造紙法煙草薄片產(chǎn)品碳足跡分析及減碳策略研究

摘要： 依據(jù)ISO 14067： 2018 《溫室氣體——產(chǎn)品碳足跡量化要求和指南》，利用Simapro軟件，對(duì)造紙法煙草薄片產(chǎn)品進(jìn)行碳足跡評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，生產(chǎn)階段能源消耗是碳排放的主要來(lái)源，占比74. 1%；其中，電力消耗貢獻(xiàn)的碳排放最多，占比70. 6%，故造紙法煙草薄片產(chǎn)品碳足跡主要來(lái)自電力消耗。因此，提高綠色電力的使用比例是降低產(chǎn)品碳足跡的重要路徑。利用Simapro軟件構(gòu)建的模型推算，當(dāng)生產(chǎn)過(guò)程中使用20%的綠色電力，單位產(chǎn)品碳足跡相較未使用綠色電力時(shí)下降了10. 5個(gè)百分點(diǎn)，具有較好的減碳效果。研究進(jìn)一步表明，提高能源利用效率、優(yōu)化工藝、協(xié)同產(chǎn)業(yè)鏈等減碳策略，均有助于進(jìn)一步降低造紙法煙草薄片產(chǎn)品的碳足跡。

關(guān)鍵詞：造紙法；煙草薄片；碳足跡；減碳

中圖分類號(hào)：TS7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10. 11980/j. issn. 0254-508X. 2025. 02. 013

隨著全球氣候變暖的情況日益加劇，控制碳排放已經(jīng)成為國(guó)際社會(huì)的共識(shí)［1］。煙草行業(yè)作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要組成部分，其生產(chǎn)過(guò)程中的碳排放也受到嚴(yán)格審視。煙草薄片產(chǎn)品在卷煙生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛，其能夠有效提高煙葉利用率、降低卷煙生產(chǎn)成本。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者陸續(xù)對(duì)鋼鐵、石化、紡織、風(fēng)電、造紙、家具、家電、有機(jī)材料等多個(gè)行業(yè)的產(chǎn)品進(jìn)行了碳足跡相關(guān)研究[2-9]，為各行業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程的碳排放控制提供了良好的數(shù)據(jù)支撐［10］。近年來(lái)，國(guó)家煙草專賣局連續(xù)出臺(tái)“雙碳”相關(guān)政策，印發(fā)《煙草行業(yè)“十四五”綠色低碳循環(huán)發(fā)展工作方案》《關(guān)于煙草行業(yè)做好碳達(dá)峰、碳中和的實(shí)施意見(jiàn)》等，把“雙碳”工作列為煙草行業(yè)的重點(diǎn)轉(zhuǎn)型方向，提出了煙草行業(yè)的減排目標(biāo)，內(nèi)容包括：到2025年萬(wàn)元工業(yè)增加值二氧化碳排放比2020年下降20%， 到2030 年萬(wàn)元工業(yè)增加值二氧化碳排放比2005年下降80%以上，全面推行清潔生產(chǎn)，大力推動(dòng)節(jié)能減排，加強(qiáng)資源綜合利用等。由此可見(jiàn)，未來(lái)對(duì)碳排放控制的要求會(huì)越來(lái)越高，深入研究煙草薄片產(chǎn)品碳足跡并尋求減碳路徑，具有非常重要的意義。

1 造紙法煙草薄片產(chǎn)品碳足跡分析

目前，常見(jiàn)的碳足跡核算方法有生命周期評(píng)價(jià)（LCA） 法、碳夾點(diǎn)分析法等。LCA 法能夠全面且系統(tǒng)地評(píng)估產(chǎn)品從原材料獲取[11]、生產(chǎn)加工、運(yùn)輸、使用到廢棄處理整個(gè)生命周期內(nèi)的能源消耗和溫室氣體排放。因此，本研究選擇LCA法針對(duì)煙草薄片產(chǎn)品進(jìn)行碳足跡分析。

1. 1 功能單位

本研究在滿足可測(cè)量、與產(chǎn)品系統(tǒng)的輸入輸出數(shù)據(jù)直接相關(guān)的要求下[12]， 選擇1 t 煙草薄片為功能單位。

1. 2 數(shù)據(jù)收集

1. 2. 1 初級(jí)活動(dòng)水平數(shù)據(jù)

本研究計(jì)算中收集到的所有活動(dòng)數(shù)據(jù)，均來(lái)源于某企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。具體內(nèi)容包括：煙梗、煙末、纖維板、碳酸鈣、殼聚糖等原材料的使用量，煙葉箱、M型卷膜袋（PE）、出口專用打包帶（PP材料）等包裝材料消耗量，上游運(yùn)輸過(guò)程的距離和交通工具載質(zhì)量，電力、天然氣等生產(chǎn)階段能源消耗量，以及一般固體廢棄物和廢水處理量等。

1. 2. 2 次級(jí)數(shù)據(jù)

次級(jí)數(shù)據(jù)指不針對(duì)具體產(chǎn)品的外部測(cè)量，是一種對(duì)同類過(guò)程或材料的平均或通用測(cè)量（如行業(yè)協(xié)會(huì)的行業(yè)報(bào)告或匯總數(shù)據(jù)）。本研究計(jì)算的次級(jí)數(shù)據(jù)，主要從Ecoinvent（v3.8） 等生命周期清單數(shù)據(jù)庫(kù)、相關(guān)文獻(xiàn)和報(bào)告證書中獲得。

1. 2. 3 取舍原則

本研究采用的取舍原則以各項(xiàng)原材料投入占產(chǎn)品質(zhì)量或過(guò)程總投入的質(zhì)量比為依據(jù)，具體規(guī)則如下。

1） 普通物料質(zhì)量lt;1%產(chǎn)品質(zhì)量時(shí)，以及含稀貴或高純成分的物料質(zhì)量lt;0.05%產(chǎn)品質(zhì)量時(shí)，可忽略該物料的上游生產(chǎn)數(shù)據(jù)，總忽略物料質(zhì)量不超過(guò)5%。

2） 大多數(shù)情況下，生產(chǎn)設(shè)備、廠房、生活設(shè)施等可以忽略。

3） 在選定環(huán)境影響類型范圍內(nèi)的已知排放數(shù)據(jù)不應(yīng)忽略。

由于消耗品及原料的包裝為非實(shí)質(zhì)性貢獻(xiàn)，故不在數(shù)據(jù)收集范圍內(nèi)。

本研究所有原輔料和能源等消耗均關(guān)聯(lián)了上游數(shù)據(jù)，部分消耗的上游數(shù)據(jù)采用近似替代的方式處理。

1. 3 系統(tǒng)邊界

本研究采用從搖籃到大門的評(píng)價(jià)方法，對(duì)造紙法煙草薄片產(chǎn)品的碳足跡進(jìn)行分析。該分析覆蓋以下2個(gè)階段。

1） 原材料采集階段：包括煙葉種植、收獲以及運(yùn)輸過(guò)程中的碳排放，及其他原輔材料獲取、運(yùn)輸過(guò)程中的碳排放。

2） 生產(chǎn)加工階段：涉及煙草薄片的加工、干燥、切割等過(guò)程中的能源消耗和廢棄物排放。

根據(jù)項(xiàng)目的生產(chǎn)工藝流程，結(jié)合1.2 中的取舍原則，繪制了本研究造紙法制煙草薄片產(chǎn)品的系統(tǒng)邊界圖，如圖1所示。

1. 4 碳足跡計(jì)算

產(chǎn)品碳足跡的計(jì)算公式是整個(gè)產(chǎn)品全生命周期中所有活動(dòng)的所有材料、能源和廢棄物乘以其排放因子后再加和，如式（1）所示。

PCF =Σi = 1，j = 1n Pi·Qij·GWPj （1）

式中，PCF為產(chǎn)品碳足跡；P 為活動(dòng)數(shù)據(jù)；Q 為排放因子；GWP為全球增溫潛勢(shì)值；i 表示系統(tǒng)邊界內(nèi)各功能單位（聲明單位） 中的第i 種活動(dòng)；j 表示與第i 種活動(dòng)相關(guān)的第j 種溫室氣體。

利用碳足跡專業(yè)分析軟件Simapro進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算，建立造紙法煙草薄片生命周期評(píng)價(jià)科學(xué)完整的計(jì)算程序。

利用Simapro系統(tǒng)建立各個(gè)過(guò)程單元模塊，輸入各過(guò)程單元的數(shù)據(jù)參數(shù)，通過(guò)連接各過(guò)程單元的關(guān)系變量等操作，進(jìn)行清單分析。另外，數(shù)據(jù)計(jì)算過(guò)程還涉及分配程序處理，首先，能源生產(chǎn)過(guò)程中能源消耗及環(huán)境排放需分配至不同過(guò)程單元；其次，廢水處理過(guò)程中廢水污染負(fù)荷分配至不同過(guò)程單元[12]。本研究根據(jù)產(chǎn)品與系統(tǒng)的物理關(guān)系（如基于產(chǎn)品質(zhì)量或產(chǎn)品數(shù)量占比、運(yùn)輸過(guò)程基于產(chǎn)品質(zhì)量或體積占比等），進(jìn)行分配。

本研究計(jì)算過(guò)程涵蓋了原輔材料消耗、包裝材料消耗、上游運(yùn)輸、生產(chǎn)階段能源消耗和廢棄物處理階段，碳排放因子的選取依據(jù)Simapro 系統(tǒng)自帶的數(shù)據(jù)庫(kù)，選擇IPCC 2021 GWP100 方法，計(jì)算得到造紙法煙草薄片產(chǎn)品碳足跡的清單結(jié)果，如表1所示。

1. 5 數(shù)據(jù)分析

1. 5. 1 不同過(guò)程單元碳足跡貢獻(xiàn)率分析

結(jié)合碳足跡清單結(jié)果，對(duì)利用造紙法生產(chǎn)1 t煙草薄片的不同過(guò)程單元的碳足跡貢獻(xiàn)進(jìn)行研究，各過(guò)程單元碳足跡貢獻(xiàn)率如圖2所示。從圖2可以看出，生產(chǎn)階段能源消耗是碳排放的最主要來(lái)源，占比達(dá)74.1%，這是由于生產(chǎn)過(guò)程中設(shè)備運(yùn)行需要消耗大量的電力和熱力，如蒸煮、干燥等工序耗能巨大。碳排放的來(lái)源其次是原輔材料消耗，碳排放量占比為15.8%，數(shù)值不大，這主要是因?yàn)闊熌煿５仍牧献陨砗剂肯鄬?duì)較低且獲取過(guò)程能源消耗較少。上游運(yùn)輸?shù)奶寂欧帕空急茸钚。瑸?.92%，這是因?yàn)樯嫌芜\(yùn)輸?shù)奶寂欧帕咳Q于運(yùn)輸距離、運(yùn)輸方式及產(chǎn)品包裝質(zhì)量等因素，本研究所采用的主要原料、包裝材料大多數(shù)為本地及周邊供應(yīng)商，因此上游運(yùn)輸?shù)奶寂欧帕枯^小。

1. 5. 2 生產(chǎn)階段能源消耗碳足跡貢獻(xiàn)率分析

從1.5.1 可知，生產(chǎn)階段能源消耗的碳排放占比最大，結(jié)合碳足跡清單結(jié)果，對(duì)該過(guò)程單元做進(jìn)一步分析，結(jié)果如圖3所示。由圖3可知，生產(chǎn)1 t煙草薄片產(chǎn)品的生產(chǎn)階段能源消耗的碳排放主要來(lái)源于電力，占比達(dá)70.6%。

綜上所述，造紙法煙草薄片碳足跡主要來(lái)自電力消耗。

1. 5. 3 碳排放類型占比分析

根據(jù)《溫室氣體核算體系：產(chǎn)品生命周期核算和報(bào)告標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》和《溫室氣體——產(chǎn)品碳足跡量化和信息交流的要求與指南》（ISO/TS14067：2018），產(chǎn)品碳足跡組成包括化石碳排放、生物碳排放和土地利用變化碳排放，其中化石碳排放主要來(lái)自于非生物基材料（如化石能源） 的溫室氣體排放，生物碳排放來(lái)源于生物材料燃燒或降解等過(guò)程中釋放的CO2、CH4和N2O等溫室氣體，而土地利用變化碳排放是土地利用的需求導(dǎo)致土地碳儲(chǔ)量改變，包括由一種土地利用類別轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N類別，或在同一類土地利用類別內(nèi)的轉(zhuǎn)變所產(chǎn)生的溫室氣體排放。

結(jié)合碳足跡清單結(jié)果，對(duì)造紙法煙草薄片碳足跡的碳排放類型占比進(jìn)行研究，結(jié)果如圖4 所示。由圖4可知，在造紙法煙草薄片生產(chǎn)過(guò)程中，化石碳排放占主導(dǎo)，占比高達(dá)99.4%，這可能是由于在上游原料、煙草薄片生產(chǎn)過(guò)程中，均普遍使用到了電力、熱力等，消耗了基礎(chǔ)能源。

2 造紙法煙草薄片碳足跡減碳措施探討

結(jié)合造紙法煙草薄片的生產(chǎn)工藝，研究國(guó)內(nèi)外造紙、煙草行業(yè)的減碳措施，并借鑒其他行業(yè)的減碳策略，從能源管理減碳、工藝優(yōu)化減碳、產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同減碳3 方面對(duì)造紙法煙草薄片碳足跡的減碳措施進(jìn)行探討。

2. 1 能源管理減碳

2. 1. 1 增加綠色電力使用比例

由1.5.2 分析可知，造紙法煙草薄片碳排放主要來(lái)自電力消耗。因此，提高綠色電力的使用比例是降低造紙法煙草薄片碳足跡的重要路徑。企業(yè)可以在廠房屋頂安裝太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)，利用太陽(yáng)能提供部分電力，降低因電力消耗產(chǎn)生的碳排放量；還可以探索利用生物質(zhì)能，如利用煙草廢料進(jìn)行生物質(zhì)發(fā)電或供熱，實(shí)現(xiàn)煙草生產(chǎn)過(guò)程中的廢棄物資源化利用，進(jìn)一步降低碳排放；此外，也可以通過(guò)購(gòu)買綠電、綠證等方式來(lái)改善能源消耗的現(xiàn)狀。

本研究對(duì)使用20%綠色電力的場(chǎng)景進(jìn)行研究分析，利用Simapro 軟件構(gòu)建模型，測(cè)算減碳效果如圖5所示。由圖5可以看出，采用綠色電力可以達(dá)到一定的減碳效果，通過(guò)將20%的電力消耗替換為綠色電力，單位產(chǎn)品的碳排放下降了10.5個(gè)百分點(diǎn)。

2. 1. 2 提高能源利用效率

從生產(chǎn)階段能源消耗導(dǎo)致的碳排放量和碳排放類型占比的分析均可以看出，能源消耗是造紙法煙草薄片產(chǎn)品碳足跡的主要來(lái)源，通過(guò)多種方式提高能源利用效率，減少能源消耗，可以有效降低造紙法煙草薄片的碳足跡。首先，對(duì)生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行升級(jí)改造，采用新型節(jié)能設(shè)備替換老舊設(shè)備，如將傳統(tǒng)的電機(jī)更換為高效節(jié)能電機(jī)，可提高電機(jī)的運(yùn)行效率，降低電力消耗。其次，建立智慧能碳系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和分析企業(yè)內(nèi)各設(shè)備的能源消耗情況，根據(jù)生產(chǎn)需求及時(shí)調(diào)整能源分配，如在生產(chǎn)低負(fù)荷時(shí)段，自動(dòng)降低部分設(shè)備的運(yùn)行功率或關(guān)閉不必要的設(shè)備，從而避免能源浪費(fèi)。

相比增加綠色電力使用比例的方式，提高能源利用效率需要綜合考慮技術(shù)、場(chǎng)地、成本、人員等各方面因素，因此，對(duì)于造紙法煙草薄片生產(chǎn)企業(yè)建議優(yōu)先考慮增加綠色電力使用比例來(lái)降低碳足跡。

2. 2 工藝優(yōu)化減碳

2. 2. 1 改進(jìn)現(xiàn)有生產(chǎn)工藝參數(shù)

造紙法生產(chǎn)煙草薄片時(shí)，蒸煮工序的反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間和化學(xué)藥劑用量均會(huì)對(duì)產(chǎn)品碳足跡產(chǎn)生影響。這是因?yàn)檩^低的反應(yīng)溫度和較短的反應(yīng)時(shí)間減少了蒸汽的消耗量，而精準(zhǔn)的化學(xué)藥劑用量避免了因藥劑過(guò)量使用而增加的處理成本和能源消耗。因此，可以通過(guò)深入研究現(xiàn)有生產(chǎn)工藝，優(yōu)化關(guān)鍵參數(shù)來(lái)降低碳排放量。適當(dāng)降低蒸煮反應(yīng)溫度、縮短蒸煮反應(yīng)時(shí)間并精準(zhǔn)控制化學(xué)藥劑用量，在不影響產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，能夠減少能源消耗，從而降低生產(chǎn)加工環(huán)節(jié)的碳排放量。

2. 2. 2 探索新型低碳生產(chǎn)工藝

目前，煙草行業(yè)內(nèi)正在積極探索新型低碳生產(chǎn)工藝，如超臨界流體萃取技術(shù)在煙草薄片生產(chǎn)中的應(yīng)用研究等。超臨界流體具有獨(dú)特的理化性質(zhì)，在萃取煙草有效成分時(shí)，能夠在較低溫度和壓力下進(jìn)行，相比傳統(tǒng)萃取工藝，可大幅降低能源消耗。此外，部分企業(yè)正在研發(fā)基于生物酶解技術(shù)的煙草薄片生產(chǎn)工藝，利用生物酶分解煙草原料中的大分子物質(zhì)，減少化學(xué)藥劑的使用和能源消耗，從而降低碳排放量。雖然這些新型工藝目前仍處于研發(fā)或試點(diǎn)階段，但其具有廣闊的應(yīng)用前景。造紙法制煙草薄片生產(chǎn)企業(yè)可以對(duì)新型低碳工藝持續(xù)關(guān)注和研究，條件成熟的情況下可以進(jìn)行小范圍試驗(yàn)，探索降低自身產(chǎn)品碳足跡的同時(shí)，也為行業(yè)的綠色低碳可持續(xù)發(fā)展貢獻(xiàn)力量。

2. 3 產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同減碳

2. 3. 1 上游環(huán)節(jié)減碳合作

造紙法煙草薄片生產(chǎn)企業(yè)可與上游原材料供應(yīng)商加強(qiáng)合作，共同推動(dòng)減碳行動(dòng)。一方面，鼓勵(lì)供應(yīng)商采用低碳種植方式，減少化肥農(nóng)藥的使用，降低煙草種植環(huán)節(jié)的碳排放。如推廣有機(jī)肥料的使用，采用生物防治病蟲害技術(shù)代替化學(xué)農(nóng)藥。同時(shí)，積極鼓勵(lì)上游供應(yīng)商開(kāi)展產(chǎn)品碳足跡計(jì)算，為造紙法煙草薄片碳足跡計(jì)算提供更加精確的數(shù)據(jù)支撐。另一方面，優(yōu)化原材料運(yùn)輸方式，采用聯(lián)合運(yùn)輸、集裝箱運(yùn)輸?shù)雀咝н\(yùn)輸模式，減少運(yùn)輸過(guò)程中的碳排放量。同時(shí)，企業(yè)可以與供應(yīng)商建立長(zhǎng)期穩(wěn)定的合作關(guān)系，減少原材料采購(gòu)的中間環(huán)節(jié)，降低運(yùn)輸距離和運(yùn)輸次數(shù)，從而降低碳排放量。

2. 3. 2 下游環(huán)節(jié)減碳聯(lián)動(dòng)

因數(shù)據(jù)獲取等原因，本研究的碳足跡計(jì)算和分析未包含下游環(huán)節(jié)，但從產(chǎn)品全生命周期碳足跡的角度來(lái)看，與下游企業(yè)協(xié)同減碳也是節(jié)能減排的重要一環(huán)，對(duì)行業(yè)整體的綠色低碳轉(zhuǎn)型升級(jí)具有重要意義。在產(chǎn)品包裝環(huán)節(jié)，采用輕量化、可回收的包裝材料，減少包裝廢棄物的產(chǎn)生和處理過(guò)程中的碳排放。在產(chǎn)品運(yùn)輸環(huán)節(jié)，與下游企業(yè)共同規(guī)劃物流配送路線，采用集中配送、多式聯(lián)運(yùn)等方式，提高運(yùn)輸效率，減少運(yùn)輸里程和運(yùn)輸工具的空載率，從而降低運(yùn)輸環(huán)節(jié)的碳排放量。此外，在產(chǎn)品使用環(huán)節(jié)，通過(guò)與下游企業(yè)合作，開(kāi)展消費(fèi)者教育活動(dòng)，倡導(dǎo)文明吸煙、減少煙草浪費(fèi)，從消費(fèi)端減少煙草薄片的全生命周期碳足跡。

綜上所述，造紙法煙草薄片的生產(chǎn)企業(yè)，可以結(jié)合自身情況選擇上述減碳措施中的幾種方式協(xié)同使用，來(lái)進(jìn)一步降低產(chǎn)品碳足跡。

3 結(jié)論

3. 1 造紙法生產(chǎn)煙草薄片的碳排放，主要來(lái)源于生產(chǎn)階段的能源消耗，占比達(dá)74.1%；而在生產(chǎn)階段能源消耗中，電力消耗占比最大，為70.6%。故造紙法煙草薄片碳排放主要來(lái)自電力消耗，提高綠色電力的使用比例是降低產(chǎn)品碳足跡的重要路徑。

3. 2 對(duì)造紙法煙草薄片生產(chǎn)過(guò)程中使用20%綠色電力的場(chǎng)景進(jìn)行建模計(jì)算；結(jié)果表明，單位產(chǎn)品碳排放下降了10.5個(gè)百分點(diǎn)，具有較好的減碳效果。提高能源利用效率、優(yōu)化工藝、協(xié)同產(chǎn)業(yè)鏈等減碳策略，有助于進(jìn)一步降低造紙法煙草薄片的碳排放。

隨著科技進(jìn)步和環(huán)保要求提高，造紙法煙草薄片行業(yè)在減碳方面機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存。未來(lái)，新型綠色化學(xué)合成技術(shù)有望應(yīng)用于煙草薄片生產(chǎn)，提升效率并降低碳排放。同時(shí)，清潔能源技術(shù)（如氫能） 的發(fā)展將為該行業(yè)提供更多深度脫碳選擇。此外，產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)將加強(qiáng)協(xié)同合作，實(shí)現(xiàn)從煙草種植到消費(fèi)的全生命周期低碳管理，推動(dòng)行業(yè)綠色低碳可持續(xù)發(fā)展，助力應(yīng)對(duì)氣候變化。

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（責(zé)任編輯：魏琳珊）