第八讲 生命周期评价

第八讲生命周期评价Life Cycle Assessment

1.生命周期

产品生命周期的概念来自工业生态学中的生物代谢，亦即生物体在能量的推动下从环境中吸取营养物质，产出生物质，直至向环境中排出废料的全过程。

产品生命周期不仅是经济学术语，而且涉及环境、技术、经济、社会等多个领域的概念，指产品从自然中来到自然中去的全部过程，也有的称“生命循环”或“寿命周期”，均是指产品从“摇篮到坟墓”的整个生命周期各阶段的总和，包括了产品的从自然中获取最初资源，经过原料采集和处理、加工制作、运销、使用复用、再循环，直至产品最终处置和废弃等环节组成的生命链。

产品生命周期示意图

取自自然

不同产品的生命周期在时间和空间尺度上可以有很大的差别。如一座建筑物，它的生命周期可能长达1－2百年，而某些包装材料只有数周或数月的寿命。产品的生命周期可以局限于同一地区，也可以遍及世界五大洲，如在澳大利亚开采铁矿石，在亚洲冶炼成钢材，输入欧洲制成汽车，出口北美洲销售，汽车报废后进入汽车坟场，或作为废铁运向南美洲。

产品生命周期分为5个阶段:

原材料加工;

产品生产制作;

包装运销;

产品使用;

再生处置。

相关环境问题归成5 类:

原材料选择;

能源消耗;

固体废料;

废液排放;

废气排放。

2、生命周期评价的由来

生命周期最早用于实际的例子可追溯到1969年美国研究人员对可口可乐公司的饮料包装容器开展的一项能耗研究，这项研究试图从最初的原材料开采到最后的废弃物处理进行全过程的追踪和定量分析，为后来的生命周期分析方法奠定了基础。分析工作涉及玻璃、钢铁、铝、纸和塑料等40种材料。

70年代美国、欧洲和日本的一些公司开展了类似的比较性的研究，作为企业内部产品开发和管理的决策支持工具。80年代环境管理关注的焦点逐步转向危险废物和固体废物的管理，进一步推动了这一领域研究工作的发展。

1990年由国际环境毒理学与化学学会首次召开了有关生命周期评价的国际研讨会，在这次会议上提出了“生命周期评价”的概念。

我国于1999年和2000年相继推出了《环境管理生命周期评价原则与框架》和《环境管理生命周期评价目的与范围的确定和清单分析》等国家标准。2002年又出版了《环境管理生命周期评价生命周期影响评价》、《环境管理生命周期评价生命周期解释》。

至今有关LCA的研究已经积累了不少文献资料，但是对于它的理论、方法和应用方面的研究仍在不断继续之中，目前我国LCA的研究还处于起步阶段。

3.生命周期评估（LCA）

?国际标准化组织对LCA的定义是：汇总和评估一个产品（或服务）体系在其整个生命周期间的所有投入及产出对环境造成的和潜在的影响的方法。

?国际环境毒物学和化学学会对LCA的定义是：通过对能源、原材料消耗及废物排放的鉴定及量化来评估一个产品、过程或活动对环境带来的负担的客观方法。

?（ISO14040，1997）：对产品或服务系统整个生命周期中，与产品或服务

系统功能直接相关的环境影响、物质和能源的投入产出进行汇集和测定的一套系统方法。

?美国环保局（EPA）：对自最初从地球中获得原材料开始，到最终所有的残留物质返归地球结束的任何一种产品或人类活动所带来的污染物排放及其环境影响进行估测的方法。

举例说明：

饮料瓶选择复用式玻璃瓶还是一次性金属易拉罐？

由于人们往往只看到它们被消费后被抛弃的一瞬间，于是很容易产生玻璃瓶一定比易拉罐有利于环境的判断.但其实消费和抛弃仅仅是这些包装容器整个生命周期中一个环节，从它们各自的原料被采掘、加工成容器，到用来包装食品，再将包装好的食品运输分销到消费者，乃至在消费者家中如何储藏等所有环节，都对环境造成影响。

二、LCA的基本框架

ISO14040对LCA的基本框架作出了规范。LCA包括4个阶段，即目标和范围的确定;清单分析;影响评估和结果讨论。

LCA的四个阶段

目标和范围的确定：

◆明确LCA的应用目标，确定研究深度，界定研究范围，选择研究方向，使对所考察的产品有一个全面的认识。

◆明确对数据的需求，对原始数据的质量要求以及数据分摊方法。

◆确定最终研究报告的类型和格式。

必须明确规定LCA研究的目的与范围，并使之适合于应用意图，这是LCA 的起始阶段。LCA研究目的中要明确陈述其应用意图、开展该项研究的理由及其沟通对象（即研究结果的接受者），亦即可以转化为回答以下问题：为什么要开展这项研究？

谁是委托者资助者？

谁将应用这些研究成果？

研究结果将如何应用？

研究需要细致到如何程度？

具体的目的：

对一些概念进行比较

对现有一些产品的环境性能进行相互的比较

寻求改进现有产品环境性能的途径

对经过改进后的产品进行评估

用于产品的环境标志

用于营销

在确定LCA研究目的的基础上，确定LCA研究范围，必须考虑下列内容并予以明确的描述：

1．产品系统的功能和功能单位

功能单位是对产品系统输出功能的量度。功能单位的基本作用是为有关的输入和输出提供参照基准。功能单位的基本作用是为有关的输入和输出提供参照基准，以保证LCA结果的可比性。在评估不同系统中，LCA结果的可比性必不可少，否则无法在同一基础上进行比较。例如小轿车和自行车的功能不同，对它们的环境性能进行比较是没有意义的。一个系统可能同时具备若干个功能，研究中选择哪一种，取决于研究的目的和范围。必须对有关功能单位作出定义，并使之可以测量。例如，某油漆系统的功能单位可定义为在规定时限内被保护的外表面积单位面积。

2、所研究的系统边界

清单分析：

收集数据，并通过处理得到该产品系统各种输人和输出。输入的资源包括物料和能源，输出的除了产品外，还有向大气、水体和土壤的排放。

影响评估

影响评估是运用清单分析的结果对产品生命周期各个阶段所涉及的所有潜在的重大的环境影响进行评估。

结果讨论

这一阶段是将清单分析和影响评估的发现与研究的目的、范围进行综合分析得出结论与建议的过程。结果讨论这一阶段是和另外三个阶段关联在一起的，另外三个阶段中任一个完成后即应进行结果讨论，考察原先确定的研究范围是否合适，是否需要作必要的调整，所收集的数据是否符合研究的目的，哪些数据对结果的影响最灵敏等。

三、生命周期评价的应用

生命周期评价作为一种评价产品、工艺或活动的整个生命周期环境后果的分析工具，迄今为止在私人企业和公共领域都有不少应用。

在私人企业，生命周期评价主要用于产品的比较和改进，典型的案例有布质和易处理婴儿尿布的比较，塑料杯和纸杯的比较。

在政府方面，生命周期评价主要用于公共政策的制定，其中最为普遍的适用于环境标志或生态标准的确定，许多国家和国际组织都要求将生命周期评价作为制定标志标准的方法。

生命周期评价还用来制订政策、法规和刺激市场等，如美国环保局在“空气清洁法修正案”中使用生命周期理论来评价不同能源方案的环境影响，还将生命周期评价用于制定污染防治政策。在欧洲，生命周期评价已用于欧盟制定“包装和包装法”，比利时政府1993年作出决定，根据环境负荷大小对包装和产品征税，其中确定环境负荷大小采用的就是生命周期评价方法。丹麦政府和企业间的一个约定中也特别包含了生命周期评价，并用3年时间对10种产品类型进行生命周期评价。

四、生命周期评价的应用实例

建筑瓷砖

我国是世界上最大的建材生产国。从资源的消耗到环境的损害，建材行业一直是污染较严重的产业。为考察建材生产过程对环境的影响，用LCA方法评价了某建筑瓷砖生产过程对环境的影响。该瓷砖生产线的年产量为30万m2，采用连续性流水线生产。所需原料有钢渣、黏土、硅藻土、石英粉、釉料以及其他添加剂等，消耗一定的燃料、电力和水，排放出一定的废气、废水、废渣，其生产工艺示意图。

在LCA实施过程中，首先是目标定义。对该瓷砖生产过程的环境影响评价的目标定义为只考察其生产过程对环境的影响；范围界定在直接原料消耗和直接废物排放，不考虑原料的生产加工过程以及废水、废渣的再处理过程。

对该瓷砖生产过程的环境影响LCA评价的编目分析，主要按资源和能源消耗、各种废弃物排放及其引起的直接环境影响进行数据分类、编目。如能耗可分为加热、照明、取暖等过程进行编目；资源消耗则按原料配比进行数据分类；污染物排放按废气、废水、废渣等进行编目分析。由于该生产过程排放的有害废气量很小，主要是二氧化碳，故废气排放量可以忽略，而以温室效应指标进行数据编目。另外，在该瓷砖生产过程中其他环境影响指标如人体健康、区域毒性、噪声等也很小，因此在编目分析中也忽略不计。

在环境影响评价过程中采用了输入输出法模型，其输入和输出参数见图所示。其中输入参数有能源和原料，输出参数包括产品、废水、废渣，以及由二氧化碳排放引起的全球温室效应。

某瓷砖生产线的输入输出法评价模型

通过输入输出法计算，得到该瓷砖生产过程对环境的影响结果见图，其中图6(a)为能源和资源的消耗情况，图(b)为对环境的影响。由图可见，该瓷砖生产过程的能耗和水的消耗较大。由于采用钢渣为主要原料，这是炼钢过程排放的固态废弃物，因此在资源消耗方面属于再循环利用，这对保护环境是有利的生产工艺。