生命周期評價方法研究的最新進展及其分析

周祖鵬，林永發(fā)，唐玉華

（桂林電子科技大學 機電工程學院，桂林 541004）

0 引言

美國的可口可樂公司從1969年率先使用生命周期評價方法對不同容器的環(huán)境影響進行評價和分析，從那時開始，生命周期評價方法就在各個行業(yè)中得到廣泛應用[1～3]。生命周期評價主要包括：邊界定義和對象確定，清單分析，影響評價和改善分析四個環(huán)節(jié)。然而，與國外領先的生命周期評價研究相比，國內(nèi)在生命周期評價理論研究方面相對滯后。因此，為了進一步提高國內(nèi)生命周期評價研究者的研究水平，本文指出了目前世界范圍內(nèi)生命周期評價研究的新進展，并分析了這些新進展對于今后研究方向的影響，希望能對促進和提高國內(nèi)生命周期評價水平起到一定的幫助作用。

1 在影響評價環(huán)節(jié)方法上的新進展

文獻[4]首次采用生命周期評價方法對采用可再生能源產(chǎn)品的動態(tài)系統(tǒng)做投入產(chǎn)出比分析。論文特別注重可再生能源產(chǎn)品的使用對于減少排放的社會效益分析，其中，包括增加人均壽命和減少未成年人死亡率等社會效益。同時，論文分析了使用可再生能源增加的成本。

最后，論文進行了兩者之間的投入產(chǎn)出比分析。投入產(chǎn)出比的分析結(jié)果表明：采用可再生能源產(chǎn)品和提高能源利用率雖然會增加一定的成本，但是其社會效益能彌補這種成本的增加。從投入產(chǎn)出比的角度分析采用可再生能源產(chǎn)品和提高能源利用率是有意義的。經(jīng)過文獻檢索發(fā)現(xiàn)：相關研究還非常少見，大多的能源產(chǎn)品影響評價是從能耗和排放角度去考慮，但是從投入產(chǎn)出兩方面同時去考慮的相關研究尚屬首次。該方法的提出對于決策層正確做出決策是一個重要的有利工具。因為，過去研究多數(shù)從一個角度去考慮，要么是投入的成本，要么是收到的社會效益，而結(jié)合這兩個方面來考慮的相關研究很少。

文獻[5]分析了種植小麥時使用的化肥對于全球變暖的動態(tài)和累計影響。該文獻是少有的考慮溫室氣體累計動態(tài)影響效應的研究成果。傳統(tǒng)的靜態(tài)溫室效應影響評價通常不考慮溫室氣體的累計動態(tài)影響。該研究指出：以法國生產(chǎn)小麥所用化肥為例，在1910年～2010年這100年的時間內(nèi)，生產(chǎn)功能單位的小麥（1噸），若采用傳統(tǒng)的靜態(tài)生命周期影響評價方法，由于使用的化肥造成的全球變暖潛力指標為500千克當量二氧化碳。而采用累計動態(tài)生命周期評價方法，造成的全球變暖潛力指標達到18000千克當量二氧化碳。由此可見，采用不同的影響評價方法得出的結(jié)果相差甚遠。雖然動態(tài)累計影響評價方法相對于靜態(tài)評價方法而言更為復雜，但是動態(tài)累計影響評價方法更符合客觀事實，評價結(jié)果更為準確。因此，不僅在化肥溫室氣體影響評價領域可以考慮這樣的累計影響評價方法，在其他領域也可以考慮采用類似方法進行影響評價。但是，目前在國內(nèi)開展相關研究的機構(gòu)很少，相關研究論文也很少，這個研究方法值得國內(nèi)生命周期評價研究者去開展相關研究。

文獻[6]采用產(chǎn)品生命周期消耗的“可用能”指標來分析甘蔗制糖產(chǎn)業(yè)的生命周期能源表現(xiàn)?！癊xergy”，中文翻譯為“可用能”是一種衡量過程或是產(chǎn)品做功能力的指標。通常定義為某系統(tǒng)達到與其周圍環(huán)境平衡狀態(tài)所能做的最大功。由于“Energy”，中文翻譯為“能量”總是守恒的，它會從一種形式轉(zhuǎn)移到另一種形式，因此用能量來評價產(chǎn)品或是某個過程的能耗方面的表現(xiàn)有時候很困難?！翱捎媚堋敝笜穗m然是為評價產(chǎn)品的能耗而提出。但是，論文研究發(fā)現(xiàn)：“可用能”指標與其他綜合評價指標，例如E99綜合評價指標的評價結(jié)果是一致的。

因此，論文研究者設想今后是否可以用“可用能”指標來表征產(chǎn)品生命周期的綜合表現(xiàn)。近期，生命周期評價研究者越來越多地關注使用產(chǎn)品消耗的“可用能”指標來評價產(chǎn)品的在能耗方面的表現(xiàn)。但是，目前在國內(nèi)結(jié)合“可用能”指標和生命周期評價方法開展產(chǎn)品生命周期影響評價的研究還很少，這也是未來一個新的研究方向，希望國內(nèi)生命周期評價研究者能給予足夠的重視。

2 在研究對象和數(shù)據(jù)分配方法上的新進展

文獻[7]將生命周期評價方法和碳足跡分析結(jié)合在一起，對位于澳大利亞西部的某個產(chǎn)礦村的碳足跡做生命周期評價。研究認為該產(chǎn)礦村在采取一些相關節(jié)能環(huán)保措施的情況下，可以做到碳平衡。例如，種植生物質(zhì)燃料作物，并將其轉(zhuǎn)換為可再生能源，同時，作物吸收礦產(chǎn)產(chǎn)生的多于二氧化碳。再例如，通過提高能源的利用率來減少碳排放。關于某個地區(qū)村落單位的結(jié)合碳平衡的生命周期評價還能少見，國內(nèi)生命周期評價研究者可以考慮在這個領域開展相關研究。

文獻[8]對副產(chǎn)品及其分配方式對產(chǎn)品生命周期評價結(jié)果的影響進行了深入分析。論文以藻類原料生產(chǎn)燃料為例，分析了副產(chǎn)品及其分配方式對于最終生命周期評價結(jié)果的影響。不同的生產(chǎn)途徑就會有不同的副產(chǎn)品和不同的副產(chǎn)品影響評價分配方式，論文發(fā)現(xiàn)：采用不同的生產(chǎn)途徑，得到的最終影響結(jié)果相差很大。例如，由于生產(chǎn)途徑和生產(chǎn)方式不同造成副產(chǎn)品不同，由此藻類燃料的生命周期凈能量和生命周期全球變暖潛力可能由正值變成負值。

3 在數(shù)據(jù)收集方法研究上的新進展

文獻[9]對數(shù)據(jù)收集方式進行了分析。分析了不同的數(shù)據(jù)收集方式對于影響評價的作用。論文明確指出，在數(shù)據(jù)的收集階段就應該考慮到數(shù)據(jù)質(zhì)量對于評價結(jié)果的影響。數(shù)據(jù)收集階段的收集計劃要與后續(xù)的影響評價相互呼應，并有機結(jié)合。而不是孤立的看待數(shù)據(jù)收集階段和影響評價階段。論文以廢水處理廠的生命周期評價為案例說明了收集數(shù)據(jù)的策略和方法。其中一種收集數(shù)據(jù)的思路，就是在工廠運作過程中要實時地進行數(shù)據(jù)的采集工作，有的原來沒有注意收集的數(shù)據(jù)，若生命周期影響評價中需要，則要加入到日常的數(shù)據(jù)采集工作中來。

文獻[10]采用實驗和生命周期評價相結(jié)合的方法開展垃圾分類處理和填埋的環(huán)境影響研究，目前這種研究方法還是相當少見的。研究者采用一種實驗裝置來對垃圾進行生物性預處理，垃圾預處理的時間從0，4，8和16周不等，然后分別分析采用不同時間的生物預處理對于垃圾填埋后造成的環(huán)境污染影響的差別。實驗結(jié)果表明：0周的預處理也就是不進行預處理而填埋的垃圾所造成的環(huán)境影響最大。進過4周預處理以后，是否繼續(xù)進行預處理8周或是16周對環(huán)境影響差別不大。換句話說，垃圾填埋前進行4周的預處理以后其對環(huán)境影響將大大減少，但是繼續(xù)延長其預處理時間對于降低環(huán)境影響意義不大。

文獻[10]是目前能找到的少有的專門設計實驗裝置開展生命周期評價的研究論文，也是未來一個新的研究方向。論文的特點是，在收集了實驗數(shù)據(jù)后開展過程生命周期影響評價的研究。這樣的研究應當是未來產(chǎn)品或是過程生命周期評價研究的一個新方向。因為開展生命周期評價研究的數(shù)據(jù)來源問題一直困擾生命周期評價研究者，這種采用設計實驗裝置獲取第一手數(shù)據(jù)的研究方法是值得推廣的，特別是在一些還處于不成熟階段或是試驗階段的產(chǎn)品和過程，這樣的研究方法更有重要的意義。

4 結(jié)論

生命周期評價方法屬于一種環(huán)境核算方法，它的誕生就來自于人類對保護環(huán)境和實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的需求。今天我們不斷提高和完善這種方法其目的正是希望它能更好地為人類服務。我國目前正處于一個發(fā)展模式的轉(zhuǎn)型期：從一種以犧牲生態(tài)環(huán)境為代價的經(jīng)濟高速發(fā)展模式向以修復和改善生態(tài)環(huán)境為目標的可持續(xù)發(fā)展模式過渡，希望國內(nèi)有更多地學者來關注生命周期評價方法研究，同時也能針對生命周期評價研究的最新研究方向開展研究，結(jié)合中國國情來突破研究的難點，以實現(xiàn)中國社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展并造福我們的子孫后代。

[1]周祖鵬,劉夫云.產(chǎn)品生命周期評價方法研究前景的探討[J].機械設計與制造,2011,10：261-263.

[2]周祖鵬,蔣占四.國內(nèi)外生命周期評價研究的差距分析[J].組合機床與自動化加工技術,2013,1：12-13,22

[3]周祖鵬,劉夫云.產(chǎn)品生命周期評價中值得注意的幾個問題[J].制造業(yè)自動化,2011,33(3)：78-79,107.

[4]Yi-Hsuan Shih,Chao-Heng Tseng.Cost-benefit analysis of sustainable energy development using life-cycle cobenefits assessment and the system dynamics approach[J].Applied Energy,2014,119:57-66.

[5]Bertrand Laratte,Bertrand Guillaume,Junbeum Kim et al.Modeling cumulative effects in life cycle assessment:The case of fertilizer in wheat production contributing to the global warming potential[J].Science of The Total Environment,2014,418:588-595.

[6]Contreras Moya,Rosa Domínguez,Herman Van Langenhove et al.Exergetic analysis in cane sugar production in combination with Life Cycle Assessment[J].Journal of Cleaner Production,2013,59:43-50.

[7]David Goodfield,Martin Anda,Goen Ho.Carbon neutral mine site villages:Myth or reality? [J].Renewable Engery,2014,66:62-68.

[8]George G.Zaimes,Vikas Khanna.The role of allocation and coproducts in environmental evaluation of microalgal biofuels:How important?[J].Sustainable Energy Technologies and Assessments,2014,in press.

[9]Hiroko Yoshida,Julie Clavreul,Charlotte Scheutz et al.Influence of data collection schemes on the Life Cycle Assessment of a municipal wastewater treatment plant[J].Water Research,2014,in presss.

[10]Francesco Di Maria,Alessio Sordi,Caterina Micale.Experimental and life cycle assessment analysis of gas emission from mechanically biologically pretreated waste in a landfill with energy recovery[J].Waste Management,2013,33:2557-2567.