雙碳背景下中藥制藥企業(yè)碳足跡產(chǎn)生環(huán)節(jié)與核算模型

慈志敏，余 強(qiáng)，馬鴻雁，鄭 川, 2，尚 強(qiáng)，李 東，楊 明，韓 麗*，張定堃, 2*

·藥事管理·

雙碳背景下中藥制藥企業(yè)碳足跡產(chǎn)生環(huán)節(jié)與核算模型

慈志敏1，余 強(qiáng)1，馬鴻雁1，鄭 川1, 2，尚 強(qiáng)3, 4, 5，李 東3, 4, 5，楊 明6，韓 麗1*，張定堃1, 2*

1. 成都中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院 西南特色中藥資源國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 611137 2. 成都中醫(yī)藥大學(xué) 天府中醫(yī)藥創(chuàng)新港，四川 彭州 611930 3. 四川光大制藥有限公司，四川 彭州 611930 4. 四川省抗病毒中藥產(chǎn)業(yè)化工程技術(shù)研究中心，四川 彭州 611930 5. 國(guó)家中藥現(xiàn)代化工程技術(shù)研究中心川藥資源分中心，四川 彭州 611930 6. 江西中醫(yī)藥大學(xué) 創(chuàng)新藥物與高效節(jié)能降耗制藥設(shè)備國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江西 南昌 330004

隨著全球變暖導(dǎo)致的問(wèn)題日趨嚴(yán)重，我國(guó)提出了2030年碳達(dá)峰、2060年碳中和的“3060雙碳目標(biāo)”。目前，中藥制藥行業(yè)缺乏相應(yīng)的碳排放評(píng)價(jià)方法與碳足跡核算模型，難以精準(zhǔn)指導(dǎo)制藥工藝改進(jìn)與新技術(shù)、新裝備節(jié)能評(píng)價(jià)，成為中藥綠色制藥需要解決的首要問(wèn)題。因此，基于碳足跡概念，初步提出中藥制藥行業(yè)的碳足跡核算方法，梳理了碳排放較多的制藥工藝環(huán)節(jié)，并以根類中藥飲片和中藥口服液的生產(chǎn)為例簡(jiǎn)述其核算要素，以期全面統(tǒng)計(jì)和分析中藥制藥行業(yè)的碳排放，為中藥制藥企業(yè)的綠色制造與節(jié)能減排提供參考。

中藥制藥；碳足跡；綠色制造；碳達(dá)峰；碳中和

全球氣候變暖已成為當(dāng)下世界熱點(diǎn)問(wèn)題，而溫室氣體排放是氣候變化的主要原因之一。為應(yīng)對(duì)氣候變化難題，世界各國(guó)相繼做出了各自的努力。2020年9月22日，中國(guó)承諾：“采取更加有力的政策和措施，二氧化碳（carbon dioxide，CO2）排放力爭(zhēng)于2030年前達(dá)到峰值，努力爭(zhēng)取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和”[1]。面對(duì)緊迫的碳中和任務(wù)，需要全社會(huì)及各個(gè)行業(yè)相互配合共同努力完成。中藥制藥行業(yè)作為制造業(yè)的子行業(yè)，是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的重要支柱產(chǎn)業(yè)之一。同時(shí)，作為傳統(tǒng)特色產(chǎn)業(yè)，中藥制藥也是能耗較高，排放量較大的產(chǎn)業(yè)之一，其生產(chǎn)過(guò)程一般包括中藥材種植、中藥飲片炮制、中藥制劑生產(chǎn)、產(chǎn)品流通銷售等。特別是中藥工業(yè)化生產(chǎn)階段，其電能、熱能、有機(jī)溶劑等消耗較大，生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量廢水和廢渣等，碳排放量較多。因此，在雙碳背景下關(guān)注中藥制藥企業(yè)碳排放，研究中藥制藥過(guò)程碳足跡統(tǒng)計(jì)核算方法具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 碳足跡及其核算方法

“碳足跡”的概念始于20世紀(jì)90年代Wackernagel等[2]提出的“生態(tài)足跡”一詞，一般指商品或服務(wù)在生產(chǎn)、運(yùn)輸、使用、處置的整個(gè)生命周期內(nèi)直接或間接排放的溫室氣體總量，以CO2當(dāng)量表示，包括CO2、氧化亞氮、甲烷、全氟化合物、氫氟碳化合物、三氟化氮6類，碳足跡是衡量氣候變暖問(wèn)題的重要工具。通過(guò)分析中藥制藥企業(yè)碳排放，評(píng)估溫室氣體排放量，不僅能為減排增效提供科學(xué)的理論指導(dǎo)，還能提供具體的數(shù)據(jù)支持。目前核算碳足跡常用的方法一般有生命周期法、排放因子法、投入產(chǎn)出法、質(zhì)量平衡法、實(shí)測(cè)法等[3]。

1.1 生命周期法

生命周期法是用于評(píng)估產(chǎn)品或某一活動(dòng)在整個(gè)生命周期內(nèi)對(duì)環(huán)境造成影響的方法，它將原料的采制以及產(chǎn)品的制造、使用、廢棄物處置的過(guò)程稱為產(chǎn)品的全生命周期。該評(píng)價(jià)方法主要包括目的和范圍的確定、清單分析、影響評(píng)價(jià)和結(jié)果解釋4個(gè)步驟[4]，具體流程見圖1。生命周期法的優(yōu)勢(shì)在于它量化了從搖籃到大門再到墳?zāi)沟恼麄€(gè)生命周期的環(huán)境負(fù)擔(dān)，作為一種能夠全面系統(tǒng)評(píng)估某一產(chǎn)品對(duì)環(huán)境影響的工具，目前已在國(guó)內(nèi)外被廣泛用于碳足跡計(jì)算。但該法也存在一定的局限性，如不確定因素多，碳排放核算邊界確定方法不統(tǒng)一，某一部門、過(guò)程的排放數(shù)據(jù)難以獲得等。此外，整個(gè)生命周期評(píng)價(jià)過(guò)程需要強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)支撐，數(shù)據(jù)是否可靠將會(huì)直接影響分析評(píng)價(jià)結(jié)果的可信度[5]。

1.2 排放因子法

排放因子法是由聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門委員會(huì)（Intergovernmental Panel on Climate Change，IPCC）提出的一種碳足跡估算方法，也稱排放系數(shù)法或IPCC清單法[6]，是目前國(guó)際上常用的碳足跡核算方法。排放因子法以氣體排放清單為基礎(chǔ)，將每個(gè)排放源的排放數(shù)據(jù)與其對(duì)應(yīng)的排放因子相乘并加和，計(jì)算得出該排放源的碳排放量，計(jì)算公式如下：

E＝∑AD×EF（1）

式（1）中E為CO2排放量，AD為能源活動(dòng)水平數(shù)據(jù)，即與CO2排放直接相關(guān)的類能源消耗量，為碳排放因子。

該方法簡(jiǎn)單易于理解且具有普適性，被廣泛用于宏觀和微觀的碳排放核算中，但也存在一定缺陷，如不同地區(qū)含碳量存在差異性，排放因子差異大。此外，該方法很難核算消費(fèi)過(guò)程的隱性碳排放，在缺少數(shù)據(jù)的情況下，核算結(jié)果缺乏科學(xué)性。

1.3 投入產(chǎn)出法

投入產(chǎn)出法是針對(duì)產(chǎn)業(yè)部門間的一種較成熟的經(jīng)濟(jì)分析方法。其核算方法分為4步：投入產(chǎn)出表的獲取與處理、碳足跡模型建立、碳足跡核算及結(jié)果分析。該方法需要大量的數(shù)據(jù)，計(jì)算較繁瑣，適用于國(guó)家、城市、工業(yè)部門、政府組織及行業(yè)間等宏觀層面分析[7]。

1.4 質(zhì)量平衡法

質(zhì)量平衡法也有學(xué)者稱為物料衡算法[8]，該方法的基本原理是質(zhì)量守恒定律，其核心理念為進(jìn)入系統(tǒng)和設(shè)備的物料總質(zhì)量和該系統(tǒng)與設(shè)備產(chǎn)出物料總質(zhì)量相同。質(zhì)量平衡法把工業(yè)生產(chǎn)中資源投入、物質(zhì)生產(chǎn)、廢物排放與相關(guān)環(huán)境政策互相結(jié)合，以此能在生產(chǎn)活動(dòng)全過(guò)程的角度對(duì)溫室氣體的產(chǎn)生和排放進(jìn)行計(jì)算和分析。質(zhì)量平衡法非常適合設(shè)備經(jīng)常更換的情景，但因其需對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的中間環(huán)節(jié)進(jìn)行詳細(xì)的分析，這對(duì)數(shù)據(jù)來(lái)源和詳細(xì)程度的要求非常高，且系統(tǒng)誤差難以避免，這在實(shí)際應(yīng)用中想要實(shí)現(xiàn)比較困難。目前該方法主要用于工業(yè)碳排放核算。

1.5 實(shí)測(cè)法

實(shí)測(cè)法是通過(guò)國(guó)家相關(guān)部門的連續(xù)計(jì)量設(shè)施，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的氣體體積流量以及濃度等指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)以此來(lái)核算溫室氣體排量的方法。此方法簡(jiǎn)單直接且計(jì)算結(jié)果誤差較小，但是操作難度高，人力物力消耗大，成本較大。因此，國(guó)內(nèi)外很少應(yīng)用實(shí)測(cè)法對(duì)溫室氣體排放進(jìn)行計(jì)算[9]。

各種碳足跡核算方法的特點(diǎn)及適用范圍見表1。

2 碳足跡產(chǎn)生的主要途徑

目前，碳足跡研究多集中于建筑業(yè)、鋼鐵業(yè)、煤化工業(yè)和交通運(yùn)輸業(yè)等行業(yè)[5]。中藥制藥行業(yè)碳足跡研究還處于空白狀態(tài)，尚缺乏相關(guān)的行業(yè)核算標(biāo)準(zhǔn)和指南。中藥制藥企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中大量消耗蒸汽、電能等資源，生產(chǎn)后還會(huì)產(chǎn)生大量的廢水、廢渣，無(wú)論是能源消耗還是廢棄物處置都會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的碳足跡，對(duì)其碳足跡進(jìn)行定量核算和分析，能幫助其高效、準(zhǔn)確、科學(xué)地制定減排戰(zhàn)略。

中藥制藥過(guò)程主要包括提取、純化、濃縮、干燥、制劑等環(huán)節(jié)，然而這些環(huán)節(jié)相較于化學(xué)藥生產(chǎn)，存在鏈條長(zhǎng)、環(huán)節(jié)多、批量小等特點(diǎn)，連續(xù)化生產(chǎn)不足、高效節(jié)能新技術(shù)應(yīng)用不夠、生產(chǎn)效率低、能耗高等缺點(diǎn)[10-11]，最終導(dǎo)致大量的碳足跡產(chǎn)生。除此之外，空調(diào)系統(tǒng)、應(yīng)急燃油發(fā)電機(jī)、蒸汽鍋爐以及冷庫(kù)等輔助生產(chǎn)設(shè)施的應(yīng)用將會(huì)消耗高額電力、熱力和燃料，由此產(chǎn)生直接排放或間接排放。最后，廢水、廢渣處理產(chǎn)生的碳足跡也應(yīng)當(dāng)包含在中藥制藥企業(yè)生產(chǎn)碳足跡評(píng)價(jià)生命周期之內(nèi)。中藥制藥企業(yè)最終碳足跡產(chǎn)生的主要途徑見圖2。

圖2 中藥制藥過(guò)程中碳足跡產(chǎn)生主要途徑

2.1 中藥制劑生產(chǎn)系統(tǒng)

中藥制劑多由中藥提取物作為原料，提取、濃縮與純化工藝對(duì)中藥制劑的療效影響非常大。但是，提取與濃縮過(guò)程會(huì)消耗大量的飽和蒸汽和冷卻循環(huán)水[12]，純化工藝中醇沉環(huán)節(jié)以及醇提工藝會(huì)引入乙醇等有機(jī)溶劑，使得提取與濃縮工藝成為中藥制劑過(guò)程中能耗最高、最集中的環(huán)節(jié)。蒸汽的大量使用會(huì)產(chǎn)生高額熱力消耗；由于乙醇的使用，一方面乙醇的揮發(fā)直接造成碳的輸出，另一方面會(huì)導(dǎo)致中藥制藥廢水處理難度加大。熱力的高額消耗和乙醇的使用，最終會(huì)產(chǎn)生大量碳足跡。

中藥浸膏的干燥是中藥制劑生產(chǎn)過(guò)程中不可或缺的一個(gè)步驟，但其本身具有黏度大、透氣性差等特點(diǎn)，導(dǎo)致中藥浸膏在普通干燥方式下難以干燥且干燥時(shí)間長(zhǎng)[13]。傳統(tǒng)的鼓風(fēng)烘箱干燥和普通真空干燥以及現(xiàn)今常用的冷凍干燥等干燥方式都存在高能耗的缺點(diǎn)，導(dǎo)致在干燥過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生高額凈購(gòu)入電力消耗，進(jìn)而產(chǎn)生大量碳足跡。

此外，制劑完成后，往往需要對(duì)其進(jìn)行滅菌處理，常規(guī)的干熱和濕熱滅菌方法一般都要保持較高的溫度或很長(zhǎng)時(shí)間才能達(dá)到有效的滅菌作用，此過(guò)程也會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的碳足跡。

2.2 輔助生產(chǎn)系統(tǒng)

中藥制藥企業(yè)的輔助生產(chǎn)系統(tǒng)即為生產(chǎn)系統(tǒng)配置的工藝過(guò)程、設(shè)施和設(shè)備，包括動(dòng)力室、空氣凈化和空調(diào)系統(tǒng)、冷庫(kù)以及制藥用水生產(chǎn)過(guò)程等。在原水處理時(shí)，離子交換法中陽(yáng)床與陰床之間的脫氣塔會(huì)產(chǎn)生一定的CO2，大量酸堿用于新樹脂的預(yù)處理與老化后的再生也會(huì)產(chǎn)生一定的CO2，這些過(guò)程將會(huì)產(chǎn)生直接排放。此外，電滲析法以電為主要?jiǎng)恿υ?，由于電力的消耗?huì)產(chǎn)生相應(yīng)的碳足跡[14]。動(dòng)力室的日常使用當(dāng)中會(huì)涉及到化石燃料的燃燒，將會(huì)直接排放大量的CO2，由此產(chǎn)生的直接碳排放較高，研究表明化石燃料燃燒介入的生產(chǎn)過(guò)程會(huì)產(chǎn)生更高的碳足跡[15]?？諝鈨艋涂照{(diào)系統(tǒng)、冷庫(kù)等使用時(shí)將造成高額電力消耗，凈購(gòu)入電力的高額消耗所產(chǎn)生的碳排放是整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中最為主要的間接排放，將產(chǎn)生大量碳足跡。

2.3 廢棄物處置

中藥制藥企業(yè)需要消耗大量的水或乙醇用于洗滌、提取、純化及蒸煮等過(guò)程來(lái)完成中藥制劑的制造。這將會(huì)在制劑過(guò)程中產(chǎn)生大量待處理中藥制藥廢水，中藥制藥企業(yè)產(chǎn)生的廢水還具有水質(zhì)復(fù)雜、處理難度大等特點(diǎn)，現(xiàn)今中藥制藥企業(yè)常用的廢水厭氧處理法和物化法等都會(huì)產(chǎn)生CO2、甲烷等溫室氣體[16-17]，進(jìn)而產(chǎn)生相應(yīng)的碳足跡。各種中藥制劑原、輔料的使用也將會(huì)造成碳的引入，且中藥在經(jīng)過(guò)提取后會(huì)留存大量的廢渣，中藥廢渣無(wú)論是通過(guò)填埋處理、生物氧化還是綜合利用都將產(chǎn)生相應(yīng)溫室氣體排放，最終產(chǎn)生相應(yīng)的碳足跡。

2.4 其他

中藥制藥生產(chǎn)過(guò)程中所使用的中藥材一般都需要經(jīng)過(guò)炮制后才能夠投入使用，其中炒、炙、煅、炮等火制法或水火共制法等炮制方法都將會(huì)對(duì)藥材進(jìn)行不同程度的加熱，加熱過(guò)程中會(huì)消耗相應(yīng)的電力和蒸汽能源。在制劑、滅菌等完成后，需要對(duì)藥品進(jìn)行包裝，包裝過(guò)程中會(huì)消耗電力能源，且包裝材料的引入會(huì)引入額外的碳源。此外，在廠區(qū)的車輛流通和原輔料運(yùn)輸過(guò)程中會(huì)消耗汽油等化石燃料，由此產(chǎn)生的直接排放也應(yīng)當(dāng)包含在中藥制藥企業(yè)生產(chǎn)碳足跡評(píng)價(jià)生命周期之內(nèi)。

3 碳足跡核算方法的建立

在“雙碳”目標(biāo)確立的背景之下，應(yīng)通過(guò)有效的碳足跡核算研究，對(duì)中藥制劑生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的碳足跡進(jìn)行定量分析，并基于此進(jìn)行相應(yīng)的減排建議。因此，本文參照《2006國(guó)家溫室氣體排放清單》[6,18]和《省級(jí)溫室氣體清單編制指南》（試行）[19]以及生命周期評(píng)價(jià)方法提出以下碳足跡核算方法。

3.1 確定核算邊界

不同的藥品，生產(chǎn)模式不盡相同，要根據(jù)實(shí)際情況繪制藥品生產(chǎn)過(guò)程圖，確定并報(bào)告所有溫室氣體的排放邊界。對(duì)于系統(tǒng)邊界內(nèi)，碳排放不足1%的部分需要舍棄，但是該部分所占的比例不得超過(guò)總排放量的5%[4]，要在適應(yīng)研究目的的情況下，盡可能地涵蓋藥品生命周期內(nèi)的溫室氣體排放核算界限。

3.2 識(shí)別溫室氣體排放源和氣體種類

確定藥品生產(chǎn)過(guò)程中的溫室氣體排放源頭和氣體種類，主要的源頭包括化石燃料的燃燒、藥品生產(chǎn)過(guò)程含碳原材料引入、凈購(gòu)入使用的電力和熱力產(chǎn)生的排放、廢水和廢渣處理。氣體種類根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況，不同的原料可能產(chǎn)生不同的溫室氣體，主要包括化CO2和甲烷。

3.3 收集活動(dòng)水平數(shù)據(jù)

對(duì)于初級(jí)活動(dòng)水平數(shù)據(jù)，是針對(duì)某一具體藥品生產(chǎn)需要通過(guò)中藥制藥企業(yè)采購(gòu)記錄和臺(tái)賬來(lái)獲取，要分別按部門和主要設(shè)備從企業(yè)收集對(duì)應(yīng)的能源活動(dòng)水平數(shù)據(jù)。初級(jí)活動(dòng)水平數(shù)據(jù)是指可以直接由制藥企業(yè)或組織內(nèi)部測(cè)得或記錄的資源、能源等消耗量。此外，還有次級(jí)活動(dòng)水平數(shù)據(jù)，指針對(duì)某一類藥品生產(chǎn)或活動(dòng)過(guò)程，因無(wú)法獲取初級(jí)活動(dòng)水平數(shù)據(jù)或獲取的數(shù)據(jù)精度存在問(wèn)題時(shí)，從相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)、專業(yè)文獻(xiàn)等獲取的一類同用或平均測(cè)量數(shù)據(jù)。

3.4 選擇和獲取排放因子數(shù)據(jù)

在中藥制藥企業(yè)具有條件的情況下，排放因子可以由專業(yè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行獨(dú)立的評(píng)測(cè)。一般情況下直接選取由指南提供的排放因子，電力和熱力的排放因子可以直接參照《省級(jí)溫室氣體清單編制指南》中的推薦值。一般由于地區(qū)的不同，排放因子也相應(yīng)有所差異。如華北地區(qū)火電比例較高，而南方地區(qū)水電比例較高，導(dǎo)致南方地區(qū)電力的清潔度明顯較高，不同地區(qū)電力清潔度的差異最終導(dǎo)致每個(gè)區(qū)域電網(wǎng)的CO2排放因子存在差異[20]，最后會(huì)導(dǎo)致制藥過(guò)程中凈購(gòu)入電力所產(chǎn)生的碳足跡情況不同。我國(guó)目前最新大陸區(qū)域電網(wǎng)單位供電平均CO2排放因子見表2。

3.5 計(jì)算和匯總溫室氣體排放量

分別計(jì)算在藥品生產(chǎn)過(guò)程中化石燃料燃燒排放、生產(chǎn)過(guò)程排放、廢水厭氧處理排放、凈購(gòu)入使用的電力和熱力產(chǎn)生的排放；最后匯總計(jì)算企業(yè)溫室氣體排放總量。

3.6 確定關(guān)鍵排放環(huán)節(jié)并提出減排措施

最后，需要根據(jù)最終的核算結(jié)果，確定制藥企業(yè)的關(guān)鍵碳排放環(huán)節(jié)，對(duì)于高能耗、排放量大的環(huán)節(jié)要采取針對(duì)性的措施以降低能耗和排放。

4 以中藥飲片和口服液生產(chǎn)為例的碳足跡核算示例

由于中藥制劑劑型眾多，而各種劑型的生產(chǎn)模式各不相同，對(duì)于單一產(chǎn)品的計(jì)算難具普適性又難一次性囊括所有類型中藥制劑的碳足跡研究。本文選取藥材飲片生產(chǎn)以及具有代表性的中藥口服液生產(chǎn)為例，以上述碳足跡核算方法研究二者在生產(chǎn)過(guò)程中的碳足跡，并為中藥制藥企業(yè)的碳足跡研究提供參考。

表2 中國(guó)大陸區(qū)域電網(wǎng)平均CO2排放因子

4.1 根類中藥飲片生產(chǎn)過(guò)程中的碳足跡研究

根類中藥材作為一種常用的中藥類型，也是中藥制劑生產(chǎn)過(guò)程中常用的一個(gè)原料品種，在使用前一般會(huì)將其加工成飲片，而在這個(gè)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的碳足跡。該加工方法包括采挖鮮藥材、除去雜質(zhì)和非藥用部分，水洗后烘干至一定水分，切片，干燥[21]。中藥根類飲片的一體化生產(chǎn)流程見圖3。

根據(jù)實(shí)際情況對(duì)系統(tǒng)邊界作出相應(yīng)劃分。本研究將該飲片生產(chǎn)車間、輔助生產(chǎn)系統(tǒng)（倉(cāng)庫(kù)和配電室等）以及運(yùn)輸車輛等確定為研究對(duì)象的系統(tǒng)邊界，可以確定生產(chǎn)過(guò)程中的碳排放范圍。整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)碳的來(lái)源主要包括2個(gè)部分即鮮藥材與動(dòng)力介質(zhì)。直接碳排放主要包括生產(chǎn)過(guò)程中內(nèi)部車輛轉(zhuǎn)運(yùn)流通燃油耗費(fèi)、應(yīng)急發(fā)電機(jī)燃油排放。間接碳排放主要包括由于倉(cāng)儲(chǔ)以及生產(chǎn)過(guò)程中所使用的電力和熱力產(chǎn)生的排放、產(chǎn)品和原材料運(yùn)輸途中的碳排放以及廢水處理產(chǎn)生的碳排放。其中排放氣體主要類別為CO2，還包括廢棄物處置中產(chǎn)生的部分甲烷，溫室氣體排放總量為以上直接排放和間接排放的總和。根據(jù)其排放范圍和碳源頭繪制其系統(tǒng)邊界，見圖4。

圖3 中藥飲片生產(chǎn)流程圖

圖4 中藥飲片的生產(chǎn)系統(tǒng)邊界

依照《2006國(guó)家溫室氣體排放清單》和《省級(jí)溫室氣體清單編制指南》（試行），統(tǒng)計(jì)該飲片生產(chǎn)系統(tǒng)邊界中所涉及到的電力、熱力和燃料的活動(dòng)水平數(shù)據(jù)和相應(yīng)排放因子，代入公式（2）。

GHG＝×（2）

式（2）中GHG為相應(yīng)生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的溫室氣體排放；AD為生產(chǎn)過(guò)程中凈購(gòu)入的電力、熱力和生產(chǎn)過(guò)程中的燃油活動(dòng)水平數(shù)據(jù)，單位分別為MW·h、百萬(wàn)kJ和萬(wàn)t；EF為相應(yīng)電力、熱力和生產(chǎn)過(guò)程中的燃油排放因子，單位分別為kg(CO2)/(kW·h)、t(CO2)/百萬(wàn)kJ和t(CO2)/萬(wàn)t。根據(jù)邊界系統(tǒng)確定其產(chǎn)生碳足跡的主要活動(dòng)包括原料藥材與飲片運(yùn)輸時(shí)車輛燃油產(chǎn)生碳排放，藥材和飲片干燥及切制時(shí)凈購(gòu)入電力、熱力產(chǎn)生的碳排放，輔助應(yīng)急發(fā)電機(jī)化石燃料燃燒產(chǎn)生的碳排放，廢水、廢渣處理等，將其匯總得到公式（3）。

GHG總＝GHG-車輛＋CO2-凈電＋CO2-凈熱＋GHG-燃油＋GHG-廢棄物（3）

其中，GHG總代表飲片一體化生產(chǎn)系統(tǒng)邊界內(nèi)的總溫室氣體排放量，以CO2記；GHG車輛代表生產(chǎn)過(guò)程中車輛運(yùn)輸所產(chǎn)生的溫室氣體量，以CO2記；CO2凈電代表生產(chǎn)過(guò)程中凈購(gòu)電力產(chǎn)生的CO2排放量；CO2凈熱代表生產(chǎn)過(guò)程中凈購(gòu)熱力產(chǎn)生的CO2排放量；GHG廢棄物代表由廢水、廢渣處理產(chǎn)生的溫室氣體排放量，以CO2記。EGHG燃油代表生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)急發(fā)電機(jī)等輔助生產(chǎn)設(shè)施產(chǎn)生的溫室氣體排放量，以CO2記。

4.2 中藥口服液生產(chǎn)過(guò)程中的碳足跡研究

中藥口服液是中藥液體藥劑的典型代表。其生產(chǎn)工藝程序較多，相較于飲片的生產(chǎn)更加繁復(fù)，且涉及到提取和純化等工藝將會(huì)引入有機(jī)和無(wú)機(jī)的試劑進(jìn)而產(chǎn)生更多廢棄物及更高能耗。根據(jù)中藥口服液生產(chǎn)工藝?yán)L制其生產(chǎn)流程圖，如圖5所示。

根據(jù)生產(chǎn)流程，將中藥口服液生產(chǎn)車間和輔助生產(chǎn)系統(tǒng)（原輔料倉(cāng)庫(kù)、配電室、動(dòng)力室等）作為系統(tǒng)邊界。整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)碳的來(lái)源主要包括藥材飲片、動(dòng)力介質(zhì)及有機(jī)提取溶劑等。直接碳排放主要包括生產(chǎn)過(guò)程中內(nèi)部車輛轉(zhuǎn)運(yùn)流通燃油耗費(fèi)、應(yīng)急發(fā)電機(jī)燃油排放。間接碳排放主要包括生產(chǎn)線、潔凈室以及倉(cāng)儲(chǔ)等所需的電力和熱力產(chǎn)生的排放，產(chǎn)品和原材料運(yùn)輸途中的碳排放，生產(chǎn)后產(chǎn)生的廢水、藥渣處理產(chǎn)生的排放。其中排放氣體主要類別為CO2，還包括廢棄物處置中部分甲烷的產(chǎn)生，溫室氣體排放總量為以上直接排放和間接排放的總和。根據(jù)其排放范圍和碳源頭繪制其系統(tǒng)邊界，見圖6。

圖5 中藥口服液生產(chǎn)流程圖

圖6 中藥口服液生產(chǎn)系統(tǒng)邊界

同中藥飲片碳足跡核算方式相同，根據(jù)邊界系統(tǒng)確定中藥口服液產(chǎn)生碳足跡的主要活動(dòng)包括輔助生產(chǎn)系統(tǒng)中如動(dòng)力室直接消耗化石燃料燃燒產(chǎn)生的碳排放，浸提、濃縮、滅菌和分裝等生產(chǎn)過(guò)程以及從倉(cāng)儲(chǔ)過(guò)程耗費(fèi)的凈購(gòu)入電力與熱力所產(chǎn)生的的碳排放，廢水、廢渣處理排放，原、輔料和產(chǎn)品運(yùn)輸過(guò)程車輛產(chǎn)生的排放等。最后統(tǒng)計(jì)整個(gè)中藥口服液生產(chǎn)系統(tǒng)中涉及的電力、熱力和燃料的活動(dòng)水平數(shù)據(jù)和相應(yīng)排放因子，代入公式（2），得到公式（4）。

GHG總＝GHG車輛＋CO2凈電＋CO2凈熱＋GHG燃油＋GHG廢棄物（4）

根據(jù)最后的溫室氣體排放匯總式來(lái)看，在中藥飲片和中藥口服液生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生碳足跡的途徑是大同小異的。但是，實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，對(duì)于中藥口服液的生產(chǎn)相較于飲片生產(chǎn)必然更加精細(xì)化，在這個(gè)過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生更多的碳足跡。如在生產(chǎn)過(guò)程中，2個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)對(duì)于潔凈室的等級(jí)要求不同，更高的潔凈室等級(jí)對(duì)于凈購(gòu)入電力的消耗量相對(duì)增大，由此產(chǎn)生的碳排放量也會(huì)相應(yīng)的增高。此外，口服液生產(chǎn)過(guò)程中涉及了浸提、純化、灌裝、滅菌等工藝，在這些過(guò)程中可能會(huì)引入相應(yīng)的有機(jī)試劑，這將會(huì)使浸提、純化以及配液等過(guò)程中造成的廢水排放處理難度加大、碳排放量增加。最后，相較于中藥飲片的生產(chǎn)，口服液還要考慮提取后大量的中藥廢渣處理，這將會(huì)產(chǎn)生額外的碳排放。

5 節(jié)能減排建議

在實(shí)際碳足跡核算過(guò)程中應(yīng)依據(jù)最終的計(jì)算結(jié)果，確定關(guān)鍵的排放環(huán)節(jié)，分析減少碳足跡的有效途徑，提出減排建議并采取必要的措施，降低關(guān)鍵排放環(huán)節(jié)如濃縮、烘干、廢水處理等過(guò)程的碳排放。

首先，中藥制藥企業(yè)應(yīng)樹立并強(qiáng)化節(jié)能減排、可持續(xù)發(fā)展的理念。其次，中藥制藥企業(yè)需要加強(qiáng)綠色低碳制藥技術(shù)與裝備的研究和應(yīng)用，不斷對(duì)藥品生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行更新，達(dá)到低耗能高效率的目的[22]。如在中藥制劑生產(chǎn)過(guò)程中常見的干燥工藝，涉及了高額凈購(gòu)入電力的消耗；在不影響藥效的情況下，可考慮采用微波干燥、熱泵干燥等高效方式替代傳統(tǒng)干燥方式。同時(shí)，對(duì)于一些制藥設(shè)備運(yùn)行產(chǎn)生的具有回收價(jià)值的余熱應(yīng)當(dāng)加以回收利用，如在蒸發(fā)過(guò)程中對(duì)產(chǎn)生的二次蒸汽進(jìn)行利用且盡量避免多效蒸發(fā)器中熱量的損耗。此外，中藥制劑工業(yè)化生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量藥渣，這些藥渣由于缺乏有效利用途徑而廢棄，不僅造成資源的嚴(yán)重浪費(fèi)，還加劇了生態(tài)環(huán)境壓力。因此，中藥制藥企業(yè)應(yīng)基于多層次資源化模式，實(shí)現(xiàn)對(duì)藥渣的資源化利用，有效降低其碳足跡并實(shí)現(xiàn)一定的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)[23]。最后，近年來(lái)隨著碳匯技術(shù)的逐漸成熟，在未來(lái)中藥制藥企業(yè)也可通過(guò)碳捕集與封存技術(shù)（carbon capture and storage，CCS）及碳捕集、利用和封存技術(shù)（carbon capture, utilization and storage，CCUS）[24]等技術(shù)固碳方式來(lái)降低自身碳足跡。此外，充分發(fā)揮中藥生態(tài)農(nóng)業(yè)的生態(tài)固碳作用，降低中藥材生產(chǎn)過(guò)程的碳足跡，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈的整體碳減排[25]。

6 結(jié)語(yǔ)與展望

基于“3060雙碳目標(biāo)”和中藥制藥企業(yè)碳排放的問(wèn)題，本文結(jié)合現(xiàn)有碳足跡核算研究，初步提出了中藥制藥行業(yè)的碳足跡核算方法和概念，希望通過(guò)碳足跡的核算幫助中藥制藥企業(yè)高效準(zhǔn)確地降低其在生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的碳排放。但目前該方法尚未代入實(shí)際的藥品生產(chǎn)進(jìn)行核算，缺乏對(duì)于實(shí)際活動(dòng)水平數(shù)據(jù)和相關(guān)排放因子的選擇以及獲取，需要在以后具體研究中進(jìn)行方法驗(yàn)證。

目前，對(duì)于碳足跡的概念多由灰色文件提出，眾多學(xué)者對(duì)于碳足跡的概念尚不一致，還需要相關(guān)權(quán)威氣候研究組織提出相對(duì)的標(biāo)準(zhǔn)使碳足跡概念達(dá)到統(tǒng)一?，F(xiàn)階段幾種常見的碳足跡核算方法優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)都較為明顯，能否找到一種優(yōu)勢(shì)更為明顯的核算方法將成為未來(lái)重要的突破口，混合生命周期評(píng)價(jià)方法能夠同時(shí)兼顧宏觀和微觀層次，是近年來(lái)對(duì)于碳足跡核算方法的重要進(jìn)展，但該法對(duì)于數(shù)據(jù)的精確度和技術(shù)的成熟度有較高的要求。

整個(gè)中藥制藥行業(yè)對(duì)碳足跡研究還處于空白，缺乏相應(yīng)的專業(yè)方法和標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)論是對(duì)中藥制藥行業(yè)碳足跡理論方法還是實(shí)際應(yīng)用方面的研究都還有待加強(qiáng)。對(duì)于后續(xù)中藥制藥行業(yè)碳足跡的研究，重點(diǎn)應(yīng)在于制定關(guān)于中藥制藥行業(yè)碳足跡研究的專業(yè)規(guī)范和建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，提高數(shù)據(jù)收集的精度和速度，降低碳足跡核算誤差。再將其用于實(shí)際的藥品生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行碳足跡核算，并在此過(guò)程中不斷的完善標(biāo)準(zhǔn)和方法。

利益沖突 所有作者均聲明不存在利益沖突

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Carbon footprint generation link and accounting models of traditional Chinese medicine manufacturing companies in the context of double carbon

CI Zhi-min1, YU Qiang1, MA Hong-yan1, ZHENG Chuan1, 2, SHANG Qiang3, 4, 5, LI Dong3, 4, 5, YANG Ming6, HAN Li1, ZHANG Ding-kun1, 2

1. Key Laboratory of Distinctive Chinese Medicine Resources in Southwest China, College of Pharmacy, Chengdu University of Traditional Chinese Medicine, Chengdu 611137, China 2. Tianfu TCM Innovation Harbour, Chengdu University of Traditional Chinese Medicine, Pengzhou 611930, China 3. Sichuan Guangda Pharmaceutical Co., Ltd., Pengzhou 611930, China 4. Sichuan Provincial Engineering Research Center for Antiviral Chinese Medicine Industrialization, Pengzhou 611930, China 5. National Engineering Research Center for Modernization of Traditional Chinese Medicine and Sichuan Medicine Resource Sub-center, Pengzhou 611930, China 6. State Key Laboratory of Innovative Drug and High Efficiency and Energy Saving Pharmaceutical Equipment, Jiangxi University of Traditional Chinese Medicine, Nanchang 330004, China

As the problems caused by global warming become more and more serious, China has proposed the “3060 double carbon target” of reaching the carbon peak by 2030 and becoming carbon neutral in 2060. At present, traditional Chinese medicine pharmaceutical industries lack corresponding carbon emission evaluation methods and carbon footprint accounting models, which make it difficult to accurately guide pharmaceutical process improvement and energy-saving evaluation of new technologies and equipment, making it the primary problem that needs to be solved for green pharmaceuticals in traditional Chinese medicine. Therefore, based on the concept of carbon footprint, a carbon footprint accounting method for traditional Chinese medicine pharmaceutical industry was initially proposed in this paper, the pharmaceutical processes with high carbon emissions were sorted out. The accounting elements for the production of root traditional Chinese medicine tablets and traditional Chinese medicine oral liquids were briefly described as examples, in order to comprehensively count and analyze the carbon emissions of traditional Chinese medicine pharmaceutical industry, and provide a reference for green manufacturing and energy conservation and emission reduction of traditional Chinese medicine manufacturing companies.

traditional Chinese medicine manufacturing; carbon footprint; green manufacturing; carbon peaking; carbon neutrality

R288

A

0253 - 2670(2022)24 - 7980 - 09

10.7501/j.issn.0253-2670.2022.24.

2022-08-13

四川省科技計(jì)劃資助項(xiàng)目（2022YFS0431）

慈志敏，講師，研究方向?yàn)橹兴幘G色制造新技術(shù)。E-mail: cizhimin@163.com

張定堃，副教授，研究方向?yàn)橹兴幹扑幣c品質(zhì)評(píng)價(jià)新技術(shù)。E-mail: zhangdingkun@cdutcm.edu.cn

韓 麗，教授，研究方向?yàn)橹兴幹苿┬录夹g(shù)。E-mail: hanliyx@163.com

[責(zé)任編輯 崔艷麗]