商超行業(yè)塑料碳足跡評估

房圣恩，常志堅(jiān)，程義君

（1.深圳市兩山環(huán)境科技有限公司，廣東 深圳 518000；2.中國電建集團(tuán)中南勘測設(shè)計研究院有限公司，長沙 410000）

2021 年10 月，中共中央、國務(wù)院發(fā)布《關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念 做好碳達(dá)峰碳中和工作的意見》，對努力推動實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)進(jìn)行全面部署。碳足跡最初由生態(tài)足跡演變而來[1]，最早出現(xiàn)在英國，碳足跡雖然起源于生態(tài)足跡的概念，但有其特殊的含義。碳足跡也稱碳指紋和碳排量，它是指企業(yè)機(jī)構(gòu)、活動、產(chǎn)品或個人通過交通運(yùn)輸、食品生產(chǎn)和消費(fèi)以及各類生產(chǎn)過程等引起的溫室氣體排放的集合[2]。塑料作為一種重要的化工材料，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)建設(shè)的方方面面，給人們生產(chǎn)生活帶來諸多便利的同時，也帶來巨大的環(huán)境問題?！丁笆奈濉彼芰衔廴局卫硇袆臃桨浮分赋?，要開展塑料污染全鏈條治理[3]。塑料行業(yè)碳足跡的評估直接影響企業(yè)的生產(chǎn)決策，引導(dǎo)低碳產(chǎn)品市場發(fā)展，有助于綠色經(jīng)濟(jì)模式的推廣。申宸昊等[4]將塑料制品的生命周期劃分為原料、生產(chǎn)、分銷、傾倒、回收（處理）5個階段，并提出符合我國國情的減量化政策。

1 研究方法

1.1 計算方法選擇

目前，國內(nèi)外碳足跡計算的常見方法主要包括投入產(chǎn)出法、全生命周期評估法以及《2006 年IPCC國家溫室氣體清單指南》所列的方法（簡稱IPCC 清單法）。投入產(chǎn)出法將經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)各部門間錯綜復(fù)雜的聯(lián)系用簡潔的數(shù)學(xué)模型反映出來，并在此基礎(chǔ)上編制出投入產(chǎn)出表。該方法主要通過編制投入產(chǎn)出表和建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，反映初始投入、中間投入、總投入，中間產(chǎn)品、最終產(chǎn)品、總產(chǎn)出之間的關(guān)系，反映生產(chǎn)活動與經(jīng)濟(jì)主體的關(guān)系，是一種比較成熟的經(jīng)濟(jì)分析方法[5-6]。全生命周期評估法是一種自下而上的方法，可對材料構(gòu)件與生產(chǎn)、規(guī)劃與設(shè)計、建造與運(yùn)輸、運(yùn)行與維護(hù)、拆除與處理全循環(huán)過程中物質(zhì)能量流動的潛在影響進(jìn)行綜合評價（社會效益、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益），它是一種從出生到消亡的路徑跟蹤方法。全生命周期評估法標(biāo)準(zhǔn)成熟，廣泛應(yīng)用于產(chǎn)品或服務(wù)等微觀碳足跡計算，1997 年又被納入國際環(huán)境管理體系[7-9]。IPCC 清單法是聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）所提供的碳排放計算方法，主要從生產(chǎn)角度研究特定部門的直接排放。目前，國際上，主要部門的排放多釆用IPCC 清單法。由于生產(chǎn)工藝、技術(shù)水平等的差異，各國選取的排放因子往往不同。IPCC 給出不同生產(chǎn)工藝和不同國家的各種缺省排放因子，在沒有相關(guān)數(shù)據(jù)的情況下，可以直接采用其提供的相關(guān)數(shù)據(jù)[10-11]。

全生命周期評估法針對性更強(qiáng)，更能準(zhǔn)確計算碳足跡，適合于微觀層面或小尺度（如產(chǎn)品、行業(yè)等）的碳足跡測算研究。將IPCC 清單法和全生命周期評估法相結(jié)合，就可以綜合利用兩者的優(yōu)點(diǎn)，充分發(fā)揮全生命周期評估法的精確性，其適用于產(chǎn)品或者行業(yè)的碳足跡測算研究。本文主要分析商超行業(yè)塑料制品的全鏈條碳足跡，考慮數(shù)據(jù)收集的可行性和商超行業(yè)塑料制品碳足跡的影響因素，采用全生命周期評估法為主、其他方法為輔的組合方法進(jìn)行評估。

1.2 邊界系統(tǒng)的確定

從產(chǎn)業(yè)全鏈條出發(fā)，塑料制品的生命周期可以簡單分為3 個階段，即生產(chǎn)加工階段、分銷使用階段和生命末期階段，考慮到項(xiàng)目數(shù)據(jù)收集以及碳足跡核算的可行性，制定邊界圖，如圖1 所示[12-13]。

圖1 商超行業(yè)塑料生命周期系統(tǒng)邊界圖

一是生產(chǎn)加工階段，包括進(jìn)入生產(chǎn)階段的所有原材料的提取和加工以及直接生產(chǎn)過程。產(chǎn)品碳足跡評價納入下列過程：樹脂原料的生產(chǎn)與運(yùn)輸相關(guān)過程；助劑生產(chǎn)相關(guān)過程；標(biāo)簽、包裝材料的生產(chǎn)與運(yùn)輸相關(guān)過程；能源的開采生產(chǎn)與輸送過程；水的供應(yīng)過程；壓延、成坯、吹塑等產(chǎn)品生產(chǎn)直接相關(guān)過程。二是分銷使用階段，在此僅考慮產(chǎn)品的運(yùn)輸過程。產(chǎn)品碳足跡評價納入下列過程：產(chǎn)品從加工廠到商超之間的運(yùn)輸相關(guān)過程。以下過程不納入系統(tǒng)邊界：由商超到消費(fèi)者之間的運(yùn)輸、儲存及交通相關(guān)過程。三是生命末期階段，從產(chǎn)品廢棄后開始，到產(chǎn)品回歸自然或分配到另一產(chǎn)品的生命周期結(jié)束。產(chǎn)品碳足跡評價納入下列過程：由商超到中轉(zhuǎn)站之間的運(yùn)輸、儲存及交通相關(guān)過程；產(chǎn)品從中轉(zhuǎn)站點(diǎn)到處理處置點(diǎn)之間的運(yùn)輸相關(guān)過程；產(chǎn)品廢棄物的處置相關(guān)過程。

1.3 計算模型

生產(chǎn)加工階段，根據(jù)行業(yè)特點(diǎn)，結(jié)合現(xiàn)場調(diào)研結(jié)果，選取塑料袋、塑料杯和塑料薄膜包裝袋作為對象，根據(jù)式（1）計算CO2排放當(dāng)量。分銷使用階段，主要考慮塑料產(chǎn)品從加工廠到商超之間的運(yùn)輸相關(guān)過程，根據(jù)式（2）計算CO2排放當(dāng)量。

式中：E1為生產(chǎn)加工階段的CO2排放當(dāng)量，t；E2為分銷使用階段的CO2排放當(dāng)量，g；Ai為第i種塑料制品的數(shù)量，t；Fi為第i種活動的碳排放因子；B為CO2排放折算系數(shù)；Q為車輛綜合燃料消耗量；S為車輛運(yùn)輸距離，km，以生產(chǎn)企業(yè)到研究區(qū)域重點(diǎn)商超的距離為準(zhǔn)；C為運(yùn)送車次。

生命末期階段，主要計算四大部分，即商超到中轉(zhuǎn)站點(diǎn)的清運(yùn)過程、中轉(zhuǎn)站點(diǎn)的運(yùn)營、中轉(zhuǎn)站點(diǎn)到處置場所的轉(zhuǎn)運(yùn)過程和最終處置。一是商超到中轉(zhuǎn)站點(diǎn)的清運(yùn)過程。垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)使用的主要是電動勾臂車，根據(jù)式（3）計算塑料廢物轉(zhuǎn)運(yùn)的CO2排放當(dāng)量。二是中轉(zhuǎn)站點(diǎn)的運(yùn)營。中轉(zhuǎn)站點(diǎn)運(yùn)營的碳排放主要考慮電耗和水耗，根據(jù)式（4）計算垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)站的年碳排放總量。三是中轉(zhuǎn)站點(diǎn)到處置場所的轉(zhuǎn)運(yùn)過程。主要考慮塑料產(chǎn)品從中轉(zhuǎn)站點(diǎn)到處理處置點(diǎn)的運(yùn)輸相關(guān)過程，根據(jù)式（5）計算塑料廢物轉(zhuǎn)運(yùn)的CO2排放當(dāng)量。四是最終處置。塑料廢物的處理方式主要是異地焚燒和再生造粒。焚燒處理主要考慮塑料制品燃燒碳排放和綜合能耗，其中，綜合能耗包括電耗、水耗和其他資源消耗等。根據(jù)式（6）計算塑料焚燒處理的CO2排放當(dāng)量，根據(jù)式（9）計算塑料再生回用的CO2排放當(dāng)量。

式中：P1為商超到中轉(zhuǎn)站點(diǎn)清運(yùn)過程的塑料廢物轉(zhuǎn)運(yùn)碳排放當(dāng)量，t；M1為商超到中轉(zhuǎn)站點(diǎn)清運(yùn)過程的塑料廢物轉(zhuǎn)運(yùn)量，t；K1為商超到中轉(zhuǎn)站點(diǎn)清運(yùn)過程的單位能耗量，kW·h/t；F1為商超到中轉(zhuǎn)站點(diǎn)清運(yùn)過程的碳排放因子，t CO2/（MW·h）；P為垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)站年碳排放總量，t CO2/a；W為轉(zhuǎn)運(yùn)站垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)總量，t/a；Oi為轉(zhuǎn)運(yùn)站噸垃圾第i種能源/材料的消耗量，kW·h/t 或t/t；Di為第i種能源/材料碳排放因子，kg CO2/（kW·h）或kg CO2/t；P2為中轉(zhuǎn)站點(diǎn)到處置場所轉(zhuǎn)運(yùn)過程的塑料廢物轉(zhuǎn)運(yùn)碳排放當(dāng)量，t；M2為中轉(zhuǎn)站點(diǎn)到處置場所轉(zhuǎn)運(yùn)過程的塑料廢物轉(zhuǎn)運(yùn)量，t；K2為中轉(zhuǎn)站點(diǎn)到處置場所轉(zhuǎn)運(yùn)過程的單位能耗量，L/t；F2為柴油碳排放因子，kg CO2/L；E3為塑料焚燒處理的CO2排放當(dāng)量，t；I為塑料廢物的焚燒量，t；G為塑料廢物的碳含量比例；H為塑料廢物中礦物碳在碳總量中的比例；J為塑料廢物焚燒爐的燃燒效率；44/12 為碳轉(zhuǎn)換成CO2的系數(shù)；E綜為塑料焚燒處理過程的綜合能耗CO2排放當(dāng)量，t；E替為替代發(fā)電減少的碳排放當(dāng)量，t；M3為塑料廢物的處理量，t；B0為單位標(biāo)準(zhǔn)煤CO2折算系數(shù)；Q0為單位綜合能耗，t；E0為單位垃圾單獨(dú)發(fā)電的基準(zhǔn)線排放量，t CO2/t；E4為塑料再生回用的CO2排放當(dāng)量，t；M4為塑料廢物再生回用量，kg；F3為塑料廢物再生回用的碳排放系數(shù)。

1.4 清單分析

本次評估以深圳市大型商場超市的調(diào)研數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)。塑料全生命周期管理主要涉及原料、生產(chǎn)、分銷、傾倒和回收（處理）等過程[14]，本次評估主要分為3 個階段，即生產(chǎn)加工階段、分銷使用階段和生命末期階段。經(jīng)分析，塑料全生命周期足跡清單如表1所示。

表1 塑料全生命周期足跡清單分析

2 案例分析

本次案例分析以深圳市華潤萬家超市（龍華店）為主，碳足跡的計算年度為2021 年。通過前期調(diào)研數(shù)據(jù)及相關(guān)文獻(xiàn)查找，查閱標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，結(jié)合深圳市主管部門以往的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，獲得案例計算的各項(xiàng)參數(shù)。

2.1 碳足跡計算

2.1.1 生產(chǎn)加工階段碳足跡計算

本次計算以塑料袋、塑料杯（盒）以及塑料薄膜為主。此次統(tǒng)計的塑料制品均為不可降解塑料材質(zhì)，由于3 種塑料制品單位質(zhì)量較小，同種塑料制品質(zhì)量差異較小，所以每個塑料杯、塑料盒的質(zhì)量均為0.05 kg，每卷連卷袋數(shù)量為300 個，每個塑料袋質(zhì)量約為0.003 kg，每卷塑料薄膜質(zhì)量為10 kg，各類塑料制品的數(shù)量由現(xiàn)場走訪調(diào)研獲得，其中塑料薄膜是以卷為統(tǒng)計單位。經(jīng)計算，生產(chǎn)加工階段產(chǎn)生的碳足跡如表2 所示[15-17]。經(jīng)合計，CO2排放當(dāng)量為563.702 t。

表2 生產(chǎn)加工階段碳足跡核算結(jié)果

2.1.2 分銷使用階段

主要計算塑料制品從采購中心到超市的距離，按照每年2 次的采購次數(shù)計算。依據(jù)《營運(yùn)貨車燃料消耗量限值及測量方法》（JT/T 719—2016）和《營運(yùn)客車能效和二氧化碳排放強(qiáng)度等級及評定方法》（JT ∕T 1249—2019），車輛綜合燃料消耗量按照輕型貨車配型貨物進(jìn)行計算，選取的車輛綜合燃料消耗量為15.2 L/100 km。分銷使用階段碳足跡計算結(jié)果如表3 所示。

表3 分銷使用階段碳足跡計算結(jié)果

2.1.3 生命末期階段

生命末期階段分兩部分來計算。第一部分為商超到處置場，主要考慮運(yùn)輸環(huán)節(jié)和暫存環(huán)節(jié)的碳排放，主要依據(jù)運(yùn)輸儲存的塑料廢物量來核算。據(jù)統(tǒng)計，垃圾總量為14.4 t，其中塑料廢物占比為17%，質(zhì)量為2.448 t，中轉(zhuǎn)站點(diǎn)到處置場所的轉(zhuǎn)運(yùn)量占塑料廢物的99%，質(zhì)量為2.414 t。能耗量數(shù)據(jù)由主管部門統(tǒng)計獲得，排放因子采用《2019 年度減排項(xiàng)目中國區(qū)域電網(wǎng)基準(zhǔn)線排放因子》規(guī)定的數(shù)值。生命末期階段第一部分碳足跡計算結(jié)果顯示[18-19]，商超到中轉(zhuǎn)站點(diǎn)清運(yùn)過程的塑料廢物轉(zhuǎn)運(yùn)量為2.448 t，能源消耗量為4.300 kW·h/t，碳排放因子為0.508 9 t CO2/（MW·h），CO2排放當(dāng)量為0.005 4 t；中轉(zhuǎn)站點(diǎn)運(yùn)營過程的塑料廢物轉(zhuǎn)運(yùn)量為2.448 t，電能消耗量為3.790 kW·h/t，碳排放因子為0.508 9 t CO2/（MW·h），CO2排放當(dāng)量為0.004 7 t，水資源消耗量為0.320 t/t，碳排放因子為0.001 t CO2/t，CO2排放當(dāng)量為0.000 8 t；中轉(zhuǎn)站點(diǎn)到處置場所過程的塑料廢物轉(zhuǎn)運(yùn)量為2.414 t，能源消耗量為2.9 L/t，碳排放因子為0.000 263 9 t CO2/L，CO2排放當(dāng)量為0.001 8 t。

第二部分為末端處置，塑料廢物焚燒量為2.414 t，綜合能耗主要是水、電和其他資源的消耗，單位能耗量為5.98 kgce/t，標(biāo)準(zhǔn)煤CO2折算系數(shù)取2.54 t/tce，單位垃圾單獨(dú)發(fā)電的基準(zhǔn)線排放量為0.225 t CO2/t，以上數(shù)據(jù)通過《2019 年度減排項(xiàng)目中國區(qū)域電網(wǎng)基準(zhǔn)線排放因子》和研究文獻(xiàn)得來。塑料廢物的碳含量比例取85%，塑料廢物中礦物碳在碳總量中的比例取100%，塑料廢物焚燒爐的燃燒效率取95%，均來自《2006 年IPCC 國家溫室氣體清單指南》。利用計算模型，帶入相關(guān)參數(shù)，可得初始垃圾焚燒CO2排放當(dāng)量為7.183 t，綜合能耗CO2排放當(dāng)量為0.037 t，替代發(fā)電減少的CO2排放當(dāng)量為0.543 t，塑料焚燒處理的CO2排放當(dāng)量為6.677 t。此次計算涉及的超市垃圾可回收量為49.335 t，塑料廢物再生回用的碳排放系數(shù)取0.525 kg CO2/kg，經(jīng)計算，可回收部分減少的碳排放當(dāng)量為25.9 t，生命末期階段減少的碳排放當(dāng)量}為19.223 t。

2.2 結(jié)果分析

本次碳足跡計算在已確定的邊界系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行，計算模型為通用公式，實(shí)證分析以華潤萬家超市為主體。經(jīng)核算，生產(chǎn)加工階段碳排放當(dāng)量為563.702 t，分銷使用階段為0.039 t，生命末期階段減少的碳排放當(dāng)量為19.223 t，整個生命周期計算結(jié)果為544.518 t。從總量來看，各階段碳足跡情況相差甚遠(yuǎn)，其中生命末期出現(xiàn)下降，主要原因是回收利用環(huán)節(jié)的碳減排。就單個階段的各組成部分而言，生產(chǎn)加工階段碳足跡主要來自原材料，以塑料薄膜為例，原材料碳排放因子為2.68 t CO2/t，生產(chǎn)過程碳排放因子為0.56 t CO2/t，來自原材料的碳排放是生產(chǎn)過程的4.8 倍，加緊研發(fā)節(jié)材環(huán)保的塑料袋替代品是當(dāng)務(wù)之急；生命末期階段，商超到中轉(zhuǎn)站點(diǎn)清運(yùn)過程和中轉(zhuǎn)站點(diǎn)的運(yùn)營環(huán)節(jié)碳足跡幾乎一樣，中轉(zhuǎn)站點(diǎn)到處置場所部分相比其他部分碳足跡較小，焚燒處理環(huán)節(jié)焚燒排放是碳足跡的主要來源，遠(yuǎn)大于綜合能源消耗帶來的碳排放，與生活垃圾碳排放的性質(zhì)相符[18]，回收利用環(huán)節(jié)碳回收量超過焚燒碳排放量，說明實(shí)現(xiàn)塑料的回收利用是脫碳方案的一部分[20]。

3 結(jié)語

本文采用全生命周期評估法，同時輔以其他方法，構(gòu)建商超行業(yè)塑料碳足跡計算模型，劃定核算邊界，并結(jié)合實(shí)例，得到商超行業(yè)塑料全生命周期的碳排放量及構(gòu)成，為各個環(huán)節(jié)的碳減排提供參考。未來，要提高大眾的減塑降碳意識，從生產(chǎn)、消費(fèi)、使用等環(huán)節(jié)入手，擴(kuò)大宣傳，提高大眾對環(huán)境保護(hù)的認(rèn)知度，激發(fā)公眾自覺參與環(huán)境保護(hù)；提高商超行業(yè)塑料廢物管理水平，完善管理制度，提高人員素質(zhì)，建立廢棄物管理臺賬；不斷推進(jìn)再生資源行業(yè)技術(shù)更新，提高企業(yè)的準(zhǔn)入門檻，逐步規(guī)范行業(yè)秩序，創(chuàng)建塑料信用機(jī)制，創(chuàng)新塑料回收再利用機(jī)制；加強(qiáng)綠色能源的使用，選擇合適的低碳交通工具，逐步改變傳統(tǒng)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，減少溫室氣體排放，有效保護(hù)生態(tài)環(huán)境；加快新材料、新工藝的研發(fā)，在限塑的大環(huán)境下盡快找出替代塑料的新材料。