竹家具低碳因素分析與研究

孫昆　楊洪君

摘要：隨著世界范圍內(nèi)的木材資源總量減少及國際社會(huì)對(duì)低碳環(huán)保材料的更加重視，家具制造業(yè)也越來越多地將目光轉(zhuǎn)向符合低碳環(huán)保理念的竹材料。本文用基于生命周期評(píng)價(jià)的方法構(gòu)建了竹集成材茶幾的碳足跡研究模型，并以企業(yè)生產(chǎn)的竹集成材茶幾為例展開數(shù)據(jù)清單收集和碳足跡計(jì)算，明確竹集成材茶幾從原料到成品各階段的碳排放，直觀展示竹集成材家具低碳環(huán)保優(yōu)勢(shì)所在，也為日后竹集成材家具的進(jìn)一步低碳減排生產(chǎn)提供數(shù)據(jù)參考。

關(guān)鍵詞：竹集成材茶幾 碳足跡 生命周期評(píng)價(jià)

中圖分類號(hào)：TB472

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1003-0069（2015）10-0132-04

截至目前，全球范圍內(nèi)共有竹子1200余種，竹林總面積約1700萬平方公里，主要分布于東亞及鄰近區(qū)域也有少數(shù)分布在非洲、南美等國家。其中，中國境內(nèi)有竹類植物35屬，近400種，栽培利用歷史悠久。無論是竹種資源的數(shù)量、竹林面積和蓄積，還是竹林產(chǎn)品的產(chǎn)量及其加工水平，中國皆居世界產(chǎn)竹國之首，有“世界竹子王國”之美譽(yù)。相比較于木材，竹子具有生長迅速快、可再生能力強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)效益好等諸多優(yōu)點(diǎn)，因此，作為低碳環(huán)保材料的新星，近年來越來越受到世人的關(guān)注。

隨著世界范圍內(nèi)木材資源的萎縮，廣大家具制造行業(yè)為了滿足自身的發(fā)展和社會(huì)的需求紛紛尋找木材替代品，于是資源豐富、材質(zhì)堅(jiān)韌、使用輕便的竹材近些年已被廣泛應(yīng)用于家具制造業(yè)。在這種市場需求推動(dòng)下，展開竹家具的低碳因素分析與研究，對(duì)竹家具的生產(chǎn)進(jìn)行碳足跡核算，搞清竹家具的環(huán)保優(yōu)勢(shì)所在十分必要。

生命周期評(píng)價(jià)（LCA）是一個(gè)對(duì)產(chǎn)品從原材料的獲取、加工生產(chǎn)、使用、再到廢棄處理整個(gè)生命過程中環(huán)境負(fù)荷管理和評(píng)價(jià)的工具，是碳足跡計(jì)算過程中最為常用的一種方法。本文借助此工具，以竹集成材茶幾的加工生產(chǎn)為例進(jìn)行數(shù)據(jù)搜集及統(tǒng)計(jì)分析工作，找出主要的碳排放來源，將竹集成材家具加工過程中各環(huán)節(jié)的碳排放量數(shù)據(jù)化，更直觀地展示竹集成材家具低碳環(huán)保優(yōu)勢(shì)所在，也為日后竹集成材家具的進(jìn)一步低碳減排生產(chǎn)提供數(shù)據(jù)參考。

基于國際標(biāo)準(zhǔn)化組織發(fā)布的《ISO14067：產(chǎn)品碳足跡》和英國標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)頒發(fā)的《PAS2050：產(chǎn)品與服務(wù)生命周期溫室氣體評(píng)估規(guī)范》這兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，生命周期評(píng)價(jià)的所有過程分為：研究目標(biāo)與范圍的定義、清單分析、碳足跡的計(jì)算以及對(duì)結(jié)果的解釋四部分。

1研究目標(biāo)與范圍的定義

在對(duì)竹集成材茶幾進(jìn)行生命周期評(píng)估之前，首先要確定本研究的目標(biāo)和范圍。這包含以下兩層意思。第一，進(jìn)行生命周期評(píng)估的對(duì)象的確認(rèn)。第二是對(duì)該研究對(duì)象生命周期評(píng)估結(jié)果所涉及到的范圍的確認(rèn)。

1.1 研究目標(biāo)

本文以浙江省安吉縣某著名竹家具生產(chǎn)企業(yè)竹集成材茶幾加工生產(chǎn)為例進(jìn)行實(shí)際探索分析。該竹茶幾規(guī)格800×340×460mm，重量5kg，結(jié)構(gòu)組成如圖1所示，主要生產(chǎn)材料有：毛竹、UV清漆、聚醋酸乙烯酯膠黏劑PVAc（白乳膠）、五金零件、PE包裝膜等。

1.2研究范圍

1.2.1確定研究系統(tǒng)邊界

系統(tǒng)邊界即產(chǎn)品系統(tǒng)所包含的單元過程。確定了系統(tǒng)邊界，才能對(duì)每一單元過程進(jìn)行具體研究，同時(shí)便于進(jìn)行對(duì)比。要定義研究分析的邊界，首先要將該研究產(chǎn)品的生命周期確定，明確產(chǎn)品的加工流程圖。在PAS2050標(biāo)準(zhǔn)中，產(chǎn)品的生命周期有兩種形式：

（1）B2C，即從商業(yè)到消費(fèi)者模式，也稱為“從搖籃到墳?zāi)埂?，它涵蓋了產(chǎn)品的整個(gè)生命周期過程：從原材料的獲取、加工制造、分銷零售、用戶使用，以及最終的廢棄處理和回收利用所有環(huán)節(jié)。

（2）B2B，即從商業(yè)到商業(yè)，也被稱作“從搖籃到大門”模式，對(duì)它的碳足跡計(jì)算終止在產(chǎn)品被提供給下一個(gè)商戶的起始點(diǎn)上。它的碳足跡計(jì)算包括從原材料的獲得到產(chǎn)品的加工制造兩個(gè)環(huán)節(jié)。本文根據(jù)調(diào)研企業(yè)實(shí)際情況確定研究系統(tǒng)邊界為B2B模式，其中電力生產(chǎn)部分包括從原材料加工生產(chǎn)、竹集成材板的開料、鉆孔及型面加工，直到定厚砂光等環(huán)節(jié)的現(xiàn)場生產(chǎn)，在此基礎(chǔ)上又涵蓋了五金件及最終產(chǎn)品包裝過程。

1.2.2確定生產(chǎn)流程圖

通過實(shí)地調(diào)研，竹集成茶幾的加工碳足跡流程如圖2所示。

2清單分析

清單分析是對(duì)產(chǎn)品生命周期分析基本數(shù)據(jù)的一種表述方式，也是對(duì)該階段內(nèi)輸入與輸出的量化分析。要進(jìn)行竹集成材茶幾生命周期清單分析，首先要明確它的加工生產(chǎn)流程，繪制生產(chǎn)流程圖，確定在竹集成材茶幾生命周期內(nèi)能夠?qū)ζ洚a(chǎn)生影響的相關(guān)材料、活動(dòng)與過程。其次，收集其碳足跡計(jì)算所必要的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)包含兩種形式，一種是初級(jí)數(shù)據(jù)，即在竹集成材茶幾從無到有的過程中產(chǎn)生的相關(guān)活動(dòng)數(shù)據(jù)，它由相應(yīng)環(huán)節(jié)的操作者直接測(cè)量或供應(yīng)清單分析得出，屬于內(nèi)部測(cè)量。另一種是次級(jí)數(shù)據(jù)，即對(duì)竹集成材茶幾進(jìn)行碳足跡計(jì)算過程中所使用到的常量、系數(shù)或平均值等，它通常通過國際標(biāo)準(zhǔn)、政府框架或協(xié)會(huì)報(bào)告等方式獲得。

2.1現(xiàn)場數(shù)據(jù)清單

采用生命周期評(píng)價(jià)方法對(duì)碳足跡進(jìn)行計(jì)算最為關(guān)鍵的一環(huán)即為清單分析。數(shù)據(jù)的采集和計(jì)算遵照《生命周期清單指導(dǎo)研究》、《全球生命周期數(shù)據(jù)庫指導(dǎo)原則》進(jìn)行。

本文以1m²竹集成材板的生產(chǎn)為功能單位，案例企業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)來源于現(xiàn)場收集、原料消耗總量換算、設(shè)備參數(shù)及生產(chǎn)相關(guān)記錄等。具體數(shù)據(jù)清單如表1。

表2中，案例企業(yè)生產(chǎn)所用原材料一毛竹，產(chǎn)自浙江省安吉縣劉家塘村，距案例企業(yè)8km。運(yùn)輸車輛為江淮某中型運(yùn)輸車，燃料為柴油。從該車型經(jīng)銷商網(wǎng)站獲知該車綜合燃燒消耗量為12.7L/100km。經(jīng)換算，從原材料產(chǎn)地至案例企業(yè)公路運(yùn)輸耗油量為1.016L.煙塵主要為截鋸、砂光時(shí)產(chǎn)生的鋸末，本文將其折合成同等質(zhì)量的廢棄固體物（竹板下腳料），最終按焚燒處理方式進(jìn)行碳足跡計(jì)算。

2.2碳排放系數(shù)

碳排放因子指消耗單位質(zhì)量物質(zhì)伴隨的溫室氣體的生成量，是表征某種物質(zhì)溫室氣體排放特征的重要參數(shù)。碳排放因子的來源可以通過查閱相關(guān)國際數(shù)據(jù)庫、國家或地區(qū)發(fā)布的報(bào)告、行業(yè)分析報(bào)告等，本文所涉及全球變暖潛能值指的是在PAS2050標(biāo)準(zhǔn)給定的時(shí)間里，單位質(zhì)量內(nèi)的某種溫室氣體，輻射強(qiáng)度影響和同等質(zhì)量下的二氧化碳?xì)怏w輻射程度影響相關(guān)聯(lián)的系數(shù)。竹集成材茶幾生產(chǎn)涉及到的溫室氣體種類及其潛能值如表3。

3碳足跡的計(jì)算

根據(jù)前文確定的竹集成材茶幾系統(tǒng)邊界，結(jié)合實(shí)際調(diào)研過程所收集到的數(shù)據(jù)，本文將碳足跡計(jì)算分為兩部分：間接碳排放和直接碳排放，并將碳足跡換算成溫室氣體排放單位，以可直接進(jìn)行對(duì)比分析的二氧化碳排放當(dāng)量的形式表示出來。具體計(jì)算方法如下：

（1）間接碳排放。間接碳排放是整個(gè)碳足跡計(jì)算的主體部分，它包括竹條加工過程的碳足跡計(jì)算、竹集成材板加工生產(chǎn)以及竹集成材茶幾成品階段的碳足跡計(jì)算。間接碳足跡的計(jì)算依據(jù)實(shí)際企業(yè)調(diào)研數(shù)據(jù)清單和IPCC2006提供的溫室氣體全球變暖潛能值（GWP），經(jīng)由碳排放計(jì)算的特征化方程來計(jì)算GHGs排放量。

特征化方程為：

（2）直接碳排放。直接碳排放的數(shù)據(jù)來源由企業(yè)自測(cè)數(shù)據(jù)或燃料數(shù)據(jù)換算得出。該碳排放計(jì)算公式為：

在上述公式中，GHGi指的是溫室氣體的排放量，即碳足跡；i指溫室氣體（GHGs）的種類；Ci指第i種溫室氣體的活動(dòng)數(shù)據(jù)；GWPi指第i種溫室氣體的全球變暖潛能值；E時(shí)旨第i種溫室氣體的碳排放系數(shù)。本文中的溫室氣體涉及二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、氧化亞氮（N2O）。

基于以上計(jì)算方法，竹條加工生產(chǎn)階段、竹集成材板加工生產(chǎn)階段及竹茶幾成品階段的分別如表4、5、6所示。

4結(jié)果解釋

結(jié)果解釋是生命周期評(píng)價(jià)的最后一個(gè)階段，是對(duì)清單分析及其產(chǎn)生的影響進(jìn)行綜合評(píng)估，確認(rèn)計(jì)算得出的結(jié)果與前文確定的目標(biāo)與范圍是否相符合，便于得出論文結(jié)論，提出相關(guān)建議策略。根據(jù)前文對(duì)竹茶幾各環(huán)節(jié)碳排放的計(jì)算，將所得碳排放數(shù)據(jù)匯總，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)將其折合為一件成品的碳排放量，并計(jì)算出其在碳排放總量中所占百分比，結(jié)果如表7、8所示。

由表7和表8分析可以看出：

（1）在竹集成材茶幾的加工生產(chǎn)過程中，排放的溫室氣體種類及其碳足跡所占比例分別為CO2—99.42%、CH4—0.0018%、N2O—9.37E-7%。

（2）在總排放中，二氧化碳的排放量最高，排放主要來源于竹條加工和竹集成材板生產(chǎn)階段的間接排放，這其中貢獻(xiàn)最大的是蒸汽的使用。

（3）在系統(tǒng)邊界范圍內(nèi)，竹集成材茶幾成品階段的生產(chǎn)碳排放最少，上游竹條加工產(chǎn)生的碳排放最多。

（4）竹家具企業(yè)進(jìn)行低碳生產(chǎn)時(shí)，應(yīng)將關(guān)注重點(diǎn)放在上游階段。對(duì)設(shè)計(jì)師而言，進(jìn)行竹集成材家具設(shè)計(jì)時(shí)需要盡可能地減少在電力加工、結(jié)構(gòu)和表面處理材料上的使用。

5 結(jié)語

本文把碳足跡的概念引入了竹家具的加工生產(chǎn)過程中，在生命周期評(píng)價(jià)的方法基礎(chǔ)上對(duì)竹集成材茶幾從原材料到成品的各個(gè)階段進(jìn)行了碳排放的整理計(jì)算，這一過程中，由于涉及碳排放的因素非常多，因此，對(duì)于數(shù)據(jù)的采集至關(guān)重要。明確各環(huán)節(jié)的碳足跡也是企業(yè)減排的首要任務(wù)。然后參考確切的數(shù)據(jù)清單，依據(jù)企業(yè)自身?xiàng)l件進(jìn)行改進(jìn)、創(chuàng)造，來最終實(shí)現(xiàn)減少碳排放的目的。