产业生态学-第03章080523改

第三章产品生命周期评价ProductLifeCycleAssessment简称PLCA3.1产品生命周期评价的基本概念3.2PLCA的发展3.3产品生命周期评价方法本章系统地介绍了生命周期评价方法的定义与技术框架、应用进展以及开展生命周期评价的具体步骤和方法，目的是让学生掌握生命周期评价的思想及开展实际评价和应用的基本技能。产业系统自然生态环境相互作用关系什么是产业生态学？产业生态学的目的：就是要解决产品在生产、使用、维修等过程中材料、能源、排放最低，成本最小的问题。产品生命周期评价方法地球资源匮乏污染严重回顾资源、能源污染物产业系统自然生态系统相关关系产品生产（投入－产出过程）如何判定其对环境影响？对产品生命周期的评价3.1产品生命周期评价的概念产品生命周期选材制造销售运输使用回收或报废产品研发设计定义：指产品从研发和设计开始，到产品选材、制造、销售、运输、使用以及回收或报废处置的整个过程。？产品的生命周期评价是指对产品整个生命周期内各个阶段的资源、能源消耗、环境污染等环境负荷进行量化评价的过程；它通过辨识和量化所使用的物质、能量和对环境的排放，然后评价这些使用和排放对环境的影响。选材制造销售运输使用回收或报废产品研发设计资源、能源消耗、环境污染等环境负荷量化生态系统健康、人类健康、资源消耗评价LCA是对产品或服务从“摇篮”到“坟墓”全过程进行环境评价的技术，也是实施产业生态学最重要的技术方法之一。目前已经有国际标准化组织制订并颁布相关标准在全球实施。如ISO14000、ISO14041、ISO14042、ISO14043。LCA的ISO14040标准定义LCA是一种评价与产品相关的环境负荷和潜在影响的技术；评价通过4步完成：确定目标和研究范围－编制与研究系统相关的输入输出清单－量化评价那些输入和输出伴随的潜在环境影响－联系研究目标解释清单分析和影响评价结果。LCA研究的是某种产品从原材料采集到生产、使用和最终处理整个过程的潜在环境影响，需要考虑的环境影响一般包括资源使用、人类健康和生态后果。技术框架生命周期评价技术框架目标和范围定义清单分析评价结果解释或改进评价环境影响评价指导运用：•产品开发与改进；•战略规划；•公共政策制订•开拓市场•其他其他指：•技术的；•市场的；•社会的•经济的等定义目标和确定范围•清楚的说明开展此项评价的目的和原因以及研究结果的可能应用。确定范围包括定义所研究的系统、确定系统的边界、说明数据要求、指出重要的假设和限制等。清单分析•对一种产品、工艺或活动在其整个生命周期内的能量与原材料需要量以及对环境的排放进行以数据为基础的客观量化过程。该分析评价贯穿于产品的整个生命周期，即原材料的提取、加工、制造、运销、使用和回收等。影响评价•对清单分析所识别的环境影响压力进行定量或定性的表征评价，即确定产品系统的物质、能量交换及环境排放所造成的影响。这种评价应考虑对生态系统健康、人体健康和资源保护三方面。改进评价•系统地评估产品、工艺或活动的整个生命周期内削减能源消耗、原材料使用以及环境排放的机会。这种评价包括定量和定性的改进措施，如：改变产品的结构、重新选择原材料、改变制造工艺和消费方式以及废物管理方案等。•但在97年ISO的定义中去掉了“改进评价”，添加了“解释”部分。“解释”也是一个系统的过程，以辨识、量化、检查和评价来自系统清单分析和影响评价的结果，并使其满足预期的应用。解释的目的是对清单分析和影响评价结果进行综合，减少清单分析或影响评价结果中的数据量，以便为决策过程提供更为有用的报告形式。产品生命周期评价的目的知己知彼,增加竞争力：与竞争对手比较，量化和评价产品或工艺的环境表现，看谁家的产品更具有环境优势。使产品更具有竞争力，或帮助决策者在备选方案中做出选择；自我评价，改进设计：通过分析研究看自己的产品长处在那里找到改进的机会为未来新产品的设计提供理论依据。实现最终的环境负荷最小化设计目标。制订政策，保护环境：政府部门可能对某类产品进行研究，找到该类产品对环境影响最大或较大的一些阶段，然后在制订该类产品的生态标志标准或有关的环境政策或法规时，把重点放在这些影响较严重的阶段。产品生命周期评价的意义量化和评价产品生命周期评价结果是绿色标签发放的重要考虑；是开展生命周期环境适应性设计的主要依据；是实现产业生态系统良性循环的必要条件；改进产品设计使其更具有市场竞争力；实现环境负荷最小化设计目标等。因此，PLCA越来越受到各国政府和产业界的重视。3.2PLCA的发展产品生命周期评价的3个发展阶段•特点：生命周期思想开始萌芽阶段，研究对象限于包装品，以能源和资源分析为主要内容，对其潜在环境问题关注少。雏形期（20世纪七十年代初期）PLCA的有关研究是从1970年前后开始的。早期的PLCA中以节能为主要目的，对产品及其技术体系的资源消耗和环境排放作为主要分析对象，关注的焦点是能源利用效率和原材料消耗问题。以清单分析为主。•可口可乐公司－不同饮料容器－资源消耗与环境排放•石油危机－能源利用率和原材料消耗；•Boustead－不同材质的饮料容器生命周期总的能源消耗核算，出版了《工业能源分析手册》•特点：使环境排放与能源、原材料消耗以及固体废弃物都成为了PLCA的研究对象；各类研究所使用的方法也不同，但没有统一的理论框架。幼年期（20世纪七十年代中后期－八十年代后期）由于环境问题的日益严重，人们对PLCA的兴趣转向了环境排放问题中，PLCA的研究也从包装问题转向资源的循环利用问题上。各国的产业界和有关研究机构逐步开展了PLCA的各种应用研究，PLCA方法已经开始分为清单分析和影响评价两部分。快速成长与逐渐成熟期（20世纪90年代－今）理论研究方面：国际上，PLCA的相关研究已广泛开展并取得了不少成果。PLCA技术框架已经包含了4个部分。并且用3步法定义了影响评价。这些方法已在得到广泛应用。推广应用方面：1)制造业领域（塑料、洗涤剂、个人用品、汽车）公司已经建立了内部的PLCA研究机构；2)目前，PLCA活动已经渗透到农业、矿业、石油天然气采掘业、建筑业等各行业，电力、供水、供气、运输等也开始运用PLCA。快速成长与逐渐成熟期（20世纪90年代－今）PLCA标准化制订：国际标准化组织在此研究成果的基础上，从1993年11月开始由环境管理规范技术委员会（TC207）的PLCA分委员会（SC5）进行PLCA的标准化制订工作，并由如下五个工作小组实际操作，即WG1（原则和框架）、WG2（一般分析项目和对象）、WG3（特定分析项目和对象）、WG4（环境负荷影响评价）、WG5（结果解释）。快速成长与逐渐成熟期（20世纪90年代－今）PLCA在我国的发展分两个阶段1）1995~1999年概念和方法学习期。特点：关注时间不长，总体上处于理论学习和准备阶段，没有展开案例分析。2)2000~2005年方法研究和案例研究的起步期。NTFS、863资助相关PLCA方法和应用研究；有关学者结合中国实际进行了案例研究。•NTFS资助的项目：“我国企业环境行为生命周期管理对策研究”等，863资助的“设立燃料电池汽车氢源系统生命周期研究”•天津某品牌轿车的生命周期评价研究、城市生活垃圾的不同处理方式、污水处理厂、塑料与木制品、水泥等生命周期评价研究。中国特色的PLCA法的研究方向组织专门力量引进和消化吸收国际社会日益发展的生命周期评价方法，建立符合中国国情的经国家权威机构认可的LCA方法学体系和数据支撑体系；研究和开发企业或组织的污染全过程控制和环境管理的新模式，研究如何利用LCA思想和方法，帮助企业或组织进行产品开发、市场营销、投资、环境管理方面的决策。研究政府部门如何利用LCA手段进行环境管理和决策；研究和示范生命周期评价和管理在清洁生产审核、产品生态设计、废物管理、生态工业等领域的应用；加强LCA在农林牧渔等与自然资源和生态系统保护关系密切的行业的研究和应用，为我国的生态保护和建设提供理论依据。3.3产品生命周期评价方法PLCA基本方法的四个阶段目标和范围定义；清单分析；生命周期影响评价；评价解释（改进评价）。生命周期分析和评价是复杂的系统工程。针对不同目标可以有各种不同的方法。生命周期评价技术框架目标和范围定义清单分析评价结果解释或改进评价环境影响评价指导运用：•产品开发与改进；•战略规划；•公共政策制订•开拓市场•其他其他指：•技术的；•市场的；•社会的•经济的等3.3.1目标和范围定义目标定义确定开展产品生命周期评价的原因、预期的应用以及服务的对象。与竞争对手比较，看谁家产品更具有环境优势。如果自己的产品有环境优势，可利用研究结果进行市场宣传，提高竞争力。如无麟洗衣粉，不含防腐剂等宣传。开展评价的原因目的服务对象评价内容某产品市场占有率小为了提高该产品的竞争力企业销售部门与同类其它产品相比进行评价。企业准备投产新产品改进和创新产品企业研发和决策层对产品自身评价某种污染对环境造成了很大影响制定法规和标准限制这种污染政府部门评价全生命周期各环节，找出中对环境影响最大的阶段加以限制。通过分析研究看自己产品长处、短处在哪里。从而找到改进的机会，为未来新产品的设计开发提供依据。不用洗衣粉的洗衣机开发。政府部门可能对某类产品进行研究，找到该产品对环境影响最大的一些阶段，然后制定该类产品的生态标志标准或政策法规时，把重点放在这些影响较严重的阶段。如食品防腐剂添加过多范围的定义即确定系统边界。范围的定义即确定系统边界。清单分析中所有产品都需要作为一个系统来描述，即产品生命周期系统，该系统的所有过程都落入系统的边界内，边界外称为系统环境。系统边界一旦确定，也就决定了LCA中要考虑的工艺过程、系统的输入和输出等。原材料采掘生产/制造运输与销售使用/消费再利用/回收利用废物管理能源输入能源输入原材料输入原材料输入系统边界输入输出生命周期阶段与系统边界““三废三废””排放排放其他环境排放其他环境排放产品和副产品产品和副产品系统边界包括：时空边界：研究涉及的地理区域，如某一个地区、国家或全球；或时间跨度上。如大颗粒粉尘的排放只对当地环境产生影响，氮氧化合物排放导致数百平方公里的区域内出现酸雨，二氧化碳排放则影响整个地球的能量平衡。时间跨度上，化学烟雾的污染只在1~2天内对环境产生影响，而对生态系统的破坏会持续几十年。地理区域边界系统边界包括：时空边界：研究涉及的地理区域和时间跨度。如悬浮物的排放只对当地环境产生影响时间跨度边界氮氧化合物排放导致数百平方公里的区域内出现酸雨二氧化碳排放则影响整个地球的能量平衡。一般的烟雾污染只在1~2天内对环境产生影响，化学烟雾对生态系统的破坏会持续几十年。3.2.1目标和范围定义生命周期边界：包括哪些生命周期阶段在内，如是一些主要的阶段还是全部阶段；原材料采掘生产/制造运输与销售使用/消费再利用/回收利用废物管理举例：聚乙稀购物袋和纸购物袋聚乙稀购物袋纸购物袋从使用方面看：不能在自然中风化、溶解、经常随风飘落，破坏生活景观、造成所谓的“白色污染”环境负荷聚乙稀购物袋纸购物袋从全生命周期的环境适应性(资源消耗、固体垃圾数量、再生)方面环境负荷依据生命周期评价的目的进行某个环节或全生命周期评价！技术圈边界：研究中所涉及到的工艺技术水平如何。生物圈边界：涉及到的环境介质范围，如大气、水体、土壤、地下水等。衡量某个部件是否包括在系统内的指标产品或部件质量；能源需求估计；部件或制造过程的毒性大小；价格（反映成本，从而反映资源的稀缺性）哪些材料或部件是否包含进系统边界主要看这些材料或部件对上述四方面的贡献量。可忽略部件的确定部件质量能源毒性价格是否包含于系统边界内ABCDEFGHI大贡献量小贡献量可忽略的贡献量注意：这种边界的确定是带有主观性的，所以下定义的过程和前提条件的透明是相当重要的，必须描述选择输入和输出数据的准则。在生命周期阶段、工艺过程或数据要求方面的任何省略，都必须予以清楚地陈述并说明理由。原始数据定义质量要求时间跨度空