第八章 生命周期评价

第八章生命周期评价 生命周期评价的主要内容 什么是生命周期 生命周期评价的意义生命周期评价的概念生命周期评价的框架生命周期评价的应用 一 产品生命周期原理 所谓 产品 生命周期 是指某一产品从进入市场开始到最终退出市场的全部过程所经历的时间 包括 引入期 成长期 成熟期 衰退期 Q T 0 引入期 成长期 成熟期 衰退期 销售额曲线 利润曲线 产品生命周期 一 投入期 产品刚刚进入市场 1 产品刚进入市场试销 尚未被市场顾客接受 销售额增长缓慢 2 生产批量小 试制费用大 成本较高 3 销售费用高 4 一般没有同行竞争 5 产品刚进入市场 由于生产成本和销售费用较高 企业在财务上往往是亏损的 二 成长期 新产品试销取得成功以后 转入成批量生产和扩大市场销售阶段 1 销售量迅速增长 2 产品成本显著下降 3 销售成本大幅度下降 4 利润迅速上升 5 市场开始出现竞争者 三 成熟期 指产品进入大批量生产 而在市场上处于竞争最激烈的阶段 1 销售量达到最高点 2 利润也达到最高点 3 市场竞争十分激烈 4 销售增长率趋进于零 甚至会出现负数 四 衰退期 指产品已逐渐老化 转入产品更新换代的新时期1 已有新产品开始进入市场 正在逐渐代替老产品 2 市场销售量日益下降 3 市场竞争突出地表现为价格竞争 价格不断被迫下降 产品生命周期理论揭示了任何产品都和生物有机体一样 有一个从诞生 成长 成熟 衰亡的过程 所以要不断创新 开发新产品 二 生命周期评价的意义单纯末端控制和生产过程控制 往往是解决了局部环境问题 却带来更大的环境问题 举例1 英国Drax发电厂是一个煤炭为燃料的功率为4000MW的发电厂 每秒燃烧产生430kg碳 产生17kg的SO2 2 含量 为了治理大气污染 采用了湿石灰 石膏工艺除去SO2 可达90 因此每年可减少482400t的SO2排放 但是采用全生命周期评估后发现 如果考虑原材料提取 生产和运输过程的环境负载和生产过程中的能耗 则在整个生命周期将反而多产生900t的SO2 此外 每年多排放8200t的碳酸钙 举例2北方的沙尘暴 如果但从对人体健康和区域社会经济发展的角度评价 对人们是百害而无一利 但从生物地球化学循环的角度评价 利大于弊 表现如下补充海洋营养 尤其是氮和磷和铁沙尘及其土壤粒子中和作用使我国北方降水pH值增加了0 8 2 5 韩国和日本增加了0 5 0 2沙尘暴可以将大气中的污染物聚集沉降下来 三 生命周期评价概念 国际环境毒理学和化学学会 SETAC 定义 是一种客观评价产品 过程或者活动的环境负荷的方法 该方法通过识别与量化所有物质和能量的使用以及环境排放 来评价由此造成的环境影响 评估和实施相应的改善环境表现的机会 国际标准化组织 ISO 定义 是一种评价与产品 包括产品 服务或活动等 相关的环境负荷和潜在影响的技术 它分三步完成 1 编制与研究系统相关的输入和输出数据清单 2 量化评价那些输入和输出伴随的潜在环境影响 3 联系研究的目标 解释清单分析和影响评价结果 LCA本质是检查 识别和评估一种材料 过程 产品或系统在其整个生命周期中的环境影响 生命周期评价的主要特点生命周期评价面向的是产品系统生命周期评价是对产品或服务 从摇篮到坟墓 的全过程的评价生命周期是一种系统性 定量化的评价方法生命周期评价是一种充分重视环境影响的评价方法生命周期评价是一个种开放性的评价体系 四 生命周期评价框架 生命周期评价的框架1 研究目的与范围的确定2 清单分析3 影响评价4 结果解释 1 确定评价目的和范围 1 研究目的LCA的目的通常是对特定产品或过程的环境因素进行评价 以获得如何改进其环境表现的信息 如果在设计阶段 其目的可能比较选择2个或3个替代设计方案 如果产品已经投入生产 其目的往往是评价产品或流程的系统 2 研究范围一般确定研究范围 要回答如下问题 为什么要开展这项研究研究结果将如何运用谁将使用这些研究结果需要研究具体环境问题吗研究需要具体到什么程度 2 清单分析 清洁分析是对一种产品 工艺和活动在其整个生命周期过程中的能量与原材料需要量以及对环境的排放进行以数据为基础的客观量化过程 其步骤包括 制作生命周期全图数据收集数据核实进一步完善系统边界数据处理和汇总 3 LCA影响分析 确定影响类型 根据研究的目标和范围确定影响类型 目前常用的分类体系是将影响类型分为资源耗竭 人体健康和生态系统健康三类 还可以继续细分为温室效应 臭氧层耗竭 酸化 富营养化 光化学烟雾等 选择环境影响类型参数和特征化模型 对选定的环境影响类型 要量化其对环境的影响大小 就需要了解其作用机理 然后建立负荷和环境影响之间的关系模型 即特征化模型 4 LCA解释 生命周期解释是对生命周期清单分析和 或影响评价结果进行辨识 量化 核实和评价 提出产品设计或改进建议等 五 产品生命周期评价的应用 1 在工业企业部门中的应用产品开发与设计环境市场企业决策战略计划2 在政府管理中的应用制定环境政策与建立环境产品标准实施生态标志计划优化政府的能源 运输和废物管理方案公众提供有关产品和原材料的资源信息国家环境管理体系的建立绿色采购 案例1 燃料乙醇生命周期排放 通过简化的清单分析过程发现 与同能量汽油相比 燃料乙醇的NOx与SOx两项排放明显高于汽油 从清单中发现 它们来自种植过程化肥生产与发酵过程煤的燃烧 每吨乙醇的净能量YY 吨乙醇所含能量 生产一吨乙醇所消耗能量乙醇在我国不是能与汽油相比的能源 4 LCA影响评估 环境敏感因素分析 煤是影响VOC CO NOX PM10和SOX排放的关键因素木薯种植是影响温室气体排放的关键因素化学品是影响所有排放的另一个主要因素 结论 主要排放来自于煤的燃烧和木薯的种植 X 石油价格 美元 桶 P x 汽油价格 元 升 C1 2 3 x 小麦 玉米 木薯乙醇价格 元 升 结论 补偿的主要原因是石油价格的影响 木薯原料成本过高乙醇价格高于同热能汽油 经济敏感因素分析 生产过程能量消耗总计表 生产过程因素分析 结论 生产过程中主要能量消耗是生产乙醇过程 4 LCA解释 一个10万吨乙醇生产项目 农民可收入9473万元 取代原扶贫款8578万元 可安置300个工业就业岗位 乙醇厂 运输分配系统均具明显的经济效益 政府在全过程可得税收8 362万元 地方GDP增长19 023万元 乙醇是燃料 不是能源 有很大的地域性 最大范围取决于原料运输成本的极限半径 E10燃料的使用 可降低汽车对城市环境污染 但对整个人类环境带来NOx及SO2的严重污染 总之 由于乙醇价格高于汽油 热能低于汽油 车主又不愿支付E10与汽油间的差价 政府必须补贴16 667万元 抵去税收 政府地方财政实际补贴8 035万元 第一步 研究目标 对电动助动车系统进行环境影响分析 并和燃油助动车系统进行比较 燃油助动车 电动助动车 案例二 中国电动助动车计划全生命周期评估 第二步 清单分析先是 列生命周期分析全图 通过数据收集核实 分析模型与边界条件 燃油助动车油耗3 3升 100公里 电动助动车35公里 每次充电耗电量1 24瓦时 每个电池可充电300次 两种车使用寿命10万公里 上海为100 火电 1千瓦时需消耗409克无烟煤 模型 边界条件 数据的处理和汇总 1 总的能源消耗两种车的能量消耗 kJ 电动助动车 电池制造50 x106kJ发电41x106kJ燃油助动车 汽油生产23 5x106kJ燃烧115x106kJfuel 2 排放emissions 统计19种气体排放 27种水排放与固体排放气体排放温室气体 GWP 碳化物 AP 电动助动车 总排放3964 9kg燃油助动车 总排放10707 8kg 液态排放 磅 对于大多数排放因素 燃油助动车的排放大于电动助动车 对于重金属 电动助动车的排放大于燃油助动车 固态排放 磅 solidemission 电动助动车的固态排放大于燃油助动车 LCA