优化目的提出改进建议。3 生命周期评价工具简介 3.1 GaBiGaBi是德国Institut fur Kunststoffprufung und Kunststoffkunde所开发出的环境影响评估软件，目前版本为GaBi4，其数据库包括800种不同的能源与材料流程。每一种流程又可以让使用者自行发展出一套子系统。数据库中也提供400种的工业流程，归纳在十种基本流程中，如工业制造、物流、采矿、动力设备、服务、维修等。多功能的会话环境让使用者可自行输入或编辑资料。输出时提供能量、质量等多种对照表，也可以输出至微软Excel软件，适合有经验的LCA软件使用者，但是由于其内部采用图形界面设计，因此初学者也可轻易上手。 3.2 LCAiTLCAiT(LCA Inventory Tool)乃是瑞典Chalmers Industriteknik所开发出的软件，它仅提供有限的数据库，包括能源、生产燃料及物流、化学物质、塑料、纸浆及纸制品等内容，其优点是可外接其他数据库，适合具有物质能量流动概念的非专业技术的初学者使用。 3.3 PEMSPEMS(Pira Environmental Management System)系由英国Pira International公司所研发出来，可以选择109种材料、49种能源、37种废弃物管理及16种物流等，来计算影响评估程度，参数主要采用欧洲的资料，且不可自行修改或编辑，输出资料可选择采用文字或图表。初学者及专业人士皆可适用。 3.4 SimaproSimapro是由荷兰PRe Consultant公司所开发出的影响评估软件，是数据库最丰富的LCA软件之一。其特色为制造阶段的数据库最为详尽。且其可以选择图文输出方式，使用者操作更为简便。 3.5 TEAMTEAM系由美国Ecobalance公司所开发的软件，其数据库分为10大类及216个小类个别资料文档。10大类分别为：纸浆造纸、石化塑料、无机化学、铜、铝、其他金属、玻璃、能量转换、物流、废弃物管理等。使用者可自行定义及编辑资料或单位。因为其输出介面并未使用图形介面，使用者操作起来较不方便，此软件较适合生命周期评估之专家使用。4 生命周期评价方法应用举例生命周期评价方法已经被广泛应用于制造业环境影响评价，许多国际知名通信企业也对自己的产品和系统进行了生命周期分析。本部分将简要介绍这些企业进行生命周期分析的过程和所取得的一些结论。 （1）Nokia 3G手机生命周期分析案例Nokia于2003年对其一款3G手机进行了生命周期分析。在此次生命周期分析中，针对一次能源消耗（PEC）全球变暖指数（GWP）、臭氧破坏潜力指数（ODP）、酸雨指数（AP）、人体健康损害指数（HTP）、光化氧化污染潜力（POCP）等环境影响方面对一款3G手机进行了生命周期评价。分析功能单元设定为：一部3G手机（包含电池和充电器），平均使用状态，寿命为2年。生命周期阶段涉及手机的原材料提取和加工、零部件制造、零部件运输、手机组装、手机运输、手机使用。由于缺乏数据的支持，生命周期末期阶段没有被包含到此次分析中来。这部手机具有一些最新的功能，例如蓝牙、摄像、游戏、MP3等。手机的焊接全部实现无铅焊接。分析软件使用Gabi3.0。在分析中设定了两种用户使用行为，如表一所示。表一 两种用户使用行为假设适度使用行为过度使用行为使用部分手机功能使用手机的全部功能每次使用95的电池电量每次使用100的电池电量每48小时充电1.5小时每24小时充电10小时充电完毕，切断充电器电源充电完毕，不切断充电器电源分析过程不再详述，下面介绍一下一次能源消耗和全球变暖指数的分析结果。这部手机的电池容量是850mA，充电器的待机消耗是0.3W。适度使用者的电能消耗为25.7MJ，过度使用者的电能消耗为33.5MJ。使用阶段，适度使用者和过度使用者的能源消耗分别为77MJ和101MJ，这个数据是一次能源数据，即产生25.7MJ的电能，发电厂则需要消耗77MJ一次能源。这种消耗包括电能生产时能源消耗和传输消耗等。通过对一次能源消耗的分析，可以得出以下结论： 对于适度使用的手机来说，产品制造阶段的一次能源消耗占产品全生命周期能耗的60；对于过度使用的手机来说，则占54。 在使用阶段，适度使用的手机一次能源消耗占全生命周期能耗的29，过度使用的手机一次能源消耗占全生命周期能耗的35。在使用阶段的能源消耗中，充电器待机能耗占重要比例。 在运输阶段，零部件运输到装配厂的一次能源消耗占总能源消耗的6，成品运输到消费者手中的一次能源消耗占总能源消耗的5。 印刷电路板（PWB）的制造是手机中一次能耗消耗最多的部件，PWB原材料的消耗和制造消耗一次能耗占总能耗的40。IC材料消耗和制造能源消耗也占有很大的比重。 （2）爱立信3