碳足迹法评价温室气体排放的温室效应

碳足迹法评价温室气体排放的温室效应

1积极推动建材工业和水泥行业的发展气候变化已成为世界的中心问题。目前，中国的温室气体排放量在世界第二。气候变化对话的主题之一是，中国是否在2012年后履行其部分减税义务。考虑到中国在减少温室气体方面的日益国际压力，中国感受到了国际压力。我国政府宣布控制温室气体排放的行动目标,到2020年中国单位国内生产总值二氧化碳排放比2005(基准年)年下降40%~45%,作为约束性指标将纳入国民经济和社会发展中长期规划,并将制定相应的国内可测量、可报告和可核查办法。建材工业是以高温窑炉生产为主的资源加工型产业,是仅次于电力、冶金行业的第三大耗能大户。不仅燃料燃烧过程排放大量二氧化碳、氮氧化物等温室气体,而且有些产品工艺过程也排放大量二氧化碳,仅水泥行业CO2的排放量就占到我国CO2排放总量的10%,是温室气体排放最多的行业之一。同时建材作为建筑的上游产品是绿色建筑全生命周期中的重要一环,开展主要建材产品的碳足迹计算和认证,是推动建筑物GHG减量的首要条件。本文以生命周期评价方法为基础,依据WRI/WBCSD《温室气体议定书》、ISO14064和PAS2050的规则和要求,编制建材行业和建材产品的GHG核查规范,以开展碳足迹认证为手段,带动建材工业的节能减排,以期促进建材工业的可持续发展。2碳足迹、气体排放量、年龄国际上,通常用碳足迹(CarbonFootprint)来衡量温室气体的排放,碳足迹指用以量化过程、过程系统或产品系统温室气体排放的参数,以表现它们对气候变化的贡献。温室气体(greenhouseGreenHouseGas,GHG)指大气层汇总自然存在的和由于人类活动产生的能够吸收和散发由地球表面、大气层和云层所产生的、波长在红外谱内的辐射的气态成分。包括二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氧化亚氮(N2O)、氢氟碳化物(HFCs)、全氟碳化物(PFCs)和六氟化硫(SF6)等。为避免发生温室气体转移却未减量的假象,碳足迹盘查考虑产品全生命周期即从“摇篮到坟墓”(包括原材料开采、生产制造、销售、使用、弃置及回收),通过对产品生命周期的各个阶段产生的环境影响,进行盘查、计算、并以量化数据呈现。现行的国际标准与规范均以此为基础。碳足迹可分为组织的、产品的或服务的碳足迹,碳足迹一般用二氧化碳当量来表示,也可进一步可换算成人均或单位面积的指标。其中,二氧化碳当量是指对于给定的温室气体,在一定的时间跨度(通常是100年)内,这些气体与二氧化碳产生同样的全球变暖潜能值(GlobalWarmingPotential,GWP),即在同样程度上导致全球变暖的量。基于这一原理,国际上普遍开展了碳审计(CarbonAudit)的工作来衡量企业的辐射的气态成分。包括二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氧化亚氮(N2O)、氢氟碳化物(HFCs)、全氟碳化物(PFCs)和六氟化硫(SF6)等。为避免发生温室气体转移却未减量的假象,碳足迹盘查考虑产品全生命周期即从“摇篮到坟墓”(包括原材料开采、生产制造、销售、使用、弃置及回收),通过对产品生命周期的各个阶段产生的环境影响,进行盘查、计算、并以量化数据呈现。现行的国际标准与规范均以此为基础。碳足迹可分为组织的、产品的或服务的碳足迹,碳足迹一般用二氧化碳当量来表示,也可进一步可换算成人均或单位面积的指标。其中,二氧化碳当量是指对于给定的温室气体,在一定的时间跨度(通常是100年)内,这些气体与二氧化碳产生同样的全球变暖潜能值(GlobalWarmingPotential,GWP),即在同样程度上导致全球变暖的量。基于这一原理,国际上普遍开展了碳审计(CarbonAudit)的工作来衡量企业或组织的温室气体排放情况,并且实施了碳贸易(CarbonTrade)政策,以买卖碳信用额(CarbonCredit)来抵消碳足迹达到碳中立(CarbonNeutral)。为了指导碳审计的实施与推广,世界资源研究所及世界可持续发展工商理事会(WRI/WBCSD)于2004年制定了《温室气体议定书:企业核算与报告准则》,国际标准化组织ISO于2006年制定了ISO14064温室气体排放量化标准,这两个标准是一致并且协调的,ISO14064详述了GHG核算和验证时所需做的各项工作,这些要求是全球一致的,GHG议定书不仅概述了需要做什么,还阐述了该怎样做。目前组织层次上所有的碳审计与报告大都是基于这两个标准。产品碳足迹标准公开发布的主要有英国的PAS2050、日本的TSQ0010,另外WBCSD的《产品审计与报告标准》和ISO14067-1,2尚在研究中,预计一两年后公布。表1为国际间碳足迹计算工具。3国内净化效果的研究我国作为联合国气候变化框架公约缔约国,建设资源节约和环境友好型社会的关键时期,需要政府机构、行业和企业以主人翁的姿态积极应对,以“低能耗、低排放、低污染”为主要特征的低碳经济,终将落实到企业和个人。目前国内对温室气体管理的研究仅仅局限于温室气体标准化跟踪研究和温室气体碳排放的相关方法学的调研。相关科研机构已将PAS2050《产品和服务在生命周期内的温室气体排放》转化为中文规范,并积极探讨在各行业的应用,ISO14064标准也在等同转化中。环保部在Ⅰ型环境标志和能耗限额的基础上正在制订低碳水泥的环境标志产品技术要求。中国建材认证中心从“九五”到“十一五”,一直从事建材产品生命周期环境影响、绿色建材评价和建材产品环境声明研究,熟悉国内外建材生产技术,与国内建材生产企业和相关研究单位有长期的密切合作关系,熟悉建材产品标准、积累了多种产品的生命周期数据,建立了建材产品的有毒有害物质数据库,在建材产品认证领域具有独特优势。中心编制了国内首批《生命周期评价技术规划文件—浮法玻璃》和《生命周期评价技术规划文件—金属复合装饰板材》,该标准基于LCA方法,依据ISO14025,与国际PCR的编制规则一致,可以实现国家互认,有力的推动了碳足迹认证在行业的实施,为开展建筑物碳足迹的研究和认证工作奠定了坚实的基础。4建立glp排放清单的方法减缓全球气候变暖的根本对策是全球参与控制温室气体向大气的排放量,为此,国内外政府及很多跨国公司已经向大型工厂、供应链甚至运输公司等提出了温室气体排放量化及报告要求,以作为其公司是否满足可持续发展目标评估所需,或是作为其选择供应商的环保及社会责任的绩效参考。供应链碳足迹控制等相关规定在不少国家已经成为法律,全球500强大企业要求旗下供应商公布碳排放资料,随着2008年BSI完成PAS2050以来,碳足迹已成为近期产业高度关切的议题。图1为企业现在或者今后面临的节能减碳趋势。国内,已有一些企业在企业社会责任报告(CSR)中报告其温室气体排放情况,但独立的企业温室气体清单报告以及温室气体管理体系建立较为鲜见。在欧美等有减排义务的国家,企业每年需要提交温室气体排放清单。随着低碳经济的快速发展,越来越多的企业主动要求编制温室气体排放清单。因为目前国际通用的GHG核算以LCA为基础,我国建材行业中开展LCA研究的产品有:钢铁行业、镀锌钢管与硬聚氯乙烯管、建筑陶瓷、铝、建筑保温隔热材料、塑料用品与木制用品、聚酯的生命周期评价、桥梁、水泥、塑料、金属复合材料如铝塑板、铜塑铝板和纯铜板、新型干法水泥、PE、PP、GPPS及PVC高分子材料、平板玻璃和乙烯等。这些都为建材企业GHG排放清单的编制和碳足迹以及环境声明的实施提供了很好的基础。我国建筑结构以钢筋混凝土为主,占80%以上,根据统计,国内每生产1kg水泥(包括水泥原料中碳酸盐分解、燃料燃烧和生产过程中水泥耗电)约排放1.12kgCO2,生产1kg钢锭,转炉炼钢工艺产生2.42kgCO2,电炉炼钢工艺产生1.25kgCO2。因此要减少二氧化碳排放量,建材方面的减排至关重要。只有了解实际的二氧化碳排放量,才能采取改进措施,只有正确的温室气体的计算、核查和验证法,才能体现改进的成果。依据世界资源研究所(WRI)和世界可持续发展工商理事会(WBCSD)《温室气体议定书企业核算与报告准则》和ISO14064,编制企业建立温室气体排放清单的方法见图5,主要步骤包括:建立组织边界、设定运营边界、选择基准年、确认与计算温室气体排放量(确认温室气体排放源、选择温室气体排放量计算方法、搜集活动数据和选择排放系数、采用相应的计算工具、将温室气体排放数据汇总)。图2企业建立GHG排放清单的方法其中,范畴1直接GHG排放(拥有或控制的排放源):电力、热力、蒸汽电力、热、蒸汽的生产,这些排放源自固定源,如锅炉、熔窑、燃料燃烧;物理或化学过程;原料、产品、废弃物与员工的交通运输,移动燃烧源的燃料燃烧。逸散性排放源,这类排放来自于故意的或非故意的释放,如接头、密接处、防漏填料等设备渗漏。自产电力的贩售不能扣除。范畴2:间接GHG排放(外购电力、热力、蒸汽),对企业而言,外购电力是最大的GHG排放源之一,也代表最重要的排放减量机会。不报告在输配线上损失的电,因为并不拥有或控制产生输配线损的输配系统。范畴3:除范畴1和范畴2之外的其他间接GHG排放。即企业上下游活动产生的其他间接排放以及与外包或者合同制造、租赁等相关的排放。不需要涉及针对所有产品与营运进行一个十分成熟的GHG生命周期分析。决定哪些范畴3是相关的:相对于范畴1和2,其排放量最大;增加企业GHG风险的exposure;主要的利害相关者认为重要(如,来自于客户、供应商、投资人等)存在潜在的排放减量机会,可有企业来掌握或受到企业影响。图4为建材企业建立GHG核查管理程序的范例:主要步骤为:产品碳足迹的计算(1)过程图:绘制产品生命周期的流程图。将生命周期涵盖阶段的不同,首先确认产品的对象是属于B2C(从摇篮到坟墓,包括原材料开采、生产制造、运输、使用、废弃),B2B(从摇篮到大门,从原材料开采到产品生产)(2)边界和优先序:确认边界,并进行下一步碳足迹计算,以帮助确定优先序。建立系统边界时应先寻求是否有根据ISO14025所制定的某个相关的产品种类规则(PCR)存在,如果适用,PCR规定的边界应成为该产品的系统边界,如果不适用,则应清晰的界定每个产品的系统边界及其依赖的各个流程。原则上被界定在系统边界中的所有排放都应列入计算,但为了避免过度资源的投入,且能够优先评价环境影响最大的排放源,而不是把时间花费在小的或非实质性(小于整个生命周期排放的1%)的贡献上。(3)数据收集:收集整个生命周期所有阶段的材料用量、活动和排放因子的数据。计算碳足迹需要两类数据:活动水平数据和排放因子。(4)数据计算:计算产品的碳足迹。目前碳足迹的计算方法大多采用活动数据乘以该活动的排放因子,再将初级或从数据和次级数据换算为GHG排放量。且应以产品每功能单位GHG排放量的形式记录。(5)不确定性:评价碳足迹分析的精确性。可使组织更了解自己所收集数据的质量。5以浮法玻璃和铝塑料薄膜为例，计算该产品的碳排放量5.1浮法玻璃浮法玻璃生产技术是目前平板玻璃生产技术中最大规模的机械化、自动化生产方法。5.1.1浮法玻璃的生命周期功能单位:生产1kg浮法玻璃。5.1.2浮法玻璃材料的生产本文界定浮法玻璃生命周期评价的系统边界从资源开采、原材料及辅料生产(含外购废玻璃原料的回收阶段)、能源生产、产品生产到产品出厂为止,并包含主要原材料的运输过程,即B2B(如图6所示)。浮法玻璃的LCA中包括的生产过程为(B2B):原材料生产(石英砂、白云石、纯碱等);原料废玻璃回收过程;辅料生产(N2、锡);能源生产(如重油、煤焦油、天然气、石油焦粉、煤气、电力);主要原料及能源的公路运输;浮法玻璃的生产。5.1.3浮法玻璃行业企业对比数据收集包括现场数据和背景数据。指产品生产阶段的清单数据,包括资源消耗、能源消耗和环境排放通过对国内浮法玻璃行业多家企业的调查结果平均,清单数据如下表2所示。(2)背景数据包括产品生产所需的原材料开采与能源生产的清单数据,以及原材料运输所需的公路运输清单数据。5.1.4计算碳积累利用eBalance软件,建立了浮法玻璃的生命周期模型并得到了计算结果。计算结果5.1.5浮法玻璃生命周期各阶段碳的排放各过程对不同环境指标的贡献量如下表4和图7所示:由表4和图7可知,浮法玻璃的生命周期中,浮法玻璃生产、纯碱生产和电力生产过程产生的二氧化碳较大,企业应主要在这三方面采取措施,减少二氧化碳排放。5.2彩色铝卷面层的焊接、金属结构复合过程铝塑板生产是将预热的聚乙烯作为芯层,在其两侧通过热熔型粘接树脂与彩色铝卷面层和经过涂装或未经过涂装的铝卷材底层通过加热加压粘接、复合而成的过程。功能单位:生产1万平方米外墙用、板材总厚度为4.16mm、单层铝板厚度为0.08mm的铝塑板,聚酯辊涂。5.2.1生命周期方案85.2.2金属复合装饰板的生产金属复合装饰板的生命周期系统边界为(B2B):从资源开采和能源生产到产品出厂为止,并包含主要原材料的运输过程(如图9所示)。本文界定金属复合装饰板的LCA中包括下列主要原料生产(金属卷材、塑料芯材);单元过程:其他原料生产(高分子粘结膜、塑料保护膜、树脂涂料)能源生产(电力、石油气);金属复合装饰板的生产。因数据缺失,未包括氟碳树脂涂料的生产过程5.2.3铝塑板实际生产数据数据收集包括现场数据和背景数据。现场数据指产品生产阶段的清单数据,包括资源消耗、能源消耗和环境排放。本研究收集了国内多家铝塑板企业的实际生产数据,平均处理后得到的典型清单如下表5所示。假设铝卷和聚乙烯芯材的运输距离为700km,运输方式为公路运输(10t载重货车)。(2)背景数据背景数据包括产品生产所需的原材料开采与能源生产的清单数据,以及原材料运输所需的公路运输清单数据。5.2.4计算碳积累利用eBalance软件,建立了铝塑板的生命周期模型并得到了计算结果。5.2.5贡献分析各过程对不同环境指标的贡献量如表7和图10所示:6描述方法和行为模式的建议6.1碳足迹标准法碳标志(Carbonlabel),可称为碳足迹标志(Carbonfootprintlabel)或是碳排放标志(Carbonemissionlabel),第一件以碳标志标示销售的产品是由英国碳基金在2006年推出的,近年来,许多国家制定了碳标志执行计划,通过碳标志制度,使得碳排放来源更透明,消费者能够有更多选择的余地,借此达到更大的减碳效益。目前国际推行碳标志的模式可分为四类:由政府发起、执行与推动的,如日本CarbonFootprintLabel、澳洲GreenhouseFriendlyLabel;由政府发起,由非营利机构执行,如英国CarbonTrust、韩国CoolLabel、泰国CarbonReductionLabel;政府发起,政府提供计算准则及资源,如法国EnvironmentalLabel、德国ProductCarbonFootprint;由非营利机构发起,如美国的CarbonLabels、CarbonfreeLabel、CarbonLabelforCalifornia等、加拿大CarbonCount、瑞士ClimatopLabels等。国际上碳足迹标示方法分为绝对值和相对值两种形式。(1)碳足迹绝对值依据完整的生命周期碳评价GHG排放总量,核查后并标示于产品(或包装)。(2)碳足迹减量相对值除标明碳排放量,要求厂商提出减量承诺。标识亦强调与传统产品比较时所减少的排放量。针对我国具体国情,我国应采用政府发起,由非营利机构执行的模式开展碳足迹认证制度,实行“产品验证+技术核查”的管理方式。建材行业应优先鼓励企业推动碳足迹减量标示,依据同一计量方法,评价同一产品前纵向的减碳成果,进而推广到基于相同功能单位、相同系统边界的可比的不同企业间的横向碳足迹绝对值标示,并配合政府制定相关激励政策,促进企业的良性竞争,增强产品的环境附加值。6.2建立碳足迹数据库国际实施的碳足迹与Ⅲ型环境声明具有最高的相似度(见图12),与环保标识和节能标识则有很大差异。我国建材行业开展碳足迹认证,最迫切解决的是编制产品的碳足迹计算指导规范文件,鼓励由政府支持并公告厂商、LCA专家和认证机构组成技术工作组,编制产品PCR,使碳足迹的计算有据可依,建立本土使用的、操作性强的建材产品碳足迹数据库,为评价建筑物的碳足迹奠定基础。目前,建材行业开展碳足迹的主要障碍有:(1)跨厂数据整合困难,难