生命周期评价ppt课件

南开大学环科学院 生命周期评价LifeCycleAssessment 目录 背景 随着工业化的发展进入自然生态环境的废物和污染物越来越多 超出了自然界自身的消化吸收能力 对环境和人类健康造成极大影响 同时工业化也将使自然资源的消耗超出其恢复能力 进而破坏全球生态环境的平衡 因此人们越来越希望有一种方法对其所从事各类活动的资源消耗和环境影响有一个彻底 全面 综合的了解 以便寻求机会采取对策减轻人类对环境的影响 LCA的诞生 生命周期评价 LifeCycleAssessment简称LCA 是一种用于评价产品或服务相关的环境因素及其整个生命周期环境影响的工具 即是一种评价产品 包括服务或活动 从原材料开采与提炼开始 到产品制造 运销 使用 报废和最终处置全过程环境影响方法 LCA的定义 1993年SETAC的LCA定义中 LCA被描述成这样一种评价方法 通过确定和量化与评估对象相关的能源 物质消耗 废弃物排放 评估其造成的环境负担 评价这些能源 物质消耗和废弃物排放所造成的环境影响 辨别和评估改善环境 表现 的机会 LCA的评估对象可以是一个产品 处理过程或活动 并且范围覆盖了评估对象的整个寿命周期 包括原材料的提取与加工 制造 运输和分发 使用 再使用 维持 循环回收 直到最终的废弃 LCA的定义 1997年ISO制订的LCA标准 1S014040 中也给出了LCA和一些相关概念的定义 LCA是对产品系统在整个寿命周期中的 能量和物质的 输入输出和潜在的环境影响的汇编和评价 这里的产品系统是指具有特定功能的 与物质和能量相关的操作过程单元的集合 在LCA标准中 产品 既可以指 一般制造业的 产品系统 也可以指 服务业提供的 服务系统 寿命周期是指产品系统中连续的和相互联系的阶段 它从原材料的获得或者自然资源的产生一直到最终产品的废弃为止 起初 多数企业的决策都是以经济为基础 由社会和政治上的考虑来调节 对环境的考虑通常受到地方和国家污染规则的限制 整个系统的环境因素很少受到重视 随着对绿色事业的迫切需求以及世界建模的开始 企事业单位开始注意到 他们对所进行工序的广泛的环境内涵知之甚少 这种意识 以及相关用来控制企业行为的法律的实施 为揭示各种工序广泛的内涵提供了动力 其中最早的最著名的实践就是HaroldSmith在生命周期影响评价 LCI 方面开展的 人们很快就发现 仅仅比较生产不同产品所消耗的能量会忽略一些重要的影响因素 因此就失去了对不同生产 使用和处理系统总的影响进行指示的作用 结果就是需要开发一种方法 来检测从原材料到最终产品处理回收 这一整个的延伸的系统 发展的历史与现状 发展的历史与现状 1979年出版的某论文集中讨论了能量的分析 且讨论了与生产能耗相关的材料流问题 对工业系统与产品进行了明确的区分 目前LCI的关键问题就是对这个区分的误解 许多系统生产多种产品 随之而来的就是与整个系统相关的多种生命周期负担 当使用者想把多产品系统中的负担分配到每一个单一产品时 他们就不得不为这些负担加权重 这一过程不是科学的 因为这是针对与单一产品相关的负担 而不是对整个系统做出的判断 LCI分析中新的参数不完全隶属于全球范围的 一些 例如有毒物质 参数是高度地方化的 另一些 例如导致酸雨的硫氧化物 只是区域效应 还有诸如温室气体CO2则是全球效应 结果 由于不能确定某些参数 如地方水体排放 统计数据会不会产生重大的后果 因此就不可能对所有参量进行数据统计 发展的历史与现状 1990年 首届社会环境毒理和化学 SETAC 会议在美国的佛蒙特州召开 与会者就LCA的概念和理论框架取得了广泛的一致 并最终确定使用LifeCycleAssessment LCA这个术语 从而统一了国际上的LCA研究 作为一个毒理学组织 SETAC将重点放到了工业系统的空气和水体排放上 而不是以往占支配地位的能量和材料流 主要的作用就是介绍生命周期评估的概念 在随后一系列的LCA研讨会中 SETAC讨论了LCA的理论框架和具体内容 并在1993年8月发布了第一个LCA的指导性文件 LCA指南 操作规则 这个文件给除了LCA方法的定义和理论框架以及具体的实施细则和建议 描述了LCA的应用前景 并总结了当时LCA的研究状况 发展的历史与现状 另一方面 国际标准化组织 ISO 在1992年成立了环境战略顾问组SAGE 专门研究制定一种环境管理标准的可能性 1993年6月ISO成立了 环境管理 技术委员会TC207 正式开展环境管理方面的国际标准化工作 其指定的国际标准称为 环境管理系列国际标准 即ISO14000系列标准 ISO对LCA方法的标准化有利于LCA方法的统一和实施 促进了LCA的进一步发展 并且 由于ISO的国际影响以及LCA方法在ISO14000系列标准中所占的重要地位 经过标准化的LCA方法必将成为最重要的评价产品环境表现的方法 事实上 由于ISO组织的有众多相关学术组织 政府机构 企业和环境组织参与的LCA研究已经成为国际上LCA研究的主流 LCA原则 评估对象 评估方法 应用目的 特点 LCA原则 LCA评估对象 LCA的主要方法 LCA的应用目的 LCA的特点 与其他的行政和法律管理手段不同 LCA方法作为一种环境管理工具有着自身的特点 首先 LCA方法不是要求企业被动地接受检查和监督 而是鼓励企业发挥主动性 将环境因素结合到企业的决策过程中 从这个意义上讲 LCA方法并不具有行政和法律管理手段的强制性 尽管这样 LCA的研究和应用仍然大行其道 这一方面是由于LCA在产品环境影响评价中的重要作用 另一方面也是环境保护思想深入发展的结果 其次 LCA评估建立在LifeCycle概念和环境编目数据的基础上 从而可以系统地 充分地阐述与产品系统相关的环境影响 进而才可能寻找和辨别环境改善的时机和途径 这体现了环境保护手段由简单粗放向复杂精细发展的趋势 LCA体系框架与阶段 LCA体系框架与阶段 生命周期影响评价 LCIA LCIA是根据清单分析 LCI 过程中列出的要素对环境影响进行定性和定量分析 LCIA包括以下几个步骤 对清单分析过程中列出的要素进行分类 运用环境知识对所列要素进行定性和定量分析 识别出系统各环节中的重大环境因素 对识别出的环境因素进行分析和判断环境影响的类型主要分成四大类 直接对生物 人类有害和有毒性 对生活环境的破坏 可再生资源循环体系的破坏 不可再生资源的大量消耗 LCIA把清单分析的结果归到不同的环境影响类型 再根据不同环境影响类型的特征化系数加以量化 来进行分析和判断 LCIA典型模型 生命周期影响评价 LCIA 是LCA中难度最大 争议最多的部分 相关国际标准尚处于制定阶段 目前国际上采用的评价方法 基本上可以分为两大类 环境问题法 和 目标距离 法 前者着眼于环境影响因子和影响机理 对各种环境干扰因素采用当量因子转换而进行数据标准化和对比分析 如瑞典EPS方法 瑞士和荷兰的生态稀缺性方法 生态因子 以及丹麦的EDIP方法等 后者则着眼于影响后果 用某种环境效应的当前水平与目标水平 标准或容量 之间的距离来表征某种环境效应的严重性 其代表方法是瑞士临界体积方法 生命周期影响评价步骤 SETAC CML的生命周期影响评价步骤 SETAC的CML介绍了一种生命周期影响评价方法 但目前只有第一步付诸了实践 它总共分为以下三步 1 分类和特征化在分类步骤中 所有的影响都根据其对环境造成的效应归类 例如 把能造成温室效应的环境影响归为一类 造成臭氧层破坏效应的也如此处理 有些环境影响包括在好几个类别之中 比如 氮氧化物的排放不但有毒 能产生酸化效应 而且会造成富营养化效应 每个类别中的环境影响都被累加起来 从而产生一个影响分数 effectscore 如果不使用加权 仅仅把涉及到的物质的质量加起来是不够的 因为有些物质可能会比其它物质造成更强烈的影响 这个问题是通过为不同的物质提供加权因子来解决的 这个步骤称为特征化 SETAC CML的生命周期影响评价步骤 Note 影响分值 排放物质的质量X权重因子N为所有涉及到的环境影响种类 N 1 i 聚乙烯生产过程特征化步骤 使用权重因子 SETAC CML的生命周期影响评价步骤 2 标准化为了更好地理解环境影响的相对大小 需要有一个标准化步骤 在这一步里 环境影响被分成 标准 影响 比如一个正常人在一天或其它一个时间段内造成的环境影响 通过这样处理 就有可能知道材料生产过程对已经存在的环境影响所做的相对贡献 下图显示一个关于评价纸袋与聚乙烯塑料袋的标准化步骤 图1标准化的影响分数 SETAC CML的生命周期影响评价步骤 3 标准化影响分值的评估 Evaluation 标准化过程相当地促进了我们对于结果的洞察力 然而 由于不能把所有的影响视为同等重要 所以还不能做出最终的判断 在评估阶段 各个影响的分值与代表各自影响重要性的权重因子相乘 图2标准化影响分值在加权后的相对重要性 SETAC CML的生命周期影响评价步骤 通过比较加权后的分值的加和 上图明显地显示出与聚乙烯相比 纸质产品应该优先考虑 数据库与分析软件 LCA作为产品环境管理的重要支持工具与传统的环境评估比较 前者评估的系统边界更深更广 需要庞大的数据支持 而事实上评估实施者很难获得全面的 最新的 精确的和不同来源的数据 原因如下 数据包括全球 地域 地区 企业内部 不同行业的统计数据 很多数据没有公开性 透明性和准确性 不同国家和地域的环境标准差异 数据没有通用性 数据库与分析软件 这一切成为推行LCA的瓶颈 所以很多国家 研究单位和商业性咨询公司致力于建立通用的或专业的数据库和计算机软件 使LCA具有可操作性和简化 日本组织全国企业和研究单位参加并建立通用数据库五年计划 欧洲是建立LCA数据库较早的地区 1997年商业性LCA软件已销售1300件 1999年达到2000件以上 全世界环境数据库已超过1000个 为了不同的数据库的数据能够进行交换 瑞典环境研究所提出产品环境数据交换统一标准 并对数据使用做出指导 英国ManchesterMetropolitan大学对各种LCA软件和数据库进行了分析并提出了使用推荐 为进一步推进LCA软件和数据库的应用性和先进性 目前主要进行LCA数据库框架 功能函数定义 数据组织结构 界面定义和数据转化等研究 案例分析一建筑生命周期评价 生命周期成本正如一般投资一样 在试图把建筑物发展对环境的影响减到最低时 必须考虑所涉及的费用 而生命周期成本分析正正能够计算和提供兴建建筑物 以及在其使用年限内的操作和维修这两方面的现时和日后所需开支的现值 计算生命周期成本 有助评价现时为了改善建筑物表现 例如能源效益或物料耐用程度 而作出的额外投资和和比较以后能够节省的款项 以方便有关人士作出投资决定和方针 建筑生命周期评价 生命周期能源分析工具 生命周期能源分析工具 是一套计算机程序 建筑物设计者只需输入所需数据 便能估计在设计的建筑物的表现 计算建筑物对环境的影响和生命周期成本 以及与其它设计的环境影响和成本进行比较 这套程序可计算出建筑物在生命周期的不同阶段 包括竣工阶段 运作阶段和完结阶段 内的各种数据 此外 亦可就建筑物不同部分提供独立资料 例如地基 建筑物结构和各项设施的影响 使用者亦可对个别元素加以比较 有关程序除了输出数据外 亦可提供图像 就不同的设计作出比较 以及按个别影响类型列出建筑物造成的影响 生命周期能源分析 LCEA 软件 生命周期能源分析 LCEA 软件 绿色建筑的生命周期评价 略 案例分析2关于手机的LCA 1MaterialsExtraction Disposal 手机原材料的选取与来源 原料的加工处理与产品制造 手机引起的环境问题 手机的环境危害 手机小型化对废物造成一定的负面影响 由于其很小 重量很轻 手机很容易被丢弃进入生活垃圾 当在焚烧炉中燃烧或在填埋场中处置后 最终对环境和人体健康造成危害 由于塑料是高度可燃的 印刷线路板和手机外壳以及其它电子产品都含有含溴阻燃剂 会明显破坏人体健康和环境 引起癌症 破坏肝脏 引起神经和免疫系统问题 甲状腺功能紊乱和内分泌失调等 这些物质可从填埋场渗漏到土壤和地下水中 或在焚烧或回收过程中形成剧毒的二恶英和呋喃 研究已经发现 在瑞典的一个电子废物再利用工厂工人血液中发现了溴化阻燃剂明显增加 手机的环境危害 手机含有大量有毒物质 包括一系列持久性和生物积累性化学品 PBTs 当焚烧或在填埋场处置后 对人体健康和环境造成危害 PBTs在动物脂肪组织中长期存在 即使释放量很小 在食物链中也能积累到有毒水平 有6种手机废物与癌症和一系列繁殖 神经和发育紊乱相联系 并对儿童造成特殊伤害 其发育器官和免疫系统对毒素攻击特别敏感 手机中PBTs包括锑 砷 铍 镉 铜 铅 镍和锌 当在填埋场处置 在焚烧炉焚烧 或一些情况下 在回收设备中处理这些元素时 其会释放到土壤 地下水 空气和地表径流中 手机的环境危害 新手机电池虽然正在淘汰镉的使用 但里面仍有许多有毒物质 比如铅 它会对人的免疫系统 分泌系统以及中枢神经系统造成严重损害 会危害儿童的脑神经 而许多手机配线板上的部件就是用铅来焊接的 那么 废弃手机电池的污染问题如何解决 一方面 手机用户分散且用户习惯的不确定性 导致手机电池的回收工作无法有序进行 另一方面 形形色色的手机电池由于缺乏标准 质量难于保证 不通用性也让消费者增加了使用成本 手机变手雷 的事情绝不是耸人听闻 LCA的局限性 应用范围的局限性作为一种环境管理工具 LCA并不总是适合于所有的情况 所以在决策过程中不可能依赖LCA方法解决所有的问题 LCA只考虑了生态环境 人体健康 资源消耗等方面的环境问题 不涉及技术 经济或社会效果方面 例如质量 性能 成本 赢利 公众形象等因素 所以在决策过程中必须结合其他方面的信息 评估范围的局限性LCA的评估范围没有包括所有与环境相关的问题 例如 LCA只考虑发生了的或一定会发生的环境影响 不考虑可能发生的环境风险及其必要的预防和应急措施 LCA方法也没有要求必须考虑环境法律的规定和限制 但在企业的环境政策和决策过程中这些都是十分重要的方面 这种情况下应该考虑结合其他的环境管理方法 LCA的局限性 评估方法的局限性LCA的评估方法既包括了客观 也包括了主观的成分 因此它并不完全是一个科学问题 在LCA方法中主观性的选择 假设和价值判断涉及到多个方面 例如系统边