基于全生命周期的秸稈家具產(chǎn)品碳足跡體系研究

顧 藝 陳 健 Gu Yi& Chen Jian

(1.2 同濟(jì)大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院，上海 200092)

基于全生命周期的秸稈家具產(chǎn)品碳足跡體系研究

顧 藝1陳 健2Gu Yi1& Chen Jian2

(1.2 同濟(jì)大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院，上海 200092)

對于我國當(dāng)前經(jīng)濟(jì)發(fā)展中，家具行業(yè)多提倡綠色經(jīng)濟(jì)，以環(huán)保設(shè)計(jì)理念融入到家居家具產(chǎn)品生產(chǎn)中，可以降低環(huán)境危害影響，降低資源能耗，實(shí)現(xiàn)秸稈家具產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。研究秸稈家具產(chǎn)品碳足跡體系,以全生命周期方法為基礎(chǔ)，建立秸稈家具的碳足跡認(rèn)證體系，可以有效衡量秸稈家具生產(chǎn)過程中排放溫室氣體含量，定量計(jì)算碳足跡，量化分析秸稈家具低碳評價(jià)指標(biāo),以優(yōu)化提升整個(gè)秸稈家具產(chǎn)業(yè)技術(shù)進(jìn)步。本文基于全生命周期法，根據(jù)碳足跡評估核算理論，以秸稈家具產(chǎn)品為案例，對其碳足跡體系進(jìn)行分析評估。

秸稈家具；碳足跡；全生命周期；可持續(xù)發(fā)展

隨著我國氣候問題的影響，在家具生產(chǎn)領(lǐng)域，創(chuàng)新開發(fā)生產(chǎn)秸稈家具產(chǎn)品，不僅可以減少秸稈燃燒污染，也可以重復(fù)利用秸稈資源，降低二氧化碳排放，實(shí)現(xiàn)綠色經(jīng)濟(jì)，且對秸稈家具產(chǎn)品進(jìn)行“碳足跡”體系研究工作，衡量秸稈家具產(chǎn)品生產(chǎn)中排碳對氣候變化的影響，對于家具企業(yè)的節(jié)能減排有著重要的指導(dǎo)意義。

1 淺析秸稈家具產(chǎn)品

我國是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國，每年農(nóng)作物的秸稈產(chǎn)量可達(dá)到7億多噸，基于當(dāng)代資源環(huán)保意識，并且由于在農(nóng)作物秸稈中富含礦物質(zhì)，在家具制造行業(yè)中，采用秸稈替代木材原料，有效緩解我國森林資源短缺的困境。秸稈家具產(chǎn)品，就是在家具制造中以秸稈制成人造板，并以該秸稈產(chǎn)品設(shè)計(jì)制成現(xiàn)代家具。在綠色設(shè)計(jì)層面，秸稈家具核心思想就是要變廢為寶，在實(shí)際應(yīng)用中，秸稈家具產(chǎn)品已顯現(xiàn)出巨大的環(huán)境社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益[1]。秸稈在生長過程中，吸收大量空氣中的二氧化碳,形成碳儲(chǔ)存,降低碳排放總量，對于家具產(chǎn)品質(zhì)量提升有重要影響。針對秸稈家具產(chǎn)品是否低碳，是否能夠滿足家具的“綠色要求”，就應(yīng)該秸稈家具產(chǎn)品進(jìn)行科學(xué)的分析、評價(jià)方法，選擇合適的評價(jià)方法，對秸稈家具產(chǎn)品進(jìn)行評價(jià)分析[2]。秸稈家具產(chǎn)品不僅可以滿足家具使用功能，同時(shí)采取秸稈結(jié)構(gòu)的人造板替代木質(zhì)材料的家具產(chǎn)品，秸稈中以異氰酸酯(MDI)樹脂為膠粘劑，秸稈家具產(chǎn)品充分利用可再生資源，是綠色無污染的新材料。

2 進(jìn)行全生命周期秸稈家具碳足跡體系研究的必要性

2.1 碳足跡體系研究的必要性

產(chǎn)品碳足跡，針對某產(chǎn)品全生命周期中，對其原材料生產(chǎn)、分銷、使用、處置等階段，排放的各種溫室氣體(GHG)，如二氧化碳、甲烷、氮氧化物、氫氟碳化物、全氟化物、六氟化硫進(jìn)行產(chǎn)品碳足跡體系研究。秸稈家具進(jìn)行碳足跡研究，通過量化評估分析的方法，揭示秸稈終端家具產(chǎn)品含有的綠色屬性，是衡量低碳設(shè)計(jì)及產(chǎn)品改進(jìn)的指標(biāo)[3]。對于秸稈家具產(chǎn)品實(shí)施碳足跡認(rèn)證，使家具行業(yè)采用節(jié)能環(huán)保技術(shù),通過對秸稈家具產(chǎn)品碳足跡進(jìn)行核算,家具生產(chǎn)企業(yè)可以了解秸稈家具產(chǎn)品在整個(gè)生命周期中的熱源排放,從而可以制定出相應(yīng)的降耗減排計(jì)劃,促使家眷企業(yè)提高其生產(chǎn)效率，實(shí)施碳足跡體系檢查，可以很大程度上提高中國家具出口市場，減少資源消耗。

2.2 全生命周期必要性

生態(tài)足跡的概念基礎(chǔ)的碳足跡，在秸稈家具產(chǎn)品碳足跡體系研究中，由于不同企業(yè)生產(chǎn)工藝千差萬別，使得家具碳足跡核算過程出現(xiàn)弊端，故此基于全生命周期方法，在全生命周期方法中，對于秸稈家具產(chǎn)品碳足跡體系研究中，制定一個(gè)進(jìn)度安排，預(yù)先計(jì)劃進(jìn)度，識別和監(jiān)控關(guān)鍵路徑，然后任務(wù)工作量，分資源，制定進(jìn)度時(shí)序[4]。在全生命周期碳足跡探究中，可以對于其不確定的事件或情況，將會(huì)對項(xiàng)目目標(biāo)產(chǎn)生不確定的影響，識別碳足跡體系研究中出、主要的風(fēng)險(xiǎn)，并且完成風(fēng)險(xiǎn)分類以后，接受風(fēng)險(xiǎn)，緩解和降低風(fēng)險(xiǎn)，規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，轉(zhuǎn)移風(fēng)險(xiǎn)[5]。家具產(chǎn)品碳足跡研究中，由于家具產(chǎn)品涉及材料品種多，生產(chǎn)過程復(fù)雜,企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化、機(jī)械化程度差別，因此，應(yīng)該建設(shè)家具碳標(biāo)簽認(rèn)證制度,基于全生命周期開展碳足跡體系研究工作。

3 全生命周期下秸稈家具產(chǎn)品碳足跡體系研究步驟

通過計(jì)算分析碳足跡的方法，一直都是用來評價(jià)家具產(chǎn)品碳排放的有效辦法，可以通過對秸稈家具產(chǎn)品的全生命周期進(jìn)行碳足跡評估，就可以為秸稈家具產(chǎn)品生產(chǎn)提出科學(xué)有效的減排方案，為提升產(chǎn)品質(zhì)量提供參考依據(jù)。

3.1 啟動(dòng)秸稈家具產(chǎn)品碳足跡研究項(xiàng)目

在碳足跡體系研究中，可以根據(jù)產(chǎn)品生產(chǎn)整個(gè)過程中的溫室氣體排放量，依據(jù)個(gè)人碳足跡、產(chǎn)品碳足跡以及企業(yè)碳足跡等多個(gè)角度，研究全生命周期產(chǎn)品碳足跡。同樣，在全生命周期碳足跡體系實(shí)際研究之中，啟動(dòng)項(xiàng)目，設(shè)定目標(biāo)，選擇產(chǎn)品，并且由產(chǎn)品供應(yīng)商參與，開啟研究項(xiàng)目[6]。在碳足跡全生命方法研究中，有采取“自下而上”的模型，其主要就是以過程分析作為基礎(chǔ)進(jìn)行項(xiàng)目分析；同時(shí)，還有一種“自上而下”模型結(jié)構(gòu)，主要將產(chǎn)品生產(chǎn)的投入產(chǎn)出作為分析中的切入重點(diǎn)。建立生產(chǎn)流程圖，確定計(jì)算邊界，收集數(shù)據(jù)，計(jì)算碳排放量，檢驗(yàn)不確定度（如圖1）。

圖1 過程圖

基于全生命周期項(xiàng)目研究，應(yīng)用自底向上方法，細(xì)分待開發(fā)的秸稈家具產(chǎn)品碳足跡，直到可以將其每一個(gè)子任務(wù)，都能夠明確其開發(fā)工作量為止，然后可以把它們的工作量加起來，得到秸稈家具產(chǎn)品碳足跡的總工作量。該方法的優(yōu)點(diǎn)是，可以提出各個(gè)部分估算的準(zhǔn)確性，足以實(shí)現(xiàn)碳足跡體系研究需求。通過對各類秸稈家具產(chǎn)品中，假設(shè)采用一致的數(shù)據(jù)源作為邊界條件，比較分析其全生命周期的碳足跡差異，根據(jù)原料選擇等多角度減少GHG排放。由供應(yīng)商參與，了解秸稈家具產(chǎn)品的全周期以及收集數(shù)據(jù)，由秸稈家具產(chǎn)品的制造企業(yè)以及秸稈人造板制造企業(yè)、物流企業(yè)共同參與，進(jìn)行秸稈家具產(chǎn)品碳足跡體系研究工作。

3.2 構(gòu)建秸稈家具產(chǎn)品碳足跡

這是第二階段,主要繪制過程圖，實(shí)施邊界審查，確定優(yōu)先序，數(shù)據(jù)搜集，碳足跡計(jì)算，不確定性檢查[7]。采用過程分析法,即以過程分析為基本出發(fā)點(diǎn),根據(jù)生命周期清單，應(yīng)用過程分析全生命周期評價(jià)法，建立生命周期流程圖，盡可能將產(chǎn)品生命周期涉及原料列出，確定組織邊界與營運(yùn)邊界，收集產(chǎn)品生命周期涵蓋所有物質(zhì)排放因子，應(yīng)是初級數(shù)據(jù)。

首先，繪制秸稈家具產(chǎn)品碳足跡圖，要知道在秸稈家具產(chǎn)品碳足跡的計(jì)算過程之中，應(yīng)用碳足跡圖，可以根據(jù)其提供的計(jì)算起點(diǎn)，指導(dǎo)收集全生命周期數(shù)據(jù)，為計(jì)算秸稈家具產(chǎn)品的碳足跡提供參考（如圖2）。

圖2 碳足跡圖

對于全生命周期秸稈家具產(chǎn)品的碳足跡研究之中，可以采用商業(yè)生產(chǎn)到消費(fèi)者的模式，以及集合商品評價(jià)，從秸稈家具產(chǎn)品原材料，通過秸稈家具產(chǎn)品制造、分銷、零售，到秸稈家具產(chǎn)品消費(fèi)者使用，以及秸稈家具產(chǎn)品最終處置利用進(jìn)行研究。

其次，確定秸稈家具產(chǎn)品碳足跡評價(jià)邊界定義基于全生命周期中，碳足跡系統(tǒng)邊界，確定秸稈家具產(chǎn)品碳足跡計(jì)算范圍，評估秸稈家具產(chǎn)品生命周期階段。其邊界為：秸稈板生產(chǎn)制造邊界，各階段運(yùn)輸邊界，秸稈家具制造邊界，秸稈家具銷售邊界，生產(chǎn)余料邊界，秸稈家具回收處置邊界；可以應(yīng)用估值的方式、行業(yè)數(shù)據(jù)以及搜索同類產(chǎn)品方式，確定好秸稈家具產(chǎn)品碳足跡的評價(jià)邊界范圍。

再有，就是進(jìn)行秸稈家具產(chǎn)品原材料采集，在計(jì)算秸稈家具產(chǎn)品碳足跡中，需要活動(dòng)水平數(shù)據(jù)和排放因子。由于秸稈家具產(chǎn)品會(huì)存在跨廠數(shù)據(jù)整合困難,難以動(dòng)態(tài)管理；秸稈家具產(chǎn)品生產(chǎn)線多、產(chǎn)品多，排放量化基準(zhǔn)資料缺乏,難以落實(shí)執(zhí)行碳足跡核查數(shù)據(jù)收集工作。故此建設(shè)秸稈家具產(chǎn)品碳排放數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)庫，合理選擇秸稈家具產(chǎn)品數(shù)據(jù)種類，提高秸稈家具產(chǎn)品全生命周期數(shù)據(jù)采集質(zhì)量，將全生命周期這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成溫室氣體排放量，存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫中，進(jìn)行收集整理。

3.3 評估計(jì)算全生命周期秸稈家具產(chǎn)品碳足跡

針對全生命周期碳足跡直接排放，將碳元素的燃燒視為完全燃燒，根據(jù)碳元素守恒法，計(jì)算CO2排放量，分析計(jì)算研究對象的全生命周期中的碳排放，計(jì)算碳足跡。秸稈家具產(chǎn)品碳足跡計(jì)算中，根據(jù)碳足跡“質(zhì)量平衡”，在秸稈家具產(chǎn)品碳足跡評價(jià)邊界內(nèi)，確保定義的輸入、輸出以及廢物流被計(jì)入，在全生命周期方法基礎(chǔ)上，計(jì)算每個(gè)子系統(tǒng)邊界碳排放。同樣，在計(jì)算全生命周期內(nèi)秸稈家具的碳足跡時(shí)，可根據(jù)產(chǎn)品全生命周期的過程圖，根據(jù)產(chǎn)品的邊界子系統(tǒng)編號，逐步計(jì)算每項(xiàng)生命周期內(nèi)活動(dòng)的碳足跡范圍。計(jì)算秸稈運(yùn)輸?shù)呐欧帕恐?，每次運(yùn)輸?shù)目偱欧帕繛?00千克，每噸秸稈的排放量為10千克，每立方秸稈的排放量為16千克，可以對于其計(jì)算出的每個(gè)邊界排放量進(jìn)行分析，計(jì)算碳足跡。

考慮秸稈家具產(chǎn)品在其全生命周期內(nèi)的碳存儲(chǔ)，故此植物碳材料組成的秸稈家具產(chǎn)品，存儲(chǔ)碳在生長過程中，也會(huì)中從大氣中去除GHG，同時(shí)在一年內(nèi)，秸稈家具加工制造過程中，可清除50%以上植物碳。秸稈家具碳足跡計(jì)算中，應(yīng)該從全生命周期角度進(jìn)行計(jì)算，秸稈家具產(chǎn)品碳足跡計(jì)算公式為：

其中，S為秸稈家具產(chǎn)品在其全生命周期內(nèi)碳存儲(chǔ)量，計(jì)算秸稈家具產(chǎn)品碳足跡。同時(shí)，秸稈家具產(chǎn)品碳足跡體系研究中，也可以對全生命周期內(nèi)的秸稈家具產(chǎn)品進(jìn)行碳足跡不確定性檢查，通過碳足跡不確定檢查，最小化秸稈家具產(chǎn)品碳足跡計(jì)算不確定性，優(yōu)化秸稈家具產(chǎn)品碳足跡計(jì)算模型，細(xì)化秸稈家具碳足跡計(jì)算過程，可以聘請專家評審碳足跡體系研究結(jié)果，優(yōu)化秸稈家具產(chǎn)品碳足跡結(jié)果。

4 分析秸稈家具產(chǎn)品碳足跡體系研究結(jié)果

在秸稈家具產(chǎn)品碳足跡體系研究中，可以根據(jù)全局全生命周期的視角，評價(jià)秸稈家具產(chǎn)品碳足跡體系。能夠根據(jù)上面得到的秸稈家具產(chǎn)品碳足跡評價(jià)，計(jì)算秸稈家具產(chǎn)品的碳足跡，使研發(fā)秸稈家具企業(yè)能直觀全面的掌握產(chǎn)品生產(chǎn)碳含量，在其生命周期的各階段內(nèi)GHG排放來源，從而強(qiáng)化家具綠色設(shè)計(jì)制造方法。

分析秸稈家具碳足跡影響因素,通過比較不同企業(yè)秸稈家具產(chǎn)品設(shè)計(jì)、材料選擇、結(jié)構(gòu)形式、生產(chǎn)工藝、等因素,分析其對于產(chǎn)品碳足跡影響程度,強(qiáng)化秸稈家具降低碳排放的措施。產(chǎn)品碳足跡計(jì)算完成后,還需要對秸稈家具產(chǎn)品碳足跡整個(gè)過程進(jìn)行檢查,對秸稈家具產(chǎn)品碳足跡計(jì)算中的不確定性，有利于秸稈家具產(chǎn)品企業(yè)真正認(rèn)識到產(chǎn)品碳排影響,并優(yōu)化秸稈家具產(chǎn)品生產(chǎn)流程,降低秸稈家具產(chǎn)品整個(gè)供應(yīng)鏈中的二氧化碳排放量。對秸稈家具產(chǎn)品全周期中每個(gè)節(jié)點(diǎn)碳量進(jìn)行統(tǒng)計(jì),建立統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫,核算碳足跡，降低秸稈家具產(chǎn)品成本,增強(qiáng)秸稈家具產(chǎn)品市場競爭力,提升秸稈家具產(chǎn)品質(zhì)量。

5 結(jié)論

綜上所述，基于全生命周期方法，研究秸稈家具產(chǎn)品的碳足跡，可以給家具生產(chǎn)企業(yè)提供有效核算秸稈家具生產(chǎn)階段碳排放的方法，同時(shí)也可以更加直觀的使消費(fèi)者了解產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的碳排放量,從而促進(jìn)綠色消費(fèi)與企業(yè)綠色生產(chǎn)的互動(dòng)，規(guī)范家具產(chǎn)品生產(chǎn)消費(fèi)市場經(jīng)濟(jì)，促使家具行業(yè)采用節(jié)能環(huán)保技術(shù), 促進(jìn)家具行業(yè)節(jié)能減排,從而使家具生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)可以走上低碳的可持續(xù)發(fā)展道路，大力推廣應(yīng)用秸稈家具產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)環(huán)保與節(jié)能的雙向經(jīng)濟(jì)提升，具有使用研究價(jià)值。

（責(zé)任編輯：黃 炎）

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Analysis of Carbon Footprint System in Straw-Furniture Based on Product Life Cycle

Nowadays,the concept of Green Design was appreciated in the furniture industry and the Design for Environment Protection,concept,also was adopted into the production of furniture, which could minimize the effect of environment pollution and reduce the energy consumption to develop sustainably the furniture industry in current economic development. Research on the carbon footprint system of the straw-furniture is based on the way of product life cycle. Establishing the certifi cation system of the carbon footprint could measure effectively the greenhouse gas emission from the production process of the straw-furniture ,calculate quantitively the carbon footprint and analyze quantitively the carbon evaluation index of the straw-furniture to improve the technology in straw-furniture industry.In this essay,the author made case analysis of the straw-furniture and evaluation about the carbon footprint system based on the product life cycle and the theory of calculating the carbon footprint.

Straw-Furniture; Carbon Footprint; The Product Life Cycle; Sustainable Development

TS664.01

A

1006-8260(2015)01-0026-02

上海市教育委員會(huì)“顧藝-2013年度上海高校中青年教師國外訪學(xué)進(jìn)修計(jì)劃”項(xiàng)目；上海市教育委員會(huì)科研創(chuàng)新項(xiàng)目（編號：14YS117)