產(chǎn)品碳足跡評價中的生物碳核算研究

中圖分類號：X22文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

Research on Biogenic Carbon Accounting in Product Carbon Footprint Evaluation

LiQingqing1，2，Chen Yunfeng3，Yang Denghui4 （1.Shanghai Electric Group Digital Technology Co.，Ltd.，Shanghai 2011O3，China; 2.Schoolof Environment Science and Engineering，Tongji University，Shanghai 2Oo092，China; 3.School of Fashion and Art Design，Donghua University，Shanghai 2Ooo51，China； 4.Shanghai Vecarbon Technology Co.，Ltd.，Shanghai 2Oooo3，China）

Abstract：BasedontherequirementsofISO140672O18“GreenhousegasesCarbon fotprintofproductsRequirementsandguidelines”，PAS220ll“Speiicaiofortessessmetoftelifeclegeesesessosofodsandserce”andoele vantliterature，tissudylarifsteoutingopeofiogenicarbonudingthempoaloundarisofupstream，dstream anddownstream，andtheoresponingcrboisson/remoalsorogencarbonstoage，withdetailedanalysisondladeis sions/storageForthepartsinvolvingplntgroth，thenetphotosntheticateisfiedfromananalaccoutingscaletodailycalcu lation，whichisoresuitablefortemicrobehaviorofprodutcarbnfotprintevaluationForteissos/remoalsofchartn theupstream，mdstreamnddowstream，typicalseariosininaarelistedalogiththecorspodingaccoutingdsfor carbonemisios/rmoalsndrtesseariosTssudfilgapofbgencarbaotinproucrbofoprst

Keywords：product carbon footprint assessment；LCA；biogenic carbon；delayed emissions

前言

氣候變化是當(dāng)前全人類共同面對的重要議題之一，碳排放的核算是開展碳管理工作的重要抓手。

從微觀角度來看，對同一款產(chǎn)品的碳足跡核算結(jié)果不盡相同，一些細(xì)節(jié)如產(chǎn)品碳足跡中的生物碳等，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中尚未有明確的核算方法與規(guī)則。中國于2023年發(fā)布的《國家發(fā)展改革委等部門關(guān)于加快建立產(chǎn)品碳足跡管理體系的意見》指出：“加快提升中國重點產(chǎn)品碳足跡管理水平，促進(jìn)相關(guān)行業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型，積極引導(dǎo)綠色低碳消費，助力實現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)”[1]。Liu等[2]將麻纖維紡織品全生命周期模塊化，并分析了產(chǎn)品的碳排放和清除特征，討論了產(chǎn)品使用和廢棄階段的延遲排放作用。Li等[3]指出要明確羊毛的碳儲存和碳轉(zhuǎn)移機(jī)制。畢延強(qiáng)[4]探究了天然纖維產(chǎn)品碳儲存可作為碳抵消核算的時間邊界。Lao等[5]將原料的生物碳儲量和產(chǎn)品的延遲排放納入考量。文章研究在政策背景下以中國產(chǎn)品作為研究對象，對產(chǎn)品碳足跡評價中的生物碳核算進(jìn)行研究。

1生物碳涵義與報告要求

根據(jù)I SO14067^[6] 對生物碳的定義，生物碳是指來源于生物質(zhì)的碳，而生物質(zhì)是一種生物源性材料，包括有機(jī)物質(zhì)（活的和死的），例如樹木、作物、草、樹垃圾、藻類、動物、肥料和生物來源的廢物，不包括埋在地質(zhì)構(gòu)造中的材料和轉(zhuǎn)化為化石材料的材料以及泥炭。

根據(jù)IS014067中對碳足跡評價的要求，報告中與生物質(zhì)相關(guān)內(nèi)容分為兩個部分—生物碳排放/清除和生物碳儲存。前者應(yīng)當(dāng)計入碳足跡評價報告[7-8]，后者不計人，但需要計算且披露。

關(guān)于生物碳排放/清除，為深入研究與核算碳足跡評價中的生物碳相關(guān)時間與空間邊界，文章研究參考鋼鐵EPD（Environmental Product Declaration，環(huán)境產(chǎn)品聲明）平臺發(fā)布的《普通鋼鐵產(chǎn)品及特殊鋼產(chǎn)品PCR（Productcategoryrules，產(chǎn)品種類規(guī)則）》[9]，將產(chǎn)品生命周期分為上中下游三部分。中國產(chǎn)品涉及的生物質(zhì)來源主要有植物生長（上游、中游）、生物質(zhì)燃燒（中游）等。植物生長屬于上游活動，是指植物在生長過程中，在光合作用和呼吸作用的共同影響下形成的碳吸收作用。評價期內(nèi)的植物生長屬于中游活動。生物質(zhì)燃燒屬于中游活動，主要包括以下三類，一是農(nóng)作物秸稈及木屑等農(nóng)業(yè)廢棄物及農(nóng)林產(chǎn)品加工業(yè)廢棄物；二是薪柴和由木材加工而成的木炭；三是人畜和動物糞便。居民生活用的省柴灶、傳統(tǒng)灶等爐灶，燃用木炭的火盆和火鍋以及牧區(qū)燃用動物糞便的灶具，工商業(yè)部門燃用農(nóng)業(yè)廢棄物、薪柴的炒茶灶、烤煙房、磚瓦窯等是這一過程的主要排放源。產(chǎn)品中的生物碳儲存的延遲排放/儲存（延遲排放導(dǎo)致的儲存量下降）則包含產(chǎn)品的使用和廢棄階段，也是產(chǎn)品中產(chǎn)生生物碳儲存的主要階段。其中廢棄物中所含的生物質(zhì)材料（如紙張、食品和木材廢棄物）燃燒產(chǎn)生的二氧化碳排放，是生物成因的排放。

2產(chǎn)品中的生物碳儲存核算

2.1 核算邊界

ISO14067是國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）制定的標(biāo)準(zhǔn)，旨在量化和溝通產(chǎn)品生命周期內(nèi)的溫室氣體排放。標(biāo)準(zhǔn)涵蓋了產(chǎn)品碳足跡的計算方法、報告規(guī)范，以及數(shù)據(jù)透明性與一致性要求，可促進(jìn)企業(yè)與消費者在低碳決策中的有效溝通和行動。根據(jù)ISO14067（6.4.9.8節(jié)，figure3），產(chǎn)品碳足跡核算中生物碳相關(guān)內(nèi)容及是否計入碳足跡見表1。

2.2排放/清除的計算

2.2.1 搖籃到大門

2.2.1.1 上游

上游的植物生長，是碳的凈吸收（/排放），同時納入了光合作用和呼吸作用，此部分難以剝離。核算方式可通過實測根據(jù)下式計算：

式（1）中， W_co2 為凈光合速率，單位為 gCO₂ ·m^-2?d^-1 P_i 指初測點的瞬時光合速率， P_i+1 為下一測點的瞬時光合速率，單位為 umol?m^-2?s^-1 ，可以采用光合速率測定系統(tǒng)進(jìn)行測試； t_i 為初測點的瞬時時間， t_i+1 為下一測點的時間，單位 為測試次數(shù)，3600指每小時為 3600s，1000 指 1mmol 為 通常碳足跡評價時間單位為年或季度，可根據(jù)日凈光合速率核算評價期內(nèi)的生物量。

如果不具備上述實測條件，可以根據(jù)生物量方程法基于生物量和含碳率進(jìn)行核算，核算方式可根據(jù)下式：

式（2）

式（2）中， CF_biogenic 為生物質(zhì)材料中的生物碳儲存，單位為 kgCO₂e;C_biogenic 為植物生長的碳儲量，單位為 kgC;Y 為單株生物量，單位為 kg（kgd.m.） ，其中d.m.意為干物質(zhì)； C_f 為含碳率，單位為 kgC/kg;44/12 為碳和二氧化碳的轉(zhuǎn)換系數(shù)。

其中，喬木林有很大的碳匯潛力，喬木林的生物量的核算方式參見溫室氣體自愿減排項目方法學(xué)造林碳匯[10]

此外，如果上述均不可行，可以采用排放因子法。一般用產(chǎn)品質(zhì)量乘以各數(shù)據(jù)庫的因子。

2.2.1.2 中游

中游的排放主要包括評價期內(nèi)的植物生長凈吸收（/排放）以及評價期內(nèi)生物質(zhì)燃燒（供熱和供電）、秸稈還田、畜牧和家禽養(yǎng)殖以及厭氧處理等。評價期內(nèi)的植物生長凈排放可以根據(jù)式（1）、式（2）以及排放因子法計算。其他常見場景的計算如下：生物質(zhì)燃燒主要排放 CO₂，CH₄ 和 N₂O ，排放量核算方式見省級溫室氣體清單指南公式1.4。秸稈燃燒的CO₂ 排放同式（1）。秸稈還田會引起 N₂O 排放見省級溫室氣體清單指南公式3.6。 GWP_N20 為氧化亞氮的全球變暖潛勢值，取267。畜牧與家禽養(yǎng)殖過程中涉及到動物腸道發(fā)酵和糞便管理產(chǎn)生的排放，其中前者占比 72.327% ，核算方式見省級溫室氣體清單式3.9。 GWP_CH4 為甲烷的全球變暖潛勢值，取 27.9 。

2.2.2 搖籃到墳?zāi)?/p>

2.2.2.1 上游和中游

該階段的核算方式與搖籃到大門的上游和中游一致。

2.2.2.2 下游

搖籃到墳?zāi)拱óa(chǎn)品的使用以及廢棄階段，對應(yīng)的延遲排放系數(shù)核算方式可根據(jù)如式（3）所示：

CF_{delayedemission}=CF_storage×FW

式（3）中， CF_{delayedemission} 為產(chǎn)品的延遲排放，單位為 kgCO₂e;CF_storage 為產(chǎn)品中的碳儲存，單位為kgCO₂e;FW 為延遲排放因子，無量綱。

在碳足跡評價中，使用或廢棄階段超過10年，需披露產(chǎn)品中的生物碳儲存。根據(jù)排放是否為一次性排放， FW 計算方式如式（4）所示：

式（4）中， t₀ 為產(chǎn)品形成和排放開始年份相差的年數(shù)， X_i 為每次發(fā)生排放的年份 χ_i 內(nèi)所排放的碳占產(chǎn)品生物碳的比例， i 為排放發(fā)生的年份，單位均為年。

其中非一次性排放包含兩種情況，線性排放或間歇性排放，即排放開始后產(chǎn)品中生物碳每年排放的比例相同或不相同。

2.3 生物碳儲存

在計算生物碳儲存時，根據(jù)時間邊界的不同，分為\"搖籃到大門”和\"搖籃到墳?zāi)埂薄?/p>

2.3.1 搖籃到大門

在搖籃到大門的時間邊界內(nèi)不包含產(chǎn)品的使用和廢棄階段，生物碳儲存沒有損失。而核算產(chǎn)品中的生物碳儲存，通常需要測出產(chǎn)品中的干物質(zhì)質(zhì)量和含碳量，核算方式見式（2）。

2.3.2 搖籃到墳?zāi)?/p>

由于產(chǎn)品在從搖籃到墳?zāi)沟臅r間邊界內(nèi)包含產(chǎn)品的使用和廢棄階段，該階段生物碳儲存會涉及到產(chǎn)品的延遲排放，因此產(chǎn)品中的生物碳儲存核算方式如式（5）：

式（5）中， CF_storage 為產(chǎn)品形成時的碳儲存，單位為 kgCO₂e ，核算方式基于式（2）； FW 為延遲排放因子，無量綱。

3結(jié)論

通過對ISO14067、PAS2050以及省級溫室氣體清單編制指南和其他相關(guān)文獻(xiàn)的討論與分析，文章研究首次開創(chuàng)性地厘清了ISO14067的生物碳的核算范圍和方法，包括上中下游的時間邊界以及對應(yīng)的碳排放/清除或生物碳儲存內(nèi)容，并重點對延遲排放/存儲進(jìn)行了詳細(xì)的分析；對涉及植物生長的部分，將凈光合速率從年度核算尺度精細(xì)化為按天計算，更適合產(chǎn)品碳足跡評價這一微觀行為；對上中下游每個部分的排放/清除，列舉了中國典型情景以及對應(yīng)情景下的碳排放/清除核算方法。

參考文獻(xiàn)：

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