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产品的生命周期评价 1 什么是生命周期评价2 为什么要进行生命周期评价3 怎么进行生命周期评价4 实际案例的生命周期评价 1 什么是生命周期评价 生命周期评价 LifeCycleAssessment 是指对产品从最初的原材料采掘到原材料生产 产品制造 产品使用以及产品用后处理的全过程 即所谓的从摇篮到坟墓 进行跟踪和定量分析与定性评价 1 思想萌芽阶段 60年代末 70年代初 生命周期评价研究开始的标志是在1969年由美国中西部资源研究所 MRI 所开展的针对可口可乐公司的饮料包装瓶进评价的研究 2 学术探讨阶段 70年代中到80年代末 在70年代 环境问题的核心是能源问题 一方面开始意识到化石燃料将会用尽 必须进行资源保护 另一方面认识到能源生产是污染物主要排放源 因此这一时期的资源与环境状况分析 REPA 研究普遍也采用了能源分析方法 3 广泛关注 迅速发展阶段 80年代末以后 随着区域性与全球性环境问题的日益严重 以及全球环境保护意识的加强 可持续发展思想的普及以及可持续行动计划的兴起 大量的REPA研究重新开始 公众和社会也开始日益关注这种研究的结果 1990年由 国际环境毒理学与化学学会 SETAC 首次主持召开了有关生命周期评价的国际研讨会 在该会议上首次提出了 生命周期评价 LifeCycleAssessment LCA 的概念 2 为什么要进行生命周期评价 它既可用于企业产品开发与设计 又可有效地支持政府环境管理部门的环境政策制定 同时也可提供明确的产品环境标志从而指导消费者的环境产品消费行为 生命周期评价的可能应用领域有很多 1 工业企业部门 识别对环境影响最大的工艺过程和产品系统 以环境影响最小化为目标 分析比较某一产品系统内的不同方案等等 2 政府环境管理部门 决策支持 制定环境产品标准 实施生态标志计划 优化政府的能源 运输和废水处理规划方案等等 生命周期评价的标准化问题一直是该研究的重点 庆幸的是 SETAC和ISO国际标准化组织 InternationalOrganizationforStandardization ISO 已经在积极促进生命周期评价方法论的国际标准化研究 ISO14040标准 环境管理 生命周期评价的原则与框架 已于1997年颁布 相应的标准ISO14041 清单分析 ISO14042 影响评价 ISO14043 影响说明解释 也陆续予以颁布 该标准体系拟对生命周期评价的概念和技术框架及实施步骤进行标准化 3 怎么进行生命周期评价 技术框架LCA由4个相互关联的部分组成 即目标定义和范围界定 清单分析 影响评价 结果解释 近些年生命周期评价所用的方法大多采用席德立开发了一套获取产品LCA清单数据的方法 随着关于LCA的研究文献逐渐增多 我们可以更清晰地发现从LCA方法论到LCA应用研究这一过渡特点 3 1目的与范围确定 生命周期评价的第一步是确定研究目的与界定研究范围 研究目的应包括一个明确的关于LCA的原因说明及未来后果的应用 目的应清楚表明 根据研究结果将做出什么决定 需要哪些信息 研究的详细程度即动机 研究范围定义了所研究的产品系统 边界 数据要求 假设及限制条件等 为了保证研究的广度和深度满足预定目标 范围应该被详细定义 由于LCA是一个反复的过程 在数据和信息的收集过程中 可能修正预先界定的范围来满足研究的目标 在某些情况下 也可能修正研究目标本身 目的和范围的确定具体说来应先确定产品系统和系统边界 包括了解产品的生产工艺 确定所要研究的系统边界 针对生产工艺各个部分收集所要研究的数据 其中收集的数据要有代表性 准确性 完整性 在确定研究范围时 要同时确定产品的功能单位 在清单分析中将收集的所有数据都要换算成功能单位 以便对产品系统的输入和输出进行标准化 3 2生命周期影响评价 影响评价阶段实质上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 影响评价目前还处于概念化阶段 还没有一个达成共识的方法 ISO SETAC和英国EPA EnvironmentalProtectionA gency 都倾向于把影响评价定为一个 三步走 的模型 即影响分类 Classify 特征化 Characterization 和量化 Valuation 分类是将从清单分析中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 生态影响和人类健康三大类 特征化即按照影响类型建立清单数据模型 特征化是分析与定量中的一步 量化即加权 是确定不同环境影响类型的相对贡献大小或权重 以期得到总的环境影响水平的过程 根据SETAC和ISO关于LCA的影响评价阶段的概念框架 中国科学院生态环境研究中心建立了一个影响评价模型框架 3 3清单分析 LCA数据库设计与开发 1 清单分析 现有文献研究的主要内容有清单数据获取 清单数据不确定性分析 清单数据计算等 席德立结合我国具体国情 把产品的清单数据分为社会数据和企业数据两大类 然后用不同的方法分别获取这两类数据 他开发了一套获取产品LCA清单数据的方法 并介绍了通过行业污染系数获取产品的社会数据 以及借助企业生产的质量流程图收集和检验企业数据的具体步骤 莫华探讨了生命周期清单分析 LCI 数据质量的各种方法各自存在的缺陷 提出了结合的评价方法 夏添设计了一种清单分析理论模型 运用高斯消元法的原理 使计算的功能单位多元化 适应评价者对产品系统所作的不同修改和重新定义 3 3清单分析 LCA数据库设计与开发 2 LCA数据库设计研究及我国开发的LCA数据库 LCAT LifeCycleAssessmentTool 数据库设计的主要任务是按照生命周期评价工具的要求 设计一个结构合理 使用方便 效率较高的环境工程数据库 LCAT数据库主要有3类用户 产品设计工程师 回收公司和产品生命周期评价分析师 国外对此研究较早 目前已经研制开发出多种软件系统并已经朝着商业化的方向发展 我国研究较晚 至今我国开发的LCA数据库有 四川大学 亿科环境科技开发的CLACD 中国科学院生态环境研究中心开发的RCESS 同济大学开发的中国汽车替代燃料生命周期数据库 宝钢开发的baosteeILCA 3 4生命周期解释 生命周期解释的目的是根据LCA前几个阶段的研究或清单分析的发现 以透明的方式来分析结果 形成结论 解释局限性 提出建议并报告生命周期解释的结果 尽可能提供对生命周期评价研究结果的易于理解的 完整的和一致的说明 根据ISO14043的要求 生命周期解释主要包括三个要素 即识别 评估和报告 识别主要是基于清单分析和影响评价阶段的结果识别重大问题 评估是对整个生命周期评价过程中的完整性 敏感性和一致性进行检查 报告主要是得出结论 提出建议 目前清单分析的理论和方法相对比较成熟 影响评价的理论和方法正处于研究探索阶段 而改善评价的理论和方法目前研究较少 3 5国外最新研究进展 ISO14042国际化标准中 2000年左右评价终端潜在危害的方法受到瞩目 结果 综合化方法被大致分为问题比较型和危害计算型 最近几年发表的LCIA方法多数运用 危害计算型 如Ecoindicator99 EPS ExternE LIME等 二者的比较见表 另外 国外文献在进行LCA分析的同时 还进行经济评价 显现出LCA与经济分析结合的发展趋势 而且可持续LCA研究较受瞩目 这和传统的LCA研究不同 评价内容包括环境 经济 社会 个方面 国外主要LCA软件特点介绍与比较 目前国外市场上公开出售的LCA软件大多数是欧洲版 以SIMAPRO 荷兰 TEAM 法国 GABI 德国 等主要软件为人熟知 4 实际案例的生命周期评价 以长沙垃圾卫生填埋进行生命周期评价为例 目标 以长沙市的生活垃圾处理方式即卫生填埋法为例 对物质 能量输入与输出 及其污染物排放的环境影响进行生命周期评价 进一步分析得出长沙市现在的处理方式对环境的影响潜力 进而提出对长沙市生活垃圾进行可持续管理的对策 范围确定LCA清单分析 在长沙市内随机取13个点进行样品取样调查 样品重 主要对长沙市生活垃圾主要成分 运费计算 填埋气估算 渗滤液和影响评价长沙市黑麋峰固体废弃物处理场的沼气收集后用于发电 假设发电厂7台机组24h不断运转 所产生的沼气通过发电变成电能并入国家电网 每日能产生15万kWh 解决4万 5万人1d的用电需求 1 垃圾填埋场日处理量最高只有4000t 但2012年日处理量已达4200t 针对生活垃圾量加速增长的情况 应对长沙市生活垃圾处理方式进行改良 解决垃圾处理过于单一带来的影响 2 长沙市生活垃圾卫生填埋处理后排放的主要污染物为CO2和CH4 其中每吨垃圾排放的CO2在107kg左右 甲烷在51kg左右 对大气造成的污染显而易见 填埋对温室效应的环境影响潜力为1 6 10 2kg当量 人 a 酸化的环境影响潜力为3 2 10 3当量 人a 长沙市卫生填埋处理生活垃圾的环境影响潜力已经超过中国环境影响潜值标准人当量基准值 因此应当重视其对环境造成的影响