基于生命周期的滌綸織造產品碳足跡評價研究

楊淑娟

（方圓標志認證集團江蘇有限公司，江蘇 南京 210000）

引 言

近百年來，全球氣候系統(tǒng)正在發(fā)生重要變化，聯(lián)合國政府氣候變化專門委員會（IPCC）發(fā)布的第一至第六次評估報告，一次比一次更加肯定：全球氣候異常是由人類活動導致的溫室氣體（Greenhouse Gas,GHG）排放所致。溫室效應導致全球氣候變暖，會引發(fā)海平面上升、吞沒島國、農業(yè)欠收、極端天氣等的出現(xiàn)頻率增加，以及引發(fā)各類疾病等，這既會破壞生態(tài)環(huán)境的平衡，也會嚴重威脅人類的生存，所以應該引起全社會的關注。

1 碳足跡評價概述

1.1 基本內涵

哥倫比亞大學規(guī)劃與資源生態(tài)學教授里斯（Willian E.Rees）是在21世紀90年代首次提出的碳足跡（Carbon Footprint），也稱為二氧化碳足跡、生態(tài)足跡，是衡量溫室氣體排放量的新指標，適用于國家、城市、企業(yè)、個體，其范圍也可以拓展到自然界[1]。

1.2 評價標準

碳足跡的評價標準主要分為組織碳足跡評價標準與產品碳足跡評價標準兩大類。前者包括企業(yè)核算與報告準則、項目核算準則、企業(yè)供應鏈范疇、核算和報告準則及ISO 14064系列指南，后者則包括產品生命周期核算與報告準則、ISO 14040/14044、PAS 2050、TSQ 0010、ISO14067標準等。在我國實施碳足跡評價時，要求要遵循國際標準、國家標準、地方標準、行業(yè)標準，在具體操作時通常是以GB/T 24040-2008標準為主，實施碳足跡評價。

2 滌綸織造產品碳足跡評價的意義

2.1 從生態(tài)環(huán)境角度分析

滌綸織造產品是采用滌綸紗線為經(jīng)絲，經(jīng)上漿或加捻定型、織造等工序加工而成的機織物，通常采用噴水織機織造加工工藝。此類產品的生產原料為滌綸長絲，滌綸是合成纖維中的一個重要品種，是我國聚酯纖維的商品名稱，是以聚對苯二甲酸（PTA）或對苯二甲酸二甲酯（DMT）和乙二醇（MEG）為原料經(jīng)酯化或酯交換和縮聚反應而制得的成纖高聚物-聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET），經(jīng)紡絲和后處理制成的纖維。對其開展碳足跡評價，可以明確原料獲取、運輸、產品制造等各個環(huán)節(jié)的溫室氣體排放量，進而采用相應的綠色低碳措施降低其排放量，實現(xiàn)生態(tài)環(huán)境保護目標。

2.2 從市場競爭角度分析

滌綸織造產品在紡織行業(yè)中的用量相對較大，當前我國已經(jīng)建成統(tǒng)一的大市場并形成了國際-國內市場雙循環(huán)、雙流通的新發(fā)展格局，滌綸織造產品生產企業(yè)既要參與全球同行業(yè)在定價權、供應鏈方面的競爭，又要在本土市場實施產業(yè)生態(tài)化、產業(yè)數(shù)字化的升級優(yōu)化，因而面臨著雙重競爭壓力。在這種前提下，此類企業(yè)需要借助產品碳足跡評價中產生的依據(jù)進一步研發(fā)綠色產品，一方面可以增強自身的競爭優(yōu)勢，并在知識產權創(chuàng)新基礎上探索新型商業(yè)模式[2]，另一方面還能夠輔助企業(yè)有效應對出口方面的碳足跡盤查。

3 基于生命周期的滌綸織造產品碳足跡評價

3.1 項目概況

某紡織企 業(yè)為了了解其生產的滌綸織造產品基于生命周期的溫室氣體排放數(shù)據(jù)，制定出相應的節(jié)能減碳措施，提高了產品的綠色屬性，并以生產的滌綸織造產品為對象，對其進行產品碳足跡評價（Carbon Footprint of a product，CFP）[3]。需要說明的是，產品碳足跡評價本身屬于生命周期評價（LCA）范疇，評價時間為1年，始于2022年1月1日，終于2022年12月31日。主要評價內容包括：評價目標、系統(tǒng)邊界、產品生命周期碳足跡數(shù)據(jù)采集、產品生命周期碳足跡核算以及產品生命周期綠色低碳實施策略等。

3.2 評價目標

該企業(yè)滌綸織造產品生命周期碳足跡評價依據(jù)如下：（1）《綠色設計產品評價技術規(guī)范 化纖長絲織造產品》（T/CNTAC 77-2021）；（2）ISO 14067 Greenhouse gases-Carbon footprint of products-Requirements and guidelines for quantification；（3）環(huán)境管理生命周期評價原則與框架（以下簡稱“框架”）（GB/T 24040）；（4）《溫室氣體 第一部分 組織層次上對溫室氣體排放和清除的量化和報告的規(guī)范及指南》（ISO 14064-1）等。評價目標是獲取化纖坯布生命周期碳足跡生成的CFP報告，并將其作為后續(xù)綠色低碳轉型中所需的科學依據(jù)。

3.3 系統(tǒng)邊界

根據(jù)《綠色設計產品評價技術規(guī)范 化纖長絲織造產品》（T/CNTAC 77-2021），本次研究的系統(tǒng)邊界為100米滌綸織造產品（幅寬205 cm）的生命周期，包括原料獲取、原料運輸、產品生產三個生命周期階段。碳足跡評價人員在本次研究中，嚴格執(zhí)行“框架”第4.4條規(guī)定，結合產品生命周期對其系統(tǒng)邊界進行了界定并繪制了系統(tǒng)邊界圖。

3.4 數(shù)據(jù)采集概述

3.4.1 數(shù)據(jù)采集的范圍

在采集產品生命周期碳足跡評價的數(shù)據(jù)前，評價人員要先遵循“框架”第3.17條、3.18條、3.19條中的要求，通過數(shù)據(jù)取舍原則與分配原則及數(shù)據(jù)質量要求，對需要采集的數(shù)據(jù)進行了范圍限定。

以取舍原則為例，評價人員應以對各項原料投入占產品重量或過程總投入的重量比作為取舍依據(jù)，具體包括6項具體原則：（1）列舉所有能耗；（2）列舉所有主要原料的消耗；（3）當重量<產品重量的1%時，忽略其輔料消耗，忽略范圍控制在產品重量的5%以內；（4）列出現(xiàn)有法規(guī)、標準、文件中提出的環(huán)境監(jiān)測及排放要求，具體包括大氣環(huán)境、水環(huán)境、土壤環(huán)境，在實施時，要以環(huán)境影響評價報告、環(huán)境監(jiān)測報告等為準；（5）當一般固體廢棄物<固體廢棄物排放總量的1%時，忽略不計；（6）忽略基礎設施、生產設備、生活設施方面的消耗及排放。

以分配原則為例，在本次研究中的滌綸織造產品碳足跡評價中，評價人員主要采用分攤法，根據(jù)產品與全部產品總量重量點比進行分配。例如，當該企業(yè)車間不同型號的其他產品使用了同類工藝、同類設備時，如果用能情況與其基本相似，此時評價人員還可以根據(jù)原材料消耗、能源消耗、污染物排放等數(shù)據(jù)對滌綸織造產品和全部產品總產量的重量占比進行分攤處理。

在2017 年的7 月，廠區(qū)開始進行大面積集氣站檢修作業(yè)，由于時間緊任務重，我們技術組技術員兩人一組共同完成6 座集氣站的檢修工作。當時，我與另外一名同事分到了一座大站，這座集氣站同時還需要進行技改動火作業(yè)，接下來的幾天由于溝通難題讓原本簡單的工作變得復雜。

以數(shù)據(jù)質量要求為例，數(shù)據(jù)實際代表性與數(shù)據(jù)質量代表產品生命周期評價研究的目標代表性存在差異，本次研究根據(jù)實際情況選擇蒙特卡洛分析評價產品生命周期模型中與消耗、排放清單數(shù)據(jù)相關的五項內容：（1）可靠性；（2）完整性；（3）時間相關性；（4）地域相關性；（5）進一步的技術關系。其中，背景數(shù)據(jù)庫的上游背景過程數(shù)據(jù)的不確定度包含在數(shù)據(jù)庫中，在對其進行不確定度評估后，能夠對其不確定度的傳遞與累積情況進行計算，最終獲得產品生命周期結果的不確定度。

3.4.2 數(shù)據(jù)庫的選擇

本次研究根據(jù)《環(huán)境管理 生命周期評價 原則與框架》（GB/T 24040-2008）第4條中的LCA原則、LCA階段為準，選擇SimPro9.5.0軟件，通過其中的“建?！惫δ芸焖俅罱óa品生命周期模型，并獲得相應的分析結果。產品生命周期模型中的背景數(shù)據(jù)來源以具體的產品構成要素清單為準，具體如下：（1）原料上游數(shù)據(jù)，包括經(jīng)線、緯線、自來水、液化氣、天然氣、柴油；（2）原料/物料運輸數(shù)據(jù)，包括經(jīng)線運輸、緯線運輸；（3）產品生產數(shù)據(jù)包括電力與其他能源，如液化氣、柴油、天然氣燃燒直接排放等。要素清單名稱與對應的工藝流程趨于一致，在數(shù)據(jù)采集時應以具體數(shù)據(jù)集、數(shù)據(jù)庫為準。由于企業(yè)無法獲得上游原材料生產數(shù)據(jù)，所以這些數(shù)據(jù)均來自于“Ecoinvent3.9.1-allocation,cut-off by classificationunt”數(shù)據(jù)庫。

3.4.3 數(shù)據(jù)采集過程

數(shù)據(jù)采集時間為期1年，分原料制備階段、原料運輸階段、產品生產階段對數(shù)據(jù)進行采集。以原料制備階段為例，生產滌綸織造產品主要消耗的原材料為經(jīng)線、緯線（主要成分均為聚對苯二甲酸乙二醇酯PET），以及自來水、液化氣、天然氣、柴油等能源。根據(jù)原材料及能源的實際消耗數(shù)據(jù)，按照評價產品與全廠產品產量占比分攤后，得到100米滌綸織造產品消耗的原材料及能源數(shù)據(jù)，詳見表1。

表1 原材料獲取和加工階段數(shù)據(jù)表

按照同樣的數(shù)據(jù)采集方式，完成原材料運輸階段的原料/物料運輸類型下經(jīng)線運輸、緯線運輸數(shù)據(jù)的收集。原材料運輸數(shù)據(jù)涉及原輔材料運送到生產基地的運輸方式和距離，原材料的運輸方式僅為公路運輸。原材料運輸數(shù)據(jù)為采購部門根據(jù)采購合同中供應商所在地測算的運輸距離。原材料運輸階段的數(shù)據(jù)詳見表2。

表2 原材料運輸階段數(shù)據(jù)表

產品生產階段主要包括電力消耗、廢邊角料處置對應的要素清單，這些數(shù)據(jù)來源于現(xiàn)場統(tǒng)計和測試，所獲得的數(shù)據(jù)為實物流，即單元過程的輸入和輸出的實際量。在產品生產過程中使用的化石燃料燃燒直接排放的二氧化碳所使用的排放因子，可以參考《溫室氣體排放核算與報告要求 第12部分：紡織服裝企業(yè)》（GB/T 32151.12-2018）。產品生產階段的數(shù)據(jù)詳見表3。

表3 產品生產階段數(shù)據(jù)表

3.5 碳足跡核算

在具體的碳足跡核算時，工作人員要嚴格遵循“框架”第5條中提供的方法學框架，應用SimPro9.5.0軟件及IPCC2021 GWP100計算方法進行產品碳足跡的核算，結果顯示：單位產品排放量為89.98 kgCO2。其中：原料制備階段的排放總量為33.71 kgCO2、百分比為37.46%，原料運輸階段的對應數(shù)據(jù)為0.3 kgCO2、0.33%，產品生產階段的對應數(shù)據(jù)為55.97 kgCO2、62.20%。結果見表4。

表4 滌綸織造產品碳足跡核算結果

3.6 碳足跡生命周期解釋

首先，根據(jù)滌綸織造產品生命周期模型假設，得到了產品碳足跡的核算結果，但是在此類評價中并不能夠獲取上游企業(yè)的原料生產數(shù)據(jù)，僅可以從其數(shù)據(jù)庫中采集相關數(shù)據(jù)，所以只能說明數(shù)據(jù)模型整體上的合理性估計，并不能說明其精準性。其次，對其數(shù)據(jù)質量進行蒙特卡洛質量方法評估，并對模型清單數(shù)據(jù)的不確定度進行評估，假定企業(yè)LCA-代表企業(yè)及供應鏈水平，那么以實際生產數(shù)據(jù)為準可知，全球變暖潛能值指標下的LCA結果為89.98 kgCO2，結果上下限（95%置信區(qū)域）為[76.49，107.93]（單位：kgCO2eq）。

比較產品生命周期碳足跡各過程排放量的占比可知，在100 m滌綸織造產品生命周期碳排放量方面，原材料運輸階段占比＜原材料制備階段占比＜產品生產階段占比，而且產品生產階段外購電力造成的排放占到總排放量的61.32%。由此說明，該產品生命周期的碳排放主要來自生產階段能源的選擇及使用，并且還需要工作人員進一步控制供應鏈管理方面的排放量。

3.7 綠色低碳發(fā)展策略及建議

3.7.1 調整能源結構，減少能耗方面的碳足跡

首先，該企業(yè)應以產品生命周期碳足跡評價結果作為科學依據(jù)，對其能源結構進行調整。在具體實施過程中，可以選擇環(huán)境友好型清潔能源或綠色能源，例如使用分布式光伏電力等綠色電力，降低因外購電力產生的間接排放。再如，液化氣的單位碳排放量相對較低，該企業(yè)可以在配置天然氣的過程中，根據(jù)其不同燃料的單位排放量，調整電力、天然氣、液化氣的配置比例。

3.7.2 改造并優(yōu)化生產工藝中的碳足跡

在完成能源結構調整后，該企業(yè)應深入對產品生產工藝流程開展技術評價。然后，將碳足跡評價結果、工藝技術評價結果聯(lián)系起來，優(yōu)化其滌綸織造產品的生產工藝。在具體操作時，可以結合以具體生產環(huán)節(jié)使用的裝置為對象，按照能耗、碳排放量、碳足跡之間的正相關關系，選擇適配的工藝、裝置等進行技術層面的提升改造。

3.7.3 加強供應鏈管理，降低原料及運輸碳足跡

該企業(yè)還應從原料制備階段、運輸階段的碳足跡評價結果出發(fā)，結合新時期供應鏈的競爭環(huán)境引入供應鏈管理理念，一方面要針對供應商進行尋源管理，通過原料/物料、能源消耗選擇能耗更低的原料，另一方面還要通過優(yōu)化運輸線路、提升運輸效率、壓縮運輸時間的方式，降低運輸環(huán)節(jié)的碳足跡排放等。

4 結語

結合上述分析可以看出，在基于生命周期的滌綸織造產品碳足跡評價過程中，一方面應對相關標準進行深入研討，另一方面應明確評價目標，做好滌綸織造產品生命周期的數(shù)據(jù)采集，進而保障原材料及加工階段、原材料運輸階段、產品生產階段的碳足跡核算，最終保障生命周期碳足跡評價的科學性，真正為紡織行業(yè)產生綜合效益提供技術支撐，從而有效促進此類企業(yè)的節(jié)能降碳。