产品的清洁生产

清洁生产与可持续发展第五章产品的清洁生产一、产品及其环境影响二、产品生命周期评价三、产品生态设计清洁生产与可持续发展第一节产品及其环境影响一、产品及产品系统1、产品①有形产品Product（来自第一、二产业）②无形产品（即服务Service，第三产业中，如通讯、旅游、教育、娱乐等行业）产品在经济活动中的作用①是生产过程的结果②决定着生产过程③通过市场连接了生产过程和流通消费过程清洁生产与可持续发展2、产品系统，是指由提供一种或多种功能的中间产品联系起来的单元过程的集合–例如原材料采掘、原材料生产、产品制造、产品使用、产品用后处理等过程的集合(图5-1)。清洁生产与可持续发展一个产品系统•单元过程•通过产品系统边界的基本流•产品流以及系统内的中间产品流。产品系统本质上就是由物质和能量流联系起来的具有一种或多种特定功能的单元过程的集合清洁生产与可持续发展3、产品的生命周期•人们常用生命周期或寿命周期表达事物的形成过程。•对于产品，也有类似的概念。•在环境保护或环境管理中，产品的生命周期是指，从其原料开采开始，经过原料加工、产品制造、运输和销售，然后是消费者使用、维修保养以及使用后废弃，直至最终处理、处置这样一个全过程。•产品的生命周期形象地被称为“从摇篮到坟墓”的过程。清洁生产与可持续发展二、产品的环境影响1、影响因素•系统的输入(资源和能源)会带来资源能源的耗竭和生态环境的破坏•系统输出的废物会造成环境污染。2、环境影响的特点•产品系统不同环节阶段的环境作用影响并不相同清洁生产与可持续发展清洁生产与可持续发展冰箱系统中，其制造过程对土壤、生物多样性的破坏影响大冰箱使用时，对大气环境和全球温度变化问题可能影响更为严重。清洁生产与可持续发展三、清洁产品•清洁产品，或称为绿色产品(greenproduct)、环境友好产品、环境意识产品(environmentalconsciousproduct)等•定义：指在保证产品的良好经济性能的前提下，通过合理地应用各项现有的技术，满足用户功能与使用性能，同时在其生命周期全程中，符合特定的环境保护要求，对生态环境无害或危害极少，资源利用率高，能源消耗低的产品清洁生产与可持续发展•清洁产品应具有三个要点：①良好的经济性能②合理的技术性③优良的环境协调友好性•图5-4用一个三维坐标体系来表示清洁产品与其三要素之间的关系。清洁生产与可持续发展2019/10/3清洁生产与可持续发展121、产品生命周期评价（LCA）定义LifeCycleAssessment生命周期评价,也称生命周期分析lifecycleanalysis，简称LCA。是一种技术和方法，指对一个产品系统的生命周期中的输入、输出及潜在环境影响进行的综合评价。（ISO给出的定义）LCA本质是检查、识别和评估一种材料、过程、产品或系统在其整个生命周期中的环境影响。第二节产品生命周期评价（LCA）清洁生产与可持续发展①企业：清洁生产审核、生态设计、工艺优化（判断产品和工艺是否属于清洁生产范畴）、废物回收和再循环利用管理等方面②政府：制定一般性政策、废物管理政策、绿色营销、生态工业园的分析、环境标志等③NGOs（非政府组织）和国际环境管理机构2、LCA的应用2019/10/3143、生命周期评价的基本框架•编制与研究系统相关的输入和输出清单•量化评价那些输入和输出伴随的潜在环境影响•联系研究的目标，解释清单分析和影响评价结果目标和范围定义清单分析影响评价解释清洁生产与可持续发展3、生命周期评价的基本框架ISO14040的生命周期评价框架：a.定义目标与确定范围definitionofthegoalandscope——表明进行LCA的目的、原因，以及研究结果可能应用的领域。b.清单分析thelifecycleinventoryanalysis(LCI)phase——对一种产品、工艺和活动在其整个生命周期内的能源与原材料需要量，以及对环境的排放（三废等），进行以数据为基础的客观量化过程。清洁生产与可持续发展c.影响评价thelifecycleimpactassessment(LCIA)phase——对清单分析阶段所识别的环境影响压力进行定量或定性的表征评价。d.解释阶段thelifecycleinterpretationphase——系统地评估整个生命周期内消减能源消耗、原材料使用以及环境排放的需求与机会，并提出定性或定量的改进措施。清洁生产与可持续发展4、ISO的生命周期评价方法a.定义目标与确定范围definitionofthegoalandscope首先要明确LCA的目的：生命周期评价的目的通常是多方面的，例如：确定单一产品的环境影响向消费者描述环境标志产品应有的性能用于产品的设计开发进行产品体系的全面评价和环境标志认证有关产品的法规制度的制定其次，界定LCA的范围根据目的的不同，再进一步确定被评价产品系统的范围与评价程度以上LCA目的，从上到下，从范围来看是由小到大，程度由浅及深。另外，外在条件，比如时间、财力、人员等，对范围界定也有一定影响。产品系统：产品系统定义其功能定义其功能单元的定义产品系统的边界边界的定义（地理范围和时间尺度）系统输入输出的分配方法原料采掘生产/制造运输/销售使用/消费废物管理再生&回收利用输入能源输入输出三废原料输入产品/副产品其他环境排放生命周期阶段与系统边界清洁生产与可持续发展数据要求数据类型及收集方式环境性能评价方法及其相应的解释数据质量要求等假设及限制条件评价中使用的假设评价中存在的局限性另外，还要说明采用的审核方法，报告的类型与格式等。注意：范围界定是一个反复的过程，必要时可以进行修改。具体来说，范围界定要进行哪些工作？清洁生产与可持续发展最后，确定LCA的功能单位在下一个阶段清单分析中收集的所有数据，都必须换算为一个统一的单位，对输入输出的数据进行标准化，这样数据具可比性，才可以比较。这个单位就是功能单位，必须在第一阶段就确定。功能单位的作用：产品体系输出性能的一个度量，它提供了一个将输入和输出联系起来的参考，决定了对产品进行比较的尺度。清洁生产与可持续发展•基准流Referenceflow：在给定的产品系统中，为实现一个功能单位的功能所需的过程输出量。它主要用于表征系统的输入与输出。系统间的比较基于相同的功能，以相同的功能单位所对应的基准流的形式加以量化。清洁生产与可持续发展B.清单分析thelifecycleinventoryanalysis(LCI)phase清单分析：依照确定的研究目的，建立产品系统的输入输出清单的过程。任务：•对整个生命周期中，原材料、能源的消耗量、“三废”及其他环境释放物（噪音、辐射等），根据能量平衡和物质平衡进行调查、获取数据，然后对数据进行量化分析。这个过程完成后，我们应该能建立以产品功能单位表达的产品系统的输入和输出。原料采掘生产/制造运输/销售使用/消费废物管理再生&回收利用输入能源输入输出三废原料输入产品/副产品其他环境排放生命周期阶段与系统边界例子：生产1kgPVC塑料原料的输入和输出清单输入平均值单位输出平均值单位燃料：煤6.99MJ大气排放物：二氧化碳720mg原材料：铁矿400mg水体排放物:金属离子200mg固体废弃物：烟尘和灰尘47000mg目标和范围定义数据收集准备分配和循环将数据与单位过程相连数据的有效性数据收集将数据与功能单位相连数据汇总完善系统边界修正后数据收集需要另外的数据或单位过程清单分析的主要程序次级能源加工乙烯生产过程初级资源开采输入输出数据收集的准备•绘制生命周期过程流程图•详细表述单元过程乙烯生产LC主要过程实例清洁生产与可持续发展清洁生产与可持续发展•数据收集是清单分析工作量最大的环节。实际上，从评价工作一开始（确定目标和范围）就需要进行数据收集，直到评价结果被验证，LCA结束。•包括三个方面：清洁生产与可持续发展1、设计一套数据收集表格：包括信息有①有一般性数据：产品名称、产品产值、年总产值、企业名称地址等②系统输入数据：原材料的名称、质量/体积，能源名称（电、天然气、煤、汽油等），水的输入（质量体积）等③系统输出数据：产品、副产品（名称、年产量、主要成分等）；固体废弃物（名称：粉煤灰、污泥、边角料、生活垃圾、包装废弃物等、质量体积）、废水废气（具体成分）④运输数据：运输方式（汽油车、柴油车、船、管道等），运输距离等信息•设计这个表格，是为了获取数据后，填入表格中。收集数据表格示例环境数据表工艺工程：日期：物质平衡原料输入：kg/1000kg产出kg/1000kg主要产品：副产品：固体废弃物：能量输入能源kg/1000kgMJ/1000kg运输数据运输活动（每t主要产品数据）距离/km载重/t环境数据废气排放kg/1000kg废水排放kg/1000kg固体废弃物kg/1000kg数据来源清洁生产与可持续发展数据的来源：①标准的文献或研究论文，各类统计年鉴/报表②环境数据手册，可能是管理部门编写的③企业的各种统计资料，如年度统计、报表、环境监测数据、物流供货单等④行业协会的统计资料⑤已经有的LCA数据库⑥对于某些原材料数据，是社会化的过程，个别企业无法提供，可以考虑社会生产的平均水平为数据来源。⑦另外，对于某些产品的运销（社会化过程），也可采用此方法。–现场测定、问卷调查、用户访问清洁生产与可持续发展C.影响评价thelifecycleimpactassessment(LCIA)phase•影响评价：对环境输入输出的潜在影响进行识别和评价，来说明系统的环境影响贡献大小及相对重要性。•在ISO的标准里，影响评价包含：必选步骤和可选步骤。清洁生产与可持续发展必选步骤MandatoryElements①影响类别、类别指标和特征化模型选择②清单分析结果分类(Classification)③类别指标计算(特征化Characterization)④类别指标结果（LCIA简述）可选步骤OptionalElements①根据基准计算影响类别指标结果的相对值（正规化，Normalization）②分组（Grouping）③赋权(Weighting)④数据质量评价(DataQualityAssessment)必选步骤MandatoryElements1)影响类别：描述系统输出可能导致的环境影响的种类SETAC影响类别资源人类健康生态健康非生物资源的耗竭生物资源耗竭全球变暖臭氧层破坏人体毒性生态毒性富营养化土地利用√√√√√√√√√√√环境影响类型影响区域不可更新资源消耗全球全球变暖全球臭氧层破坏全球可更新资源消耗区域酸雨区域光化学氧化物形成区域水体富营养化区域固体废弃物局地危险废弃物局地烟尘及灰尘局地我国采用相对简单的分类方案清洁生产与可持续发展2)类别指标和特征化模型①臭氧层破坏—臭氧层破坏潜值②酸雨——酸雨潜值③全球变暖—温室气体的全球变暖潜值（Globalwarmingpotential,GWP）目前常见的特征化模型有：临界体积模型Criticalvolumemodels效应导向模型Effect-orientedmodels生态评点模型Eco-pointmodels2019/10/340案例分析—建筑物生命周期评价•生命周期成本•正如一般投资一样，在试图把建筑物发展对环境的影响减到最低时，必须考虑所涉及的费用。而生命周期成本分析能够计算和提供兴建建筑物，以及在其使用年限内的操作和维修这两方面的现时和日后所需开支的现值。•计算生命周期成本，有助评价现时为了改善建筑物表现（例如能源效益或物料耐用程度）而作出的额外投资和和比较以后能够节省的款项，以方便有关人士作出投资决定和方针。2019/10/341第三节产品生态设计——ProductEcologicalDesign2019/10/343清洁生产与可持续发展43•概念：利用生态学的思想，在产品开发阶段综合考虑与产品相关的生态环境问题，设计出对环境友好的，又能满足人的需求的一种新的产品设计方法。•产品生态设计是产品设计的新理念，又称绿色设计、环境设计和生命周期设计。是