印刷服務(wù)碳足跡評價方法及碳排放計算器的開發(fā)應(yīng)用

皮陽雪+陳海生+熊立貴

本文提到的“碳”，特指二氧化碳等溫室氣體。印刷服務(wù)碳足跡（Carbon Footprint）評價，是指分析印刷企業(yè)在生產(chǎn)過程中排放的溫室氣體的來源并計算總的排放量，用來描述印刷企業(yè)的能源意識和行為對自然環(huán)境產(chǎn)生的影響。本文將介紹的印刷服務(wù)碳足跡評價方法及碳排放計算器的開發(fā)應(yīng)用，是2014年度中山市科技計劃重點支持項目——《碳足跡分析與碳審計在包裝印刷企業(yè)節(jié)能減排中的應(yīng)用研究》（項目編號：2014A2FC339）的成果之一。

我國印刷行業(yè)碳足跡評價現(xiàn)狀

印刷服務(wù)碳足跡評價具有諸多好處。對于印刷企業(yè)而言，確定生產(chǎn)中的碳足跡是減少碳排放行為的第一步，它能幫助企業(yè)辨識自身的服務(wù)在生命周期中主要的溫室氣體排放環(huán)節(jié)，以利于制定有效的碳減排方案；企業(yè)通過產(chǎn)品碳足跡分析，可以改善內(nèi)部運營、節(jié)能減排、節(jié)省成本；其還可以作為一項營銷策略幫助企業(yè)獲得競爭優(yōu)勢；此外其也是滿足市場需求、促進溝通的有效途徑。對于政府而言，其有利于相關(guān)部門對企業(yè)的碳排放進行監(jiān)督評比，責成企業(yè)承擔綠色環(huán)保的社會責任。

在當前全球氣候變暖的趨勢下，印刷碳足跡評價工作日漸得到各國的重視。作為全球印刷大國，我國印刷行業(yè)推行綠色生產(chǎn)責無旁貸。相比歐美，我國的印刷碳足跡評價工作起步很晚，直到2011年，由中國環(huán)境保護部環(huán)境發(fā)展中心和中國印刷技術(shù)協(xié)會共同開展了對書刊以及塑料包裝印刷碳足跡評價的研究，以PAS2050、ISO16759等作為主要參考，完成了《印刷產(chǎn)品/服務(wù)碳足跡行業(yè)層面評價指南——印刷》、《書刊印刷服務(wù)碳足跡評價實施規(guī)則》等標準的編制。但是，由于數(shù)據(jù)收集等工作十分復(fù)雜，尚未建立完善的數(shù)據(jù)庫，所以有關(guān)印刷服務(wù)碳足跡的評價研究與應(yīng)用在業(yè)界尚處于初始階段，無論從理論方法還是應(yīng)用方面都亟待發(fā)展，還未達到實際應(yīng)用的地步。

印刷服務(wù)碳足跡評價方法

1.評價方法的選擇

當前，碳足跡的評價方法主要包括生命周期評價法（Life Cycle Assessment，LCA）、投入產(chǎn)出評價法（Input-Output，IO）和混合分析評價法（Hybrid-IO-LCA）。

其中，生命周期評價法又稱過程分析法（Process Analysis，PA），分析產(chǎn)品或服務(wù)在整個生產(chǎn)環(huán)節(jié)（過程）中的碳排放，即碳足跡。其計算過程考慮了生命周期中的每個碳排放節(jié)點，所得數(shù)據(jù)相比另外兩種評價方法更加詳細和準確，計算思路和方法也更易于被行業(yè)接受，所以生命周期評價法適合于印刷產(chǎn)品/服務(wù)的碳足跡計算，而且國際上已有成熟的相關(guān)標準可供參考，如《商品和服務(wù)在生命周期內(nèi)的溫室氣體排放評價規(guī)范（PAS 2050∶2008）及使用指南》，以及《全球印刷媒體產(chǎn)品碳足跡計算的共同基礎(chǔ)——ISO 16759》。本文的研究工作，同樣基于生命周期評價法。

2.系統(tǒng)邊界的確定

對基于生命周期評價法的碳足跡評價，如何劃分系統(tǒng)的邊界至關(guān)重要。印刷的碳足跡評價，存在印刷產(chǎn)品和印刷服務(wù)兩種對象的評價模型。一般而言，印刷產(chǎn)品的生命周期要長于印刷服務(wù)，印刷服務(wù)只是印刷產(chǎn)品生命周期的一部分，兩者最大的區(qū)別在于系統(tǒng)邊界劃分的不同，印刷品生命周期中的印刷承印物和印刷品的消費、廢棄處理過程不包含在印刷服務(wù)中。

就目前印刷行業(yè)的生產(chǎn)特點而言，印刷企業(yè)大多是為客戶代加工生產(chǎn)，因此以印刷服務(wù)為對象開展碳足跡評價工作，能更真實地反映印刷企業(yè)的碳排放水平，從而有效地指導(dǎo)印刷企業(yè)開展節(jié)能減排工作。

本文選擇紙類印刷制品的加工生產(chǎn)服務(wù)為研究對象，包括出版物印刷和包裝裝潢印刷，以出版物印刷中的書刊印刷服務(wù)為例，基于生命周期評價的理論，借鑒《商品和服務(wù)在生命周期內(nèi)的溫室氣體排放評價規(guī)范（PAS 2050∶2008）及使用指南》，結(jié)合書刊印刷服務(wù)的特點，確定書刊印刷服務(wù)的系統(tǒng)邊界（圖1）。

書刊印刷服務(wù)的系統(tǒng)邊界范圍包括：合同簽訂—原材料生產(chǎn)—印刷生產(chǎn)（印前、印刷、印后）—危廢回收處理—產(chǎn)品流通至一級客戶。其中，印刷生產(chǎn)具體包括以下階段。

①印前階段：包括圖文制作、打樣輸出、制版輸出（傳統(tǒng)制版和CTP制版）以及此階段所使用的原材料的運輸、廢棄物處理等。

②印刷階段：包括采用單張紙對開4色和輪轉(zhuǎn)8色（4+4）平版印刷以及原材料的生產(chǎn)和運輸、溶劑的回收以及廢棄物處理等。

③印后階段：包括印張的折頁、配帖、鎖線、書芯加工、封面整飾（覆膜、燙金、UV上光）及書刊的裝幀加工（騎訂、膠訂）等工序，包含原材料的生產(chǎn)和運輸、廢棄物的處理、印刷成品存儲階段的能源消耗及其分配至一級客戶的過程。

3.基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的收集

印刷服務(wù)碳足跡評價中的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，包括初級數(shù)據(jù)和次級數(shù)據(jù)。初級數(shù)據(jù)是指企業(yè)在生產(chǎn)活動中積累的一手數(shù)據(jù)，具有更好的實際代表性和準確性；次級數(shù)據(jù)是通過文獻資料等其他來源所得，供參考使用。

（1）初級數(shù)據(jù)的收集

初級數(shù)據(jù)是指對生產(chǎn)流程中每個環(huán)節(jié)活動行為的量化值，包括測量值和基于測量值的計算值。初級數(shù)據(jù)的收集主要通過企業(yè)的統(tǒng)計調(diào)查和日常積累獲得，包括企業(yè)的年度統(tǒng)計、企業(yè)報表、各主管部門的檢查報告、環(huán)保部門的監(jiān)測報告等。初級數(shù)據(jù)主要包括每個生產(chǎn)階段的能源、原材料、運輸方面的數(shù)據(jù)及相關(guān)信息。以書刊印刷服務(wù)為例，其印前、印刷、印后三個階段的初級數(shù)據(jù)收集清單如表1。

（2）次級數(shù)據(jù)的收集

次級數(shù)據(jù)是指印刷企業(yè)從印刷服務(wù)生命周期所有生產(chǎn)環(huán)節(jié)直接測量或基于直接測量的計算值以外的其他來源所獲得的數(shù)據(jù)。次級數(shù)據(jù)通過公共信息而獲得，包括國內(nèi)外正式出版的文獻或其他研究成果，各類統(tǒng)計年鑒報表以及其他印刷企業(yè)己完成的生命周期評價或公開的數(shù)據(jù)庫等。通常來說，次級數(shù)據(jù)包括運輸距離和碳排放系數(shù)。碳排放系數(shù)的收集對象很廣，包括書刊印刷服務(wù)周期的諸多數(shù)據(jù)，例如電力、燃油、液化石油氣、公路運輸、海運和空運、打樣用紙、CTP版材、油墨/墨盒、顯影液、定影液、洗車水、潤版液、橡皮布、鎖線、騎馬釘、瓦楞紙板、膠片、噴粉、燙金紙、精裝書殼板材、覆膜用薄膜、膠訂用膠、覆膜用膠、拉伸膜、木托盤等。以上所列對象的碳排放系數(shù)如表2。

4.碳排放量的計算

碳排放量的計算通常是以研究對象在基準年的單位功能、單位活動數(shù)據(jù)展開的分析核算。計算公式為：E=∑Ei=∑（Fi×EFi+Fi×Fis×EFit）（公式1）。

其中：E為印刷服務(wù)在整個生命周期中的碳排放總量；Ei為排放源i以二氧化碳當量表示的碳排放量；Fi為排放源i的單位功能的活動水平數(shù)據(jù)；Fis為排放源i在評價過程中的運輸距離；EFi為排放源i的碳排放系數(shù)；EFit為排放源i在所選運輸方式下的交通碳排放系數(shù)。

碳排放計算器的開發(fā)與應(yīng)用

1.碳排放計算器的開發(fā)

運用以上印刷服務(wù)碳足跡的評價模型和碳足跡的計算方法，并針對印刷企業(yè)的生產(chǎn)工藝特點采取卓有成效的技術(shù)措施實現(xiàn)節(jié)能減排，是當前和今后印刷企業(yè)面臨的重大課題。印刷服務(wù)碳排放計算器的應(yīng)用開發(fā)，就是將印刷服務(wù)碳足跡評價的理論方法轉(zhuǎn)化為實際應(yīng)用，對印刷服務(wù)過程中的碳排放進行量化計算、監(jiān)督和評價，通過計算印刷服務(wù)在印前、印刷、印后工藝環(huán)節(jié)的能源消耗，使用的原材料，運輸過程等的碳足跡，累計就得到了印刷服務(wù)的總的碳排放量。

印刷服務(wù)碳排放計算器由輸入模塊、運算模塊以及輸出模塊組成。按照生命周期評價法的原理，輸入模塊包括印前、印刷、印后三個工藝單元及各自對應(yīng)的能源消耗、原輔材料使用、危廢處理、包裝存儲、交通運輸、排放系數(shù)等計算選項組成，包含了書刊印刷服務(wù)所有的過程環(huán)節(jié)，其豐富的選項設(shè)計不僅適用于書刊印刷服務(wù)，同樣適用于包裝裝潢印刷服務(wù)的碳足跡評價（圖2）。

基于以上原理開發(fā)的印刷服務(wù)碳排放計算器，外形設(shè)計上借鑒了普通數(shù)學(xué)計算器，具有結(jié)構(gòu)簡單、流程清晰、布局合理、功能直觀、使用方便的特點，將復(fù)雜抽象的印刷服務(wù)碳足跡評價理論方法在實際生產(chǎn)中具體運用，為印刷企業(yè)計算印刷服務(wù)的碳排放量提供了切實可行、易用好用的實體工具。

碳排放計算器由殼體（1）、顯示屏（2）、選項（3）、語音播放（4）等幾部分組成。其中選項（3）包括運算符號選項（31）、工藝單元選項（32）、計算選項（33）、數(shù)字輸入選項（34）組成（如圖3所示）。

計算印刷服務(wù)碳排放時，首先在工藝單元選項（32）中選擇該服務(wù)采用的某個生產(chǎn)工藝，然后在計算選項（33）里對所選工藝對應(yīng)的行為用數(shù)字輸入選項（34），并和運算符號選項（31）逐一計算碳排放量，所用到的排放系數(shù)來自企業(yè)收集的初級數(shù)據(jù)或次級數(shù)據(jù)。每計算一個生產(chǎn)工藝所得的碳排放量會自動記憶，按同樣的方法，將印刷服務(wù)采用的所有生產(chǎn)工藝逐個計算完成后，系統(tǒng)會給出該印刷服務(wù)總的碳排放量，通過顯示屏顯示或語音播報，其計算原理和方法如前文所列的公式1。

2.碳排放計算器的應(yīng)用

2014年3月，項目組選擇珠三角地區(qū)的4家大中型印刷企業(yè)進行碳排放計算器的試用，這4家印刷企業(yè)主要從事中小學(xué)課本、高檔畫冊、國家重點圖書、期刊、文件等印刷服務(wù)，主營業(yè)務(wù)類似，工藝流程基本相同，故選為試用對象。

為了能夠在企業(yè)間對比說明問題，評價對象選擇國內(nèi)發(fā)行的某期刊，該期刊共192頁，選用大16開、12印張、4+4對開印刷，共需96張對開印版，當期印刷量8萬本，4家企業(yè)各自印刷2萬本。為了方便數(shù)據(jù)收集，并保證數(shù)據(jù)的客觀、準確性，此次碳足跡的評價范圍僅包括印前階段、印刷階段、印后階段，不包括產(chǎn)品到客戶的運輸過程。印前階段以每張對開印版為評價單位，印刷和印后階段以每個印張為評價單位，計算結(jié)果如表3。

對表3中的數(shù)據(jù)進行分析，可發(fā)現(xiàn)以下問題：

①企業(yè)三在印前階段的碳排放量明顯高于其他三家企業(yè)；

②企業(yè)一在印刷階段的碳排放量遠遠高于其他三家企業(yè)；

③企業(yè)四在印后階段的碳排放量明顯低于其他三家企業(yè)；

④企業(yè)二總的碳排放水平低于其他三家企業(yè)。

針對以上發(fā)現(xiàn)的問題，對應(yīng)的原因分析如下。

①企業(yè)三在印前階段，由1名員工同時操作5臺CTP制版進行印版輸出，由于人手不夠，5臺機器換版工作不能連續(xù)，機器時而處于工作狀態(tài)，時而處于長時間空閑等待狀態(tài)，電能消耗無形中增長。

②企業(yè)一采用輪轉(zhuǎn)八色機印刷，而其他三家企業(yè)采用單張紙四色機印刷，由于輪轉(zhuǎn)印刷的烘干工序采用液化石油氣作為燃料，碳排放量增高明顯。

③企業(yè)四印后階段的生產(chǎn)員工大部分接受過技能培訓(xùn)，經(jīng)驗豐富，生產(chǎn)效率高，物料損耗控制在較低水平。

④企業(yè)二是業(yè)界著名的印刷企業(yè)，主營海外業(yè)務(wù)，出口產(chǎn)品比重達85%，探索實施節(jié)能減排工作多年，綠色環(huán)保意識已融入企業(yè)文化，印刷服務(wù)的碳排放水平接近或達到國際標準，其出口產(chǎn)品都貼上了碳足跡標簽，產(chǎn)品在生命周期內(nèi)的碳排放水平一目了然。

綜上，碳排放計算器的實用意義有如下幾點。一是方便企業(yè)進行印刷服務(wù)的碳排放量計算，找到主要的碳排放源。二是有利于指導(dǎo)企業(yè)開展低能減排工作。比如，對于企業(yè)一，在保證印刷效果、閱讀質(zhì)量、生產(chǎn)時效的前提下，可以優(yōu)先考慮采用單張紙平版四色印刷工藝；對于企業(yè)三，要提高印前CTP設(shè)備的利用率，避免不必要的能源消耗；而企業(yè)二和企業(yè)四的某些成功經(jīng)驗都值得其他企業(yè)借鑒學(xué)習。

歷經(jīng)1年多的試用，該碳排放計算器在60多家印刷企業(yè)中的滿意度高達83%，指導(dǎo)企業(yè)實現(xiàn)節(jié)能減排30%，管理成本平均下降3.6%，企業(yè)利潤平均上升2.5%，經(jīng)濟效益和社會效益顯著。由此看來，采用生命周期法對印刷服務(wù)進行碳足跡評價，符合當前印刷行業(yè)的實際情況。只要系統(tǒng)的邊界劃分科學(xué)合理，重視對初級數(shù)據(jù)和次級數(shù)據(jù)的收集，建立相對完善的數(shù)據(jù)庫，借助開發(fā)的碳排放計算器，企業(yè)完全可以將印刷服務(wù)碳足跡評價的理論方法應(yīng)用于實際生產(chǎn)中，為印刷企業(yè)開展節(jié)能減排工作，加快發(fā)展綠色印刷起到積極作用。