基于PAS2050規(guī)范的綠茶生產(chǎn)中碳排放分析

摘要：針對四川省茶葉企業(yè)兩條扁形芽茶常用機(jī)制生產(chǎn)線，按照PAS2050規(guī)范，用LCA方法研究綠茶生產(chǎn)的碳排放，確定生命周期，繪制生命周期圖，并比較不同機(jī)制生產(chǎn)線碳排放量，確定碳排放關(guān)鍵點(diǎn)，提出降低碳排放的路徑。結(jié)果表明，綠茶加工過程中發(fā)熱機(jī)械設(shè)備能源消耗是碳排放的關(guān)鍵點(diǎn)，比較兩條生產(chǎn)線不同能源碳排放量，提出改善能源消耗結(jié)構(gòu)、使用清潔能源促進(jìn)綠茶的低碳生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：PAS2050規(guī)范；綠茶生產(chǎn)；碳排放；扁形芽茶；機(jī)制生產(chǎn)

中圖分類號：X322；TS272.5+1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：0439-8114（2016）03-0608-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.03.015

Analysis on Carbon Emissions of Green Tea Production According to PAS2050

CHENG Zhou1，LIAO Qian2

（1.Yibin Vocational and Technical College， Yibin 644003， Sichuan， China；2. Yibin City Agricultural Bureau，Yibin 644000，Sichuan，China）

Abstract： Based on two common production lines in flat tea mechanism of tea enterprises in Sichuan province，according to PAS2050 and using the theory of life cycle assessment，the carbon emissions in green tea production was analyzed to quantify and draw the life cycle，and then through comparing carbon emissions of the production lines in different mechanisms，the key points of the carbon emissions were locked and the strategies of carbon emissions reduction were put forward. The results showed that，the key points of carbon emissions laid in the energy consumption of heating machinery and equipment in green tea processing，compared with the carbon emissions of different energies in two production lines，it was suggested to make improvement of the energy consumption structure and make use of clean energy for promoting the low carbon production of green tea.

Key words：PAS2050；green tea production；carbon emission；flat tea；mechanism production

茶葉是世界上廣泛消費(fèi)的飲料，品類繁多，從手工生產(chǎn)到機(jī)械加工，能源消耗日益增多。由于包括CO2在內(nèi)的溫室氣體主要來源于能源消耗，茶葉生產(chǎn)機(jī)械化消耗能源較多，而因此引致碳排放量情況尚不明確。茶葉產(chǎn)品在提高質(zhì)量的同時，生產(chǎn)環(huán)節(jié)的環(huán)保要求也日益增加。英國碳基金推出的碳標(biāo)簽，將產(chǎn)品從原料、制造、儲備、廢棄到回收全過程所排放的溫室氣體（GHG）用量化指數(shù)標(biāo)簽標(biāo)明產(chǎn)品全生命周期的碳足跡[1]。進(jìn)入21世紀(jì)，美國、日本等國開始在食品上加貼碳標(biāo)簽，食品的低碳生產(chǎn)和消費(fèi)逐漸成為趨勢。

產(chǎn)品碳足跡是低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要命題，是對產(chǎn)品從原材料開采、運(yùn)輸、生產(chǎn)加工、使用、廢物處理等整個生命周期碳排放的研究和評價[2]。英國標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會（BSI）2008年發(fā)布的產(chǎn)品碳足跡標(biāo)準(zhǔn)和其生命周期評估（LCA）方法，規(guī)范了對某個企業(yè)的一個具體產(chǎn)品從原材料到產(chǎn)品報廢整個生命周期所排放的二氧化碳總量的評估方法[3]。世界可持續(xù)發(fā)展工商理事會（WBCSD）和世界資源機(jī)構(gòu)（WRI）發(fā)起溫室氣體排放盤查議定書（GHG protocol），將企業(yè)的碳排放劃分為3個范圍，即范圍Ⅰ生產(chǎn)直接排放，范圍Ⅱ外購能源，范圍Ⅲ企業(yè)外購材料、廢物處理等環(huán)節(jié)的間接排放。

本研究按照PAS2050規(guī)范，在碳排放的3個范圍中，用LCA方法研究計量綠茶生產(chǎn)的碳排放。

1 綠茶生產(chǎn)概況及生命周期

1.1 綠茶生產(chǎn)概況

綠茶是中國主要消費(fèi)的茶類（表1），加工方法豐富、成熟。綠茶花色品種繁多，工藝復(fù)雜，不同類型綠茶的加工工藝有一定的差別，同類型往往也有不同的機(jī)械加工組合。扁形芽茶是一種在中國廣為消費(fèi)的優(yōu)質(zhì)綠茶，深受大眾喜愛。近10年來四川大力發(fā)展綠茶生產(chǎn)，特別是扁形芽茶的生產(chǎn)已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了從手工生產(chǎn)到機(jī)械加工的轉(zhuǎn)化，能源消耗也增多。本研究選擇扁形優(yōu)質(zhì)綠茶為研究對象，針對四川省常用機(jī)制生產(chǎn)線探討碳排放問題。

1.2 研究對象

扁形綠茶的加工工藝流程繁多，各生產(chǎn)廠家的生產(chǎn)機(jī)械配套復(fù)雜，但所選擇的鮮葉原料和成品品質(zhì)基本相似，因此，選擇四川省具有代表性的兩條生產(chǎn)線作比較研究。

1）工藝流程：鮮葉-攤放-殺青-攤涼-理?xiàng)l-攤涼-做形（壓扁）-攤涼-去毫-干燥。

生產(chǎn)線Ⅰ的機(jī)械設(shè)備配套：6CST-70型滾筒連續(xù)殺青機(jī)（天然氣），6CLZ-600型往復(fù)理?xiàng)l機(jī)（電熱），6CHT-80型自動連續(xù)烘干機(jī)（天然氣）。

生產(chǎn)線Ⅱ的機(jī)械設(shè)備配套：6CST-60型滾筒連續(xù)殺青機(jī)（燃煤），6CLZ-80/12型振動理?xiàng)l機(jī)（電熱），6CH-16型自動連續(xù)烘干機(jī)（燃煤）。

2）主要技術(shù)參數(shù)

殺青技術(shù)參數(shù)：溫度140～160 ℃（進(jìn)料口一側(cè)筒體內(nèi)空氣溫度），時間55～65 min。程度以殺勻殺透殺香為原則，不出現(xiàn)焦尖、爆點(diǎn)、紅變現(xiàn)象，含水量降至60%左右；葉質(zhì)變軟，失去光澤，香氣顯露，手捏不黏。殺青后殺青葉用風(fēng)扇快速冷卻，攤放至水分重新分布均勻。理?xiàng)l造型技術(shù)參數(shù)見表2。

去毫技術(shù)參數(shù)：去毫技術(shù)參數(shù)為脫毫?xí)r間10 min、鍋槽溫度60 ℃（槽底空氣溫度）、振動頻率120 r/min。

干燥技術(shù)參數(shù)：加工過程中對在制品含水量的控制，不同茶葉企業(yè)采取的方法有一定的區(qū)別，常用是以烘代炒方式來完成制品水分的散失，因此干燥機(jī)械的使用較為靈活。干燥機(jī)械的風(fēng)溫為90～140 ℃、干燥時間為3～10 min。

2 綠茶生產(chǎn)碳排放及關(guān)鍵點(diǎn)

2.1 生命周期與研究界定

單位界定為1 kg綠茶，研究區(qū)域?yàn)閺纳a(chǎn)資料投入到綠茶成品出廠為止。涉及生產(chǎn)原料投入、能源消耗等企業(yè)內(nèi)部生產(chǎn)各環(huán)節(jié)，包括綠茶車間加工、內(nèi)部運(yùn)輸和固液態(tài)廢物處理等生產(chǎn)環(huán)節(jié)的碳排放。見圖1。

根據(jù)LAC方法來確定茶葉產(chǎn)品的生命周期并可確定最應(yīng)改進(jìn)環(huán)境影響的部分，綠茶產(chǎn)品的生命周期應(yīng)包括農(nóng)業(yè)種植-采摘鮮葉-運(yùn)輸鮮葉-車間加工-包裝運(yùn)輸-零售-最終消費(fèi)-廢物處理等環(huán)節(jié)。研究表明食物最終消費(fèi)和廢物處理環(huán)節(jié)的環(huán)境影響均小于生產(chǎn)環(huán)節(jié)[4-6]，產(chǎn)品運(yùn)輸分發(fā)環(huán)節(jié)的碳排放也僅占食品碳足跡的3%[7]。因此，綠茶產(chǎn)品碳排放的研究重點(diǎn)評估其生產(chǎn)環(huán)節(jié)的環(huán)境影響。

2.2 生產(chǎn)碳排放計量

在碳排放的3個范圍中，將綠茶生產(chǎn)碳排放計量分為范圍Ⅰ、范圍Ⅱ、范圍Ⅲ。其中范圍Ⅰ是茶葉生產(chǎn)企業(yè)綠茶生產(chǎn)的直接碳排放，包括加熱設(shè)備能源消耗所產(chǎn)生的碳排放、廠內(nèi)運(yùn)輸設(shè)備能源消耗所產(chǎn)生的碳排放、處理固液體廢物產(chǎn)生的碳排放等；范圍Ⅱ是生產(chǎn)企業(yè)外購的網(wǎng)電產(chǎn)生的間接碳排放；范圍Ⅲ是茶葉生產(chǎn)企業(yè)外購生產(chǎn)資料和成品出廠后的運(yùn)輸、消費(fèi)和廢物處理的間接碳排放。本研究碳排放僅限于范圍Ⅰ和范圍Ⅱ。

2.3 確定生產(chǎn)碳排放

通過計量茶葉企業(yè)綠茶生產(chǎn)各環(huán)節(jié)中碳排放的貢獻(xiàn)率，比較不同生產(chǎn)線碳排放數(shù)據(jù)，確定碳排放關(guān)鍵點(diǎn)，為低碳茶業(yè)和茶葉生產(chǎn)企業(yè)針對性地清潔生產(chǎn)和實(shí)施低碳技術(shù)創(chuàng)新提供數(shù)據(jù)支撐。

3 計算結(jié)果與分析

3.1 兩條生產(chǎn)線單位產(chǎn)品能源消耗

兩條生產(chǎn)線的能源消耗情況見表3。

由表3可見，生產(chǎn)線Ⅰ加工1 kg扁形茶總消耗電0.92 kW·h和天然氣1.12 m3。生產(chǎn)線Ⅱ加工1 kg扁形茶總消耗煤1.68 kg和電0.96 kW·h。

3.2 單位產(chǎn)品范圍Ⅰ的碳排放量計量

3.2.1 加熱設(shè)備能源消耗所產(chǎn)生的碳排放 綠茶生產(chǎn)中加熱設(shè)備在工作過程中消耗固定能源會排放溫室氣體，將溫室氣體排放量乘以全球變暖潛能值（GWP），折算為二氧化碳當(dāng)量（CO2e），即得到碳排放量。固定能源碳排放系數(shù)參照IPCC2006數(shù)據(jù)，CO2、CH4和N2O的排放系數(shù)按照IPCC2006中各排放系數(shù)的95%信賴區(qū)間下限計算的出排放系數(shù)，結(jié)合中國燃料熱值見表4。單位綠茶產(chǎn)品GHG計算公式如下：

GHG（CO2e）=CO2（CO2e）+CH4（CO2e）+N2O（CO2e）；CO2（CO2e）=P×q×A×a；CH4（CO2e）=P×q×B×b；N2O（CO2e）=P×q×C×c。

式中，GHG（CO2e）為加熱設(shè)備固定能源消耗產(chǎn)生的碳排放量CO2e，單位kg。CO2（CO2e）、CH4（CO2e）、N2O（CO2e）分別是CO2、CH4、N2O排放折算的碳當(dāng)量CO2e，單位kg；P為不同能源熱值；q為實(shí)際測量加工1kg干茶能源消耗值；A、B、C分別是CO2、CH4、N2O按照IPCC2006中各排放系數(shù)的95%信賴區(qū)間下限計算的出排放系數(shù)；a、b、c分別是CO2、CH4、N2O溫室氣體的GWP。具體情況見表4、表5。

3.2.2 廠內(nèi)運(yùn)輸設(shè)備能源消耗所產(chǎn)生的碳排放 綠茶生產(chǎn)企業(yè)占地面積較小，加工過程中在制品的轉(zhuǎn)移主要是人工完成，未使用能源消耗的運(yùn)輸工具。

3.3 單位產(chǎn)品范圍Ⅱ的碳排放計量結(jié)果

企業(yè)外購網(wǎng)電的碳排放量通過單位產(chǎn)品的電力消耗量乘以發(fā)電產(chǎn)生相應(yīng)的碳排放系數(shù)而得到。計算公式為：

GHG（CO2e）=q×D。q為實(shí)際測量加工1 kg干茶電量消耗值；D為外購電力CO2e排放系數(shù)。

計算得到原燃物料為電力時，CO2e排放系數(shù)為0.62 kg/（kW·h）。

3.4 單位產(chǎn)品碳排放

綜合范圍Ⅰ和范圍Ⅱ的單位產(chǎn)品碳排放當(dāng)量見表6。

3.5 結(jié)果與分析

兩條綠茶生產(chǎn)線綠茶生產(chǎn)中直接碳排放量占總碳排放量分別是79.90%和86.87%，外購網(wǎng)電產(chǎn)生的間接碳排放量占總碳排放量分別是20.10%和13.13%?？梢娭苯犹寂欧攀蔷G茶生產(chǎn)中的碳排放關(guān)鍵點(diǎn)。

對比兩條生產(chǎn)線，在完成同樣綠茶產(chǎn)品的前提下，加熱機(jī)械設(shè)備選擇不同的能源，產(chǎn)生的碳排放量有較大差異。單位產(chǎn)品總碳排放量生產(chǎn)線Ⅰ是生產(chǎn)線Ⅱ的62.58%，直接碳排放量僅是57.56%。

4 小結(jié)與討論

1）依據(jù)PAS2050規(guī)范，用LCA方法研究計量綠茶生產(chǎn)的碳排放，得到綠茶生產(chǎn)中的碳排放關(guān)鍵點(diǎn)是加熱設(shè)備能源消耗。并通過兩條生產(chǎn)線比較，發(fā)熱機(jī)械設(shè)備使用能源為天然氣的比使用燃料煤的碳排放量少，因此改善能源結(jié)構(gòu)，使用清潔能源是綠茶低碳生產(chǎn)的必要選擇。

2）以扁形名茶為案例，基于LCA理論和方法計算茶葉企業(yè)生產(chǎn)過程的碳排放和關(guān)鍵點(diǎn)的研究，可以初步為實(shí)現(xiàn)企業(yè)低碳發(fā)展提供可行性參考。

本研究僅計量綠茶生產(chǎn)環(huán)節(jié)的碳排放，沒有深入到“從茶園到茶杯”全程的完整數(shù)據(jù)收集。同時茶葉產(chǎn)品的多樣性和生產(chǎn)工藝的復(fù)雜性和差異化，使得本研究無法完整概括包括紅茶、黑茶、烏龍茶、花茶等的碳排放情況。

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