生命周期評價(jià)在食品工業(yè)應(yīng)用的最新進(jìn)展

文/賈佳 通標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)服務(wù)(上海)有限公司

生命周期評價(jià)在食品工業(yè)應(yīng)用的最新進(jìn)展

文/賈佳 通標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)服務(wù)(上海)有限公司

食品工業(yè)是全球經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，近幾年隨著全球人口的不斷增長，食品作為剛性需求，并不受全球經(jīng)濟(jì)的影響，一直處于穩(wěn)定增長的狀態(tài)，而隨之帶來的環(huán)境影響也日益嚴(yán)重，例如資源占用，環(huán)境污染，能源消耗和人類健康的影響等等。由于各個(gè)國家或區(qū)域的食品工業(yè)結(jié)構(gòu)和發(fā)展水平的差異，使其產(chǎn)生的環(huán)境影響程度和類型也有所不同，因此采用生命周期評價(jià)的方法能應(yīng)地制宜地對各個(gè)國家或地區(qū)食品行業(yè)產(chǎn)生的環(huán)境影響進(jìn)行評估和量化，有助于政府制定出相應(yīng)的環(huán)境政策，進(jìn)而有效地引導(dǎo)各國家食品工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

什么是生命周期評價(jià)

生命周期評價(jià)（life cycle assessment,簡稱LCA）是對產(chǎn)品在生命周期中所產(chǎn)生潛在的環(huán)境影響進(jìn)行量化評估的工具，通常我們也將生命周期稱作“從搖籃到墳?zāi)埂?，包括產(chǎn)品的原材料獲取，加工制造，運(yùn)輸分銷，使用廢棄或循環(huán)利用等階段。

LCA研究包含以下4個(gè)階段。

如圖1所示，首先是目的與范圍的確定。這是LCA最重要的環(huán)節(jié)，直接影響了LCA評價(jià)結(jié)果的廣度和深度。LCA的目的,通常根據(jù)開展LCA研究的原因,研究結(jié)果的接收者以及是否用于對比論斷或向公眾發(fā)布來確定。LCA的范圍設(shè)定則考慮的因素會更多，其中最重要的兩個(gè)因素為功能單位和系統(tǒng)邊界。功能單位就是所選定的產(chǎn)品功能的量化表示，對于食品工業(yè)來說，大多數(shù)功能單位都以質(zhì)量或體積來表示，例如1t牛奶，一瓶500ml的PET瓶裝礦泉水。也有由于LCA目的設(shè)定，而選用營養(yǎng)價(jià)值，經(jīng)濟(jì)價(jià)值或者是土地面積等表示產(chǎn)品的功能單位。在理想狀況下,LCA通過模擬產(chǎn)品系統(tǒng)來開展，在建立產(chǎn)品系統(tǒng)時(shí)，宜使其邊界系統(tǒng)上的輸入和輸出均為基本流，即系統(tǒng)中資源的使用和向空氣，水體和土壤的排放物。但是食品的原材料大都來自于農(nóng)，林，牧，漁等行業(yè)，而這些行業(yè)受自然條件等因素的影響較多，具有很大的不確定性，因此當(dāng)食品加工企業(yè)進(jìn)行LCA研究時(shí)，可以根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定系統(tǒng)邊界，這是產(chǎn)品流也可以作為輸入輸出部分。

其次是清單分析。此階段是LCA中工作量最大時(shí)間花費(fèi)最長的階段。在清單分析過程中通過數(shù)據(jù)的收集和計(jì)算，以量化產(chǎn)品系統(tǒng)中相關(guān)的輸入和輸出。如果客戶和供應(yīng)商積極配合提供數(shù)據(jù)，能夠有效地減少項(xiàng)目花費(fèi)的時(shí)間。由于食品具有易腐敗的特性，在食品的運(yùn)輸分銷階段會有冷鏈的要求。與其他工業(yè)產(chǎn)品在運(yùn)輸上存在差異。同時(shí)一些半成品由于可選擇不同的加工方式，使其被消費(fèi)者購買后在享用的過程中所需要的能耗或材料消耗也有所不同。因此一個(gè)專業(yè)的食品行業(yè)生命周期數(shù)據(jù)庫對食品的環(huán)境影響的量化評估也是至關(guān)重要的。

第三是生命周期影響評價(jià)階段，該階段的目的是根據(jù)清單分析的結(jié)果對環(huán)境的潛在影響程度進(jìn)行評價(jià)。目前國際上主流且通用的生命周期影響評價(jià)的方法學(xué)有CML 2000，EDIP 2003，ReCiPe Midpoint/Endpoint等。在針對食品的生命周期影響評價(jià)時(shí)，應(yīng)該考慮食品安全的影響，如食品添加劑的使用，包裝中有毒有害物質(zhì)的遷移等等。

最后的生命周期解釋是綜合考慮清單分析和影響評價(jià)發(fā)現(xiàn)的一個(gè)階段。解釋階段的結(jié)果應(yīng)得出相應(yīng)的結(jié)論，對局限性作出解釋，以及提出建議。最好采取向決策者提交結(jié)論和建議的形式,幫助決策者了解產(chǎn)品在生命周期中每個(gè)階段的環(huán)境影響狀況，辨識改進(jìn)空間，在減少食品環(huán)境影響的同時(shí)，保證食品安全。

經(jīng)過上述四個(gè)階段，LCA結(jié)果應(yīng)用在企業(yè)層面,為進(jìn)行產(chǎn)品生態(tài)設(shè)計(jì),研發(fā)更加有益于環(huán)境的產(chǎn)品提供了有效的數(shù)據(jù)支持和評價(jià)方法.同時(shí)可以通過市場營銷的手段,宣傳產(chǎn)品的環(huán)境績效,樹立企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展形象.LCA可以幫助食品企業(yè)在產(chǎn)品研發(fā)時(shí)引入環(huán)境影響的因素,有利于提升成品的環(huán)境績效.在政府層面,LCA可以幫助制定食品行業(yè)的政策,宏觀規(guī)劃食品行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展.目前在歐美等國家已經(jīng)利用LCA的方法建立了很多產(chǎn)品的環(huán)境標(biāo)志或生態(tài)標(biāo)志等項(xiàng)目.通過這些項(xiàng)目,政府對各行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展進(jìn)行了積極的引導(dǎo).

生命周期評價(jià)在食品工業(yè)中的發(fā)展

LCA起源于二十世紀(jì)60年代末美國開展的資源與環(huán)境狀況分析（REPA）項(xiàng)目，最經(jīng)典的案例出自于食品工業(yè)，1969年由美國中西部資源研究所針對可口可樂的飲料包裝瓶進(jìn)行的研究。該研究從生產(chǎn)包裝瓶的原材料獲取到最終包裝瓶使用廢棄的整個(gè)過程進(jìn)行了全程跟蹤和定量分析，幫助可口可樂公司確定了使用塑料瓶比玻璃瓶對環(huán)境更加有益。經(jīng)過20多年的發(fā)展，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）于90年代末頒布了LCA相關(guān)一系列國際標(biāo)準(zhǔn)，在2006年該組織又將一系列標(biāo)準(zhǔn)合并，最終成為ISO14040《環(huán)境管理-生命周期評價(jià)的原則與框架》和ISO14044《環(huán)境管理-生命周期評價(jià)-要求和指南》，明確了LCA的方法學(xué)，對報(bào)告和鑒定性評審作出了具體的規(guī)定，而ISO14025《環(huán)境管理-環(huán)境標(biāo)志和聲明-Ⅲ型環(huán)境聲明原則和程序》的發(fā)布，將LCA方法學(xué)納入到環(huán)境標(biāo)志的范圍內(nèi)，使其得到了更廣泛的應(yīng)用。

目前研究機(jī)構(gòu)、食品企業(yè)和政府都在進(jìn)行各自的LCA研究。從不同層面推動(dòng)了食品工業(yè)LCA的發(fā)展。研究機(jī)構(gòu)對食品工業(yè)的LCA研究大多都很有前瞻性，站在產(chǎn)業(yè)發(fā)展的角度上進(jìn)行的。例如對乳品行業(yè)的研究顯示在農(nóng)場階段會產(chǎn)生最大的環(huán)境影響。Berlin對硬質(zhì)未熟奶酪的LCA研究顯示農(nóng)場階段在整個(gè)生命周期中對全球變暖的貢獻(xiàn)占比為94%，酸化為99%，富營養(yǎng)化為99%，而該產(chǎn)品的加工，運(yùn)輸，銷售，消費(fèi)者食用和最終廢棄階段貢獻(xiàn)了剩余部分的環(huán)境影響。在荷蘭，農(nóng)場生產(chǎn)的牛奶產(chǎn)生了50% NH3排放, 15%CO2排放, 48% CH4排放, 大約37%N2O排放和大約45%水體的富營養(yǎng)化。為減少這些環(huán)境影響,荷蘭政府和歐盟共同出臺了一些環(huán)境政策,使得農(nóng)場主不得不尋找一些手段減少富營養(yǎng)化和溫室氣體排放。荷蘭的一些研究機(jī)構(gòu)和大學(xué)對21家牛奶企業(yè)的有機(jī)牛奶和傳統(tǒng)牛奶進(jìn)行了LCA的研究，為探索農(nóng)場生產(chǎn)類型對環(huán)境的影響,為乳品業(yè)的環(huán)境政策提供一些數(shù)據(jù)支持，該研究結(jié)果顯示有機(jī)農(nóng)場生產(chǎn)每公斤牛奶的能源消耗和富營養(yǎng)化潛勢來看好于傳統(tǒng)農(nóng)場,而有機(jī)牛奶的酸化和全球暖化潛勢與傳統(tǒng)牛奶無明顯差異。通過這些研究,發(fā)現(xiàn)了牛奶生命周期中的環(huán)境影響熱點(diǎn),同時(shí)提出了一些減少環(huán)境影響的建議。吉林大學(xué)針對啤酒工業(yè)的包裝系統(tǒng)進(jìn)行LCA研究，旨在為消費(fèi)者，企業(yè)和政府提供所需的信息。該研究建立了啤酒包裝系統(tǒng)的環(huán)境影響評價(jià)模型，將酸化，富營養(yǎng)化，固體廢棄物，煙塵和粉塵以及全球暖化作為評價(jià)指標(biāo)，并確定五個(gè)評價(jià)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)人當(dāng)量值和權(quán)重。研究顯示：啤酒包裝系統(tǒng)對環(huán)境影響貢獻(xiàn)最大的影響因子依次為：富營養(yǎng)化，酸化，全球變暖、煙塵和粉塵及固體廢棄物。

近幾年，企業(yè)也紛紛開展LCA研究，在指導(dǎo)自身開發(fā)更加有益于環(huán)境的產(chǎn)品的同時(shí)，將產(chǎn)品的環(huán)境績效通過產(chǎn)品環(huán)境聲明（Environmental product declaration, EPD）的方式展示給客戶和消費(fèi)者。EPD就是將產(chǎn)品信息和環(huán)境績效簡明展示的工具，其最核心的基礎(chǔ)是LCA，同時(shí)只有經(jīng)過有資質(zhì)的第三方核查后才可以申請完成注冊。International EPD計(jì)劃就是根據(jù)ISO14025建立的III型環(huán)境標(biāo)志項(xiàng)目，目前已有來自全球26個(gè)國家的企業(yè)和機(jī)構(gòu)在該計(jì)劃下注冊EPD。該計(jì)劃現(xiàn)有13類產(chǎn)品種類規(guī)則（Product category rules, PCR），其中食品類分成了農(nóng)業(yè)園藝產(chǎn)品，牛乳雞蛋類，魚類及其他水產(chǎn)制品，肉類水果蔬菜食用油，乳蛋制品和飲料，共包含37個(gè)產(chǎn)品種類規(guī)則。已有眾多食品公司在International EPD平臺上完成了129項(xiàng)EPD注冊，如瑞典Lantm?nnen公司早在2008年發(fā)布了24款面粉類制品的EPD，意大利Granarolo S.p.A.乳品公司在自2014年起發(fā)布了8款產(chǎn)品（酸奶，黃油和奶酪）的EPD，這些EPD都公開在International EPD的官網(wǎng)上，方便消費(fèi)者和客戶的查詢和對比。另一方面由于LCA方法和III型環(huán)境標(biāo)志的計(jì)劃眾多，企業(yè)可能會面臨來自不同客戶的多種LCA評價(jià)的要求，同時(shí)面對各式各樣并不具備可比性的環(huán)境聲明，使得消費(fèi)者無法從中選擇出更加環(huán)境友好的產(chǎn)品。歐盟在2014年6月將15個(gè)食品和飲料類別納入了產(chǎn)品環(huán)境足跡(Product environmental footprint, PEF)第二階段試運(yùn)行項(xiàng)目中，包含啤酒，咖啡，酒類，食用油，柑桔，罐裝果蔬，乳制品，瓶裝水，魚類，肉類，意大利面，可食用動(dòng)物脂肪，茶葉和其他于食品和飲料相關(guān)的產(chǎn)品。此項(xiàng)目旨在歐盟建立統(tǒng)一的產(chǎn)品環(huán)境信息評價(jià)方法和環(huán)境標(biāo)志要求，幫助各成員國和企業(yè)進(jìn)行產(chǎn)品環(huán)境影響評價(jià)、展示和設(shè)立基準(zhǔn)，同時(shí)能更好地了解消費(fèi)行為，提供更明確地環(huán)境信息，避免企業(yè)的“漂綠行為”。

所面臨的問題及建議

LCA經(jīng)過了近半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，目前應(yīng)用比較成熟的領(lǐng)域就是綠色建筑評價(jià)體系。但由于各類行業(yè)都有自身的特性，各個(gè)地區(qū)和國家的能源結(jié)構(gòu)和資源配置情況又有所不同，因此LCA在以下方面還存在著較大的改善空間：1，方法學(xué)的完善，由于研究對象本身差異很大，因此LCA的方法學(xué)需要有針對性，同時(shí)隨著環(huán)境污染不斷加劇，許多地區(qū)都出現(xiàn)了新的污染問題，這就需要對LCA的評價(jià)指標(biāo)進(jìn)行進(jìn)一步的完善和更新。2，數(shù)據(jù)庫是LCA的基礎(chǔ)，但由于個(gè)地區(qū)和國家信息的開放性不同，數(shù)據(jù)收集的方式不同，使得數(shù)據(jù)庫的代表性也存在的一定的爭議。目前世界上數(shù)據(jù)含量最多的是瑞士LCI中心提供的Ecoinvent，包含了超過20000個(gè)數(shù)據(jù)量，代表了全球350個(gè)國家和地區(qū)[11]。而我國雖然已有眾多數(shù)據(jù)庫，但是在數(shù)據(jù)量還相對較少，而且數(shù)據(jù)大都來源于文獻(xiàn)資料和行業(yè)報(bào)告，缺乏實(shí)地調(diào)研的初級數(shù)據(jù)同時(shí)目前已有的數(shù)據(jù)庫中，針對食品工業(yè)特別是食品原材料的數(shù)據(jù)很少，因此LCA的數(shù)據(jù)庫還需要進(jìn)一步擴(kuò)充。3，產(chǎn)品種類規(guī)則的開發(fā)。食品工業(yè)由于和各個(gè)國家或地區(qū)的文化有大關(guān)系，因此在原料選用，加工方式上地域性差異較大，如果沒有比較全面的具有代表性的產(chǎn)品種類規(guī)則，這直接影響到產(chǎn)品LCA結(jié)果的可比較性，對LCA的市場營銷的應(yīng)用也收到了許多限制。

結(jié)論

綜上所述，食品關(guān)系到國計(jì)民生的問題，食品工業(yè)健康有序地發(fā)展，對國家安全和穩(wěn)定起到了至關(guān)重要的作用。LCA作為全球公認(rèn)的環(huán)境影響評價(jià)方法，如果能導(dǎo)入到食品工業(yè)，可以幫助政府制定出更符合國情和當(dāng)?shù)仫嬍澄幕恼?，為企業(yè)實(shí)現(xiàn)綠色營銷，開發(fā)生態(tài)友好產(chǎn)品提供一個(gè)有效的工具，因此完善食品工業(yè)LCA方法學(xué)和PCR，建立食品工業(yè)數(shù)據(jù)庫迫在眉睫。