鋼鐵產(chǎn)品生命周期評(píng)價(jià)的必要性及建議

曲余玲 許 營(yíng) 黃 寶

生命周期評(píng)價(jià)（Life Cycle Assessment，LCA）是一種面向產(chǎn)品的“從搖籃到墳?zāi)埂钡沫h(huán)境管理和分析工具，可以系統(tǒng)性定量化描述產(chǎn)品生命周期中的各種資源、能源消耗和環(huán)境排放，并對(duì)其環(huán)境影響進(jìn)行評(píng)價(jià)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)方法，是評(píng)價(jià)產(chǎn)品環(huán)境足跡（碳足跡、水足跡等）、綠色制造、綠色供應(yīng)鏈和生態(tài)設(shè)計(jì)等的科學(xué)方法，是國(guó)際綠色發(fā)展領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)言。對(duì)于鋼鐵企業(yè)而言，在全球碳減排的背景下，應(yīng)加快開(kāi)展鋼鐵產(chǎn)品LCA的相關(guān)工作。這既是市場(chǎng)的需要，也是政策的需要，更是企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)在要求。

一、鋼鐵企業(yè)開(kāi)展LCA的必要性分析

（一）鋼鐵產(chǎn)品LCA 概述

鋼鐵產(chǎn)品LCA評(píng)價(jià)是評(píng)價(jià)鋼鐵產(chǎn)品從原材料的采集到產(chǎn)品生產(chǎn)、使用和最終處理整個(gè)周期內(nèi)資源、能源消耗和環(huán)境影響的技術(shù)方法，包含了鐵礦石、煤、石灰石等重要原材料的開(kāi)采和運(yùn)輸，焦化、燒結(jié)、球團(tuán)、石灰、煉鐵、煉鋼、軋鋼等鋼鐵生產(chǎn)工序，鋼材深加工及零部件制造、使用到下游建筑、機(jī)械、汽車、造船應(yīng)用等領(lǐng)域，最終報(bào)廢形成廢鋼，以及伴隨鐵元素流動(dòng)而產(chǎn)生的各種能源物質(zhì)流動(dòng)的整個(gè)過(guò)程。

LCA面向的對(duì)象是產(chǎn)品，目前有三種邊界確定形式：（1）從搖籃到墳?zāi)?，即包括從資源、能源的開(kāi)采、生產(chǎn)、加工、制造、使用和維護(hù)到廢棄回收利用等全生命過(guò)程。（2）從搖籃到大門(mén)，即從資源、能源的開(kāi)采、生產(chǎn)，到產(chǎn)品的制造完成運(yùn)出工廠大門(mén)這一過(guò)程。（3）從大門(mén)到大門(mén)，即從進(jìn)工廠大門(mén)到出工廠大門(mén)，產(chǎn)品的制造階段。

對(duì)于鋼鐵產(chǎn)品，由于下游用途廣泛，只有針對(duì)特定用戶才能開(kāi)展“從搖籃到墳?zāi)埂钡难芯?。因此，鋼鐵企業(yè)自身普遍開(kāi)展“從搖籃到大門(mén)”的LCA研究，即從鐵礦石、煤炭等原料、燃料開(kāi)采、運(yùn)輸，經(jīng)過(guò)焦化、燒結(jié)等原料加工工序，煉鐵、煉鋼、軋鋼及熱處理等制造工序，到形成鋼鐵產(chǎn)品過(guò)程的環(huán)境影響評(píng)價(jià)。

（二）開(kāi)展LCA 的必要性分析

1. 下游行業(yè)已經(jīng)開(kāi)始對(duì)鋼鐵行業(yè)提出提供鋼鐵產(chǎn)品LCA報(bào)告和綠色產(chǎn)品采購(gòu)需求，鋼鐵企業(yè)開(kāi)展LCA工作刻不容緩。

在全球碳減排背景下，來(lái)自下游汽車、建筑等行業(yè)的部分國(guó)際鋼材訂單已經(jīng)開(kāi)始提出使用綠色鋼材并提供LCA報(bào)告的需求，綠色鋼材將成為未來(lái)鋼材消費(fèi)市場(chǎng)的主要競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品。如奔馳和沃爾沃已經(jīng)向SSAB采購(gòu)零碳鋼材，寶馬提出2022年開(kāi)始采購(gòu)低碳鋼材，大眾提出供應(yīng)鏈減碳。此外，大眾、寶馬、日產(chǎn)等多個(gè)車企已經(jīng)向鋼鐵企業(yè)提出提供汽車鋼LCA報(bào)告的需求。由此可見(jiàn)，下游行業(yè)已經(jīng)開(kāi)始倒逼鋼鐵企業(yè)開(kāi)展LCA相關(guān)工作。對(duì)于鋼鐵企業(yè)而言，LCA一方面可以滿足下游行業(yè)對(duì)碳足跡核算數(shù)據(jù)的需求，更好地服務(wù)客戶，提升客戶黏性；另一方面LCA可以更好地管理產(chǎn)品的碳足跡，支撐和加快企業(yè)綠色產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和認(rèn)證，更好地滿足下游用戶對(duì)綠色低碳鋼材的需求，獲取更多的市場(chǎng)機(jī)會(huì)，提升產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。同時(shí)LCA是國(guó)際環(huán)境產(chǎn)品認(rèn)證（EPD）的標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)言，有助于企業(yè)產(chǎn)品參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)，打破綠色貿(mào)易壁壘。

2. 國(guó)內(nèi)外先進(jìn)鋼鐵企業(yè)已經(jīng)搶占LCA競(jìng)爭(zhēng)賽道，從提升企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力和可持續(xù)發(fā)展出發(fā)，應(yīng)盡快開(kāi)展LCA相關(guān)工作。

目前，國(guó)內(nèi)外先進(jìn)鋼鐵企業(yè)，如安賽樂(lè)米塔爾、塔塔、蒂森克虜伯、浦項(xiàng)、寶武等先進(jìn)鋼鐵企業(yè)在重點(diǎn)產(chǎn)品綠色認(rèn)證、新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、工藝升級(jí)優(yōu)化等領(lǐng)域開(kāi)展了LCA相關(guān)工作，支撐了企業(yè)的綠色產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和節(jié)能減排相關(guān)工作，提升了產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。鋼鐵企業(yè)應(yīng)提高思想認(rèn)識(shí)，盡快開(kāi)展LCA相關(guān)工作，避免在未來(lái)的綠色競(jìng)爭(zhēng)賽道上處于被動(dòng)，失去競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

3. LCA能夠促進(jìn)鋼鐵企業(yè)節(jié)能降碳和環(huán)保提升，助力企業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型。

LCA可預(yù)測(cè)工藝結(jié)構(gòu)變化、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)變化、節(jié)能環(huán)保技術(shù)和循環(huán)利用等對(duì)鋼鐵企業(yè)產(chǎn)品環(huán)境性能的影響，為鋼鐵企業(yè)綠色采購(gòu)、節(jié)能降碳、環(huán)保提升提供決策依據(jù)，指導(dǎo)企業(yè)節(jié)能降碳工作。例如，對(duì)于工藝結(jié)構(gòu)變化方面，可以定量分析比較傳統(tǒng)高爐流程與COREX熔融還原工藝、高爐轉(zhuǎn)爐流程與電爐流程的生命周期環(huán)境影響；對(duì)于工藝升級(jí)方面，可以定量分析燒結(jié)、煉鐵、軋鋼等工藝升級(jí)對(duì)環(huán)境績(jī)效的影響；對(duì)于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)變化方面，從生命周期角度結(jié)合成本分析不同生產(chǎn)線之間的產(chǎn)量如何分配，進(jìn)行優(yōu)化排產(chǎn)。

二、LCA在國(guó)內(nèi)外鋼鐵行業(yè)的研究和應(yīng)用

（一）LCA 在鋼鐵行業(yè)的主要研究和應(yīng)用

世界鋼鐵協(xié)會(huì)從1995年開(kāi)始LCA研究，設(shè)置LCA項(xiàng)目組，由全球先進(jìn)鋼鐵企業(yè)的成員組成LCA專家組，當(dāng)前由寶武集團(tuán)劉穎昊擔(dān)任新一屆專家委員會(huì)主席。LCA在鋼鐵行業(yè)經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展，從方法學(xué)體系建立，模型及軟件工具開(kāi)發(fā)，到在上下游全產(chǎn)業(yè)鏈上應(yīng)用，再到產(chǎn)品的生態(tài)設(shè)計(jì)，逐步形成完整的理論體系、應(yīng)用體系和方法論，在國(guó)家或行業(yè)層面開(kāi)始支撐環(huán)境政策和標(biāo)準(zhǔn)制定、引導(dǎo)綠色制造，在企業(yè)層面開(kāi)始指導(dǎo)企業(yè)綠色采購(gòu)、綠色營(yíng)銷和綠色制造等（見(jiàn)圖1）。

圖1 LCA在鋼鐵企業(yè)的主要研究和應(yīng)用

（二）LCA 在國(guó)外鋼鐵企業(yè)的應(yīng)用

國(guó)外先進(jìn)鋼鐵企業(yè)對(duì)LCA的研究起步較早，如安賽樂(lè)米塔爾、蒂森克虜伯、塔塔、新日鐵、浦項(xiàng)等均成立了專門(mén)的LCA工作團(tuán)隊(duì)，并已開(kāi)展了多年的研究應(yīng)用工作。

安賽樂(lè)米塔爾于2005年開(kāi)始對(duì)LCA進(jìn)行研究，目前已經(jīng)開(kāi)展了建筑、汽車、包裝等領(lǐng)域產(chǎn)品的LCA和EPD研究。2020年，安賽樂(lè)米塔爾在全球12個(gè)研發(fā)基地，開(kāi)展了27項(xiàng)LCA研究，主要分析產(chǎn)品在生產(chǎn)、使用和處置過(guò)程中對(duì)環(huán)境的影響，多種鋼鐵產(chǎn)品已獲得綠色認(rèn)證。蒂森克虜伯在創(chuàng)新產(chǎn)品研發(fā)階段運(yùn)用LCA進(jìn)行環(huán)境影響和可回收性評(píng)估，對(duì)可能造成更大環(huán)境影響或限制可回收性的產(chǎn)品進(jìn)行識(shí)別。2016年，蒂森克虜伯開(kāi)發(fā)的LCA模型獲得了世界鋼鐵協(xié)會(huì)頒發(fā)的“Steelie”獎(jiǎng)，開(kāi)發(fā)的“GaBi”LCA軟件是鋼鐵產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的重要工具。通過(guò)LCA研究，蒂森克虜伯得到影響生產(chǎn)工藝變化和選擇最佳材料的重要指標(biāo)，并進(jìn)入全球氣候績(jī)效A類名單。塔塔的大部分產(chǎn)品均進(jìn)行了LCA評(píng)價(jià)，通過(guò)LCA確定產(chǎn)品的碳足跡，并采用LCA來(lái)評(píng)估新產(chǎn)品和新工藝。新日鐵利用LCA對(duì)整個(gè)生產(chǎn)流程供應(yīng)鏈進(jìn)行管理，以減輕整個(gè)鋼鐵產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程對(duì)環(huán)境的影響，并利用LCA在生態(tài)產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)、廢鋼循環(huán)評(píng)價(jià)等方面進(jìn)行研究，促進(jìn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)和可持續(xù)發(fā)展。浦項(xiàng)于2005年開(kāi)始參與世界鋼鐵協(xié)會(huì)LCA項(xiàng)目，并建立企業(yè)內(nèi)部鋼鐵產(chǎn)品的LCA數(shù)據(jù)庫(kù)，開(kāi)發(fā)LCA軟件，開(kāi)展重點(diǎn)產(chǎn)品EPD認(rèn)證。

（三）LCA 在國(guó)內(nèi)鋼鐵企業(yè)的應(yīng)用

中國(guó)鋼鐵行業(yè)開(kāi)展鋼鐵產(chǎn)品LCA研究相對(duì)較晚，僅少數(shù)鋼鐵企業(yè)開(kāi)展了LCA研究工作，構(gòu)建企業(yè)產(chǎn)品綠色評(píng)價(jià)體系，為下游用戶提供鋼鐵產(chǎn)品LCA數(shù)據(jù)。近年來(lái)，隨著《工業(yè)和信息化部辦公廳關(guān)于開(kāi)展綠色制造體系建設(shè)的通知》等相關(guān)政策的實(shí)施，特別是在全球碳減排的背景下，下游行業(yè)逐漸對(duì)鋼鐵產(chǎn)品提出了LCA需求，鋼鐵企業(yè)也開(kāi)始關(guān)注并對(duì)LCA進(jìn)行研究。

1. 寶武集團(tuán)

寶鋼（以下稱寶武），2003年在國(guó)內(nèi)鋼鐵企業(yè)中率先開(kāi)展LCA研究，2004年加入世界鋼協(xié)LCA專家組。寶武通過(guò)18年的LCA研究，已搭建起基于全生命周期的綠色設(shè)計(jì)與綠色制造、標(biāo)準(zhǔn)體系、產(chǎn)品碳足跡計(jì)算模型和數(shù)據(jù)庫(kù)、結(jié)合上下游的全價(jià)值鏈環(huán)境績(jī)效分析，形成了一整套的LCA研究和應(yīng)用體系。2012年，寶武獲世界鋼鐵協(xié)會(huì)“生命周期評(píng)價(jià)領(lǐng)導(dǎo)獎(jiǎng)”；2017年，寶武的“寶鋼產(chǎn)品基于LCA的生產(chǎn)過(guò)程、環(huán)境友好的研究”課題獲國(guó)家冶金科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)；2018年，寶武通過(guò)LCA完成了超輕型白車身生命周期評(píng)價(jià)與生態(tài)設(shè)計(jì)研究；2019年，寶武完成薄板坯連鑄連軋技術(shù)生命周期評(píng)價(jià)；2020年榮獲世界鋼協(xié)“生命周期評(píng)價(jià)卓越獎(jiǎng)”。目前，寶武建立了包含碳鋼、不銹鋼、特鋼共131個(gè)大類產(chǎn)品、35個(gè)具體牌號(hào)產(chǎn)品環(huán)境績(jī)效數(shù)據(jù)，建立了寶武鋼鐵產(chǎn)品碳足跡計(jì)算模型和數(shù)據(jù)庫(kù)。同時(shí)，寶武作為第一起草單位，編制了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《鋼鐵產(chǎn)品生產(chǎn)生命周期評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范（產(chǎn)品種類規(guī)則）》。下一步將參與起草編制多項(xiàng)《鋼鐵行業(yè)碳達(dá)峰碳中和專項(xiàng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》。此外，寶武開(kāi)發(fā)的Baosteel LCA軟件可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)化、組態(tài)化建模，對(duì)在內(nèi)部及與下游用戶合作，開(kāi)展各細(xì)分產(chǎn)品的生命周期評(píng)價(jià)和進(jìn)行產(chǎn)品的生態(tài)設(shè)計(jì)具有重要作用。

2. 河鋼集團(tuán)

河鋼集團(tuán)依托國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃，運(yùn)用LCA方法優(yōu)化煉鐵工藝，建立球團(tuán)、燒結(jié)、高爐工藝流程模型，根據(jù)LCA結(jié)果分別提出球團(tuán)、燒結(jié)及高爐工序升級(jí)改造建議，從源頭削減污染物排放。河鋼集團(tuán)承鋼公司運(yùn)用LCA方法，面向釩的提取生產(chǎn)過(guò)程建立環(huán)境性能評(píng)價(jià)模型、經(jīng)濟(jì)性能評(píng)價(jià)模型、綠色產(chǎn)品指數(shù)計(jì)算模型，針對(duì)現(xiàn)有五氧化二釩提釩產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)了對(duì)從原材料、生產(chǎn)、使用到生命末期的處理、循環(huán)和最終處置的生命周期環(huán)境因素和潛在環(huán)境影響因素貢獻(xiàn)比例的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與自動(dòng)分析評(píng)價(jià)，制定了釩的清潔提取標(biāo)準(zhǔn)，為產(chǎn)品生態(tài)化設(shè)計(jì)提供了支持。

3. 包鋼

2015年，包鋼開(kāi)始進(jìn)行LCA研究工作，選擇釹鐵硼磁性材料和稀土拋光粉2個(gè)稀土產(chǎn)品，以及U76CrRE鋼軌和BT610L汽車大梁鋼2個(gè)稀土鋼產(chǎn)品作為研究對(duì)象，研究邊界設(shè)定為“采礦-產(chǎn)品”，通過(guò)建立鐵礦石開(kāi)采、稀土和稀土鋼產(chǎn)品LCA方法論、LCA計(jì)算模型、LCA計(jì)算軟件、LCA在線分析和展示系統(tǒng)，包鋼發(fā)布了釹鐵硼磁性材料、稀土拋光粉、U76CrRE鋼軌和BT610L汽車大梁鋼的產(chǎn)品環(huán)境聲明（EPD）和產(chǎn)品種類規(guī)則（PCR），并完成了《產(chǎn)品生命周期評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范》《綠色設(shè)計(jì)產(chǎn)品評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范》等團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)的編制。2017年，包鋼榮獲了世界鋼鐵協(xié)會(huì)“生命周期評(píng)價(jià)卓越獎(jiǎng)”。2019年，包鋼制定了《包鋼（集團(tuán)）公司生態(tài)設(shè)計(jì)與綠色制造三年行動(dòng)計(jì)劃（2019—2021年）》，組織開(kāi)展稀土鋼產(chǎn)品和稀土產(chǎn)品的生命周期評(píng)價(jià)工作，并將生命周期評(píng)價(jià)研究升華到產(chǎn)品的生態(tài)設(shè)計(jì)層面，從稀土耐磨鋼入手幫助并引導(dǎo)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)人員樹(shù)立生態(tài)設(shè)計(jì)理念，從產(chǎn)品及工藝設(shè)計(jì)階段引入LCA概念，進(jìn)行綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)。

三、關(guān)于鋼鐵企業(yè)開(kāi)展LCA工作的建議

從目前看，國(guó)內(nèi)外鋼鐵企業(yè)已經(jīng)開(kāi)展的LCA工作，主要集中在對(duì)重點(diǎn)產(chǎn)品進(jìn)行LCA研究和綠色認(rèn)證、新產(chǎn)品研發(fā)和生態(tài)設(shè)計(jì)、對(duì)工藝升級(jí)開(kāi)展LCA評(píng)價(jià)、建立內(nèi)部產(chǎn)品LCA數(shù)據(jù)庫(kù)，少數(shù)企業(yè)開(kāi)展了LCA軟件設(shè)計(jì)和LCA相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定。對(duì)于鋼鐵企業(yè)而言，應(yīng)立即著手開(kāi)展相關(guān)工作，可從重點(diǎn)產(chǎn)品的LCA研究為入手，逐漸開(kāi)展LCA相關(guān)工作。

（一）加快建設(shè)LCA 在線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

數(shù)據(jù)是開(kāi)展LCA相關(guān)工作的基礎(chǔ)和前提，鋼鐵企業(yè)應(yīng)以數(shù)字化建設(shè)為契機(jī)，將LCA數(shù)字化建設(shè)作為數(shù)字化建設(shè)的一項(xiàng)重要內(nèi)容，包括建設(shè)LCA全周期（搖籃到大門(mén)）在線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、LCA分析系統(tǒng)、LCA對(duì)標(biāo)體系建設(shè)系統(tǒng)、LCA軟件和模型開(kāi)發(fā)、重點(diǎn)產(chǎn)品LCA數(shù)據(jù)庫(kù)等。

（二）加快推動(dòng)重點(diǎn)鋼鐵產(chǎn)品綠色認(rèn)證

在市場(chǎng)和政策的雙重推動(dòng)下，鋼鐵企業(yè)應(yīng)立即組建LCA工作團(tuán)隊(duì)，先以汽車鋼、管線鋼等重點(diǎn)產(chǎn)品，特別是出口產(chǎn)品的LCA研究為入口，開(kāi)展鋼鐵產(chǎn)品的LCA在線數(shù)據(jù)采集、分析和綠色認(rèn)證，為客戶提供LCA數(shù)據(jù)報(bào)告，避免在“雙碳”背景下，因?yàn)槿笔CA評(píng)價(jià)和綠色認(rèn)證而喪失市場(chǎng)機(jī)會(huì)；以鋼鐵產(chǎn)品的LCA數(shù)據(jù)為依據(jù)，有針對(duì)性地開(kāi)展工藝技術(shù)升級(jí)和替代，指導(dǎo)企業(yè)綠色采購(gòu)和綠色制造，提升企業(yè)整體節(jié)能減碳水平和環(huán)境績(jī)效；與下游客戶共同開(kāi)展鋼鐵產(chǎn)品生態(tài)設(shè)計(jì)研究，促進(jìn)產(chǎn)品全生命周期的綠色化。

（三）積極參與國(guó)內(nèi)、國(guó)際LCA 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定，增加企業(yè)在該領(lǐng)域的話語(yǔ)權(quán)

目前，我國(guó)針對(duì)綠色產(chǎn)品出臺(tái)了18項(xiàng)評(píng)價(jià)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)布了包括管線鋼、電工鋼等26類鋼鐵產(chǎn)品的綠色設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)清單。但是，由于針對(duì)綠色認(rèn)證、LCA評(píng)價(jià)領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)尚不完善，國(guó)家最近出臺(tái)的政策多次提出要建立完善重點(diǎn)產(chǎn)品全生命周期碳足跡標(biāo)準(zhǔn)。2021年8月，中國(guó)金屬學(xué)會(huì)公開(kāi)征集《鋼鐵產(chǎn)品生命周期評(píng)價(jià)》標(biāo)準(zhǔn)參與單位。2021年12月，中國(guó)鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì)公開(kāi)征集設(shè)計(jì)鋼鐵產(chǎn)品綠色認(rèn)證、碳足跡評(píng)估等多項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)。鋼鐵企業(yè)應(yīng)積極參與涉及LCA、綠色產(chǎn)品認(rèn)證等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定，了解該領(lǐng)域的評(píng)價(jià)規(guī)則，增加企業(yè)在該領(lǐng)域的話語(yǔ)權(quán)及產(chǎn)品被綠色認(rèn)證的機(jī)會(huì)，提升企業(yè)在該領(lǐng)域的影響力。