基于產品碳足跡的秸稈家具綠色評價方法研究

劉 瑋，申黎明

LIU Wei, SHEN Li-ming

（南京林業大學 家具與工業設計學院，南京 210037）

0 引言

秸稈家具是以秸稈人造板為主要材料，設計制造的家具產品。我國是農業大國，每年產生的農作物秸稈總量可達7億噸，秸稈中富含礦物質、粗纖維和木質素，是一種理想的木材原料替代品，其綜合利用作為緩解我國森林資源短缺、木材供應緊張的主要途徑之一[1]，在實際應用中已顯現出巨大的環境效益、社會效益與經濟效益。因木材資源緊張而衍生出的秸稈家具是否滿足家具產品的“綠色要求”和環境目標，需對其進行科學的分析與評價，對秸稈家具的綠色評價是涉及多學科內容和諸多過程數據的復雜過程，需在總體評價原則與框架的基礎上，選擇合適的評價方法對其進行環境與效能評價分析。常用于評價的各類方法有：加權平均法、成本效益法、價值分析法、模糊評價法、層次分析法(AHP法)等[2]。碳足跡分析法是近年來國際社會正在開展深入研究的一種綠色評價方法，它從全局的視角評價產品整個生命周期的環境足跡，其計算指標與環境更具直接相關性，為低碳環保、綠色設計提供科學技術依據。

1 碳足跡及秸稈家具產品碳足跡評價的必要性

1.1 碳足跡的概念及其評價標準

“碳足跡”(Carbon Footprint，CF)指的是一項活動或者產品在整個生命周期中直接或間接產生的溫室氣體排放量，通常包含四個層面：個人碳足跡、產品碳足跡、企業碳足跡和國家/城市碳足跡。“產品碳足跡”是指某個產品在其整個生命周期內的各種GHG（Greenhouse Gas）排放，即從原材料一直到生產（或提供服務）、分銷、使用和處置/再生利用等所有階段的GHG排放。產品碳足跡通過量化的方法揭示了終端產品的綠色屬性及對于全球氣候變化的影響。

目前國際上出臺的碳足跡評價標準主要有：針對企業的GHG Protocol、ISO14064標準；針對產品的PAS 2050、TS Q 0010標準等。目前已有的產品碳足跡評價案例大部分采用英國標準協會（BSI）2008 年出版的PAS2050及其指導文件為評價標準[3]。

1.2 秸稈家具產品碳足跡評價的必要性

秸稈家具是在滿足家具的功能、結構、性能要求的基礎上，以秸稈人造板全部或部分替代實木或木質人造板等傳統木質材料的家具產品。秸稈人造板以秸稈為原料，以異氰酸酯(MDI)樹脂為膠粘劑[4]，其常規力學性能、防水性、剖面密度、機械加工性能、貼面及涂飾性等均十分優異，且無甲醛釋放，是一種綠色、環保、無污染的新材料，是木質人造板理想的替代材料。秸稈家具的制造技術工藝與木質家具基本相同，家具企業利用現有設備，即可生產出秸稈家具。在滿足相同性能要求的前提下，秸稈家具在充分利用可再生秸稈資源、緩解木材供應緊張，無醛環保等方面無疑具有非常顯著的綠色屬性。但產品對環境的真實影響僅僅從某一方面是無法全面概括的。因此，創建以產品生命周期評估（LAC）為依據的綠色設計與評價規范，從真正意義上比較不同家具產品及其材料來源的環境足跡，為提高家具產品的綠色環境屬性提供可行的建議，是一項具有重要現實意義的研究工作。

2 秸稈家具產品碳足跡評價的啟動

2.1 秸稈家具產品碳足跡評價目標的設定

不同家具產品均可采用碳足跡評價法進行環境評估。確定秸稈家具產品碳足跡，通過在各類家具產品之間采用保持一致的數據源、邊界條件和其它假設，對它們的碳足跡差異進行比較分析，可從原料選擇、設計制造、使用回收等多角度提出設計對策，減少GHG排放，從而提高家具產品的環境效益。

2.2 確定產品功能單位

在計算產品碳足跡時，確定功能單位是一個非常重要的步驟。功能單位是某一特定產品的一個有意義的數量，一般需要能反映出該產品被最終用戶實際消費的方式和單位，它提供了比較的基礎。秸稈家具產品碳足跡評價的功能單位可確定為：某型號秸稈家具1件。

2.3 供應商參與

產品碳足跡評價需要供應商、經銷商、運輸等人員的參與，這對于了解產品的生命周期以及收集數據至關重要。通常情況下，產品的制造企業完全了解自己的生產過程；但是，在公司邊界以外的地方，對過程、材料、能量需求和廢物的了解卻往往有很大的不同。秸稈家具產品碳足跡分析具體需要秸稈人造板制造企業、物流企業、家具賣場等參與。

3 秸稈家具產品碳足跡的計算

3.1 繪制產品生命周期過程圖

過程圖是產品碳足跡計算過程中十分重要的工具，它提供計算的起點，指導收集數據和計算碳足跡的圖示參考。秸稈家具采用商業-到-消費者（B2C）的商品評價模式，過程圖步驟包括從原材料，通過制造、分銷和零售，到消費者使用，以及最終處置和再生利用，如圖1所示。

圖1 秸稈家具產品生命周期過程圖

3.2 確定產品碳足跡評價系統邊界

定義系統邊界的目的是確定產品碳足跡計算的范圍，即哪些生命周期階段、輸入和輸出宜納入評估。確定系統邊界的關鍵原則是列入產品在生產、使用并處置或再生利用的過程中直接或間接產生的所有的“實質性”排放。確定一個排放源是否可能是實質性的，可通過估值、搜索同類產品LCA研究報告和行業協會公布的數據等方式確定。對于秸稈家具產品的碳足跡評價系統邊界可確定為：

1）秸稈板生產制造。

2）各階段運輸（秸稈及膠黏劑運輸、秸稈板生產廢料運輸、秸稈板運輸、家具制造其他材料運輸、家具制造余料運輸、秸稈家具運輸）。

3）秸稈家具制造（秸稈家具制造、秸稈家具包裝）。

4）秸稈家具銷售。

5）生產余料及秸稈家具用棄回收處置。

3.3 數據收集

計算碳足跡需要兩類數據：活動水平數據和排放因子。活動水平數據是指產品生命周期中涉及到的所有材料和能源。在秸稈家具產品生命周期中，物料輸入和輸出、能源使用、運輸等活動水平數據可由供應鏈直接測量（初級活動水平數據）或通過同類過程平均或通用測量（次級數據）得到。初級活動水平數據的使用可有針對性得對某產品或某企業提高環境效益提供具體依據。次級數據在對某行業或某類型產品碳足跡評價的一致性和可比性方面則更為可取。排放因子是將活動水平數據轉換成溫室氣體排放量的數學關系。如：根據國家發改委應對氣候變化司2009年公布的數據，我國電力排放因子為1kWh電力排放CO2當量0.8825 kg ～1.1293kg。

收集初級活動水平數據時可根據需要建立各階段相應的數據收集模板，明確所需數據的關鍵點與獲得方式，如表1所示。將收集得到的數據整理成數據庫，以便調用。

表1 秸稈板生產制造初級數據收集模板

3.4 碳足跡計算

碳足跡計算通常需要“質量平衡”，即確保定義在秸稈家具產品碳足跡評價系統邊界內的輸入、輸出和廢物流均被計入。每個子系統碳排放的計算公式如式(1)所示。

i=1,2,…,5，代表上文秸稈家具碳足跡評價系統邊界中定義的五個范疇；

D:活動水平數據；

β:排放因子。

計算時可根據產品生命周期過程圖對納入系統邊界的每個子系統進行編號，再逐步計算每項活動。例如，秸稈運輸的排放量計算如圖2所示。

計算出每個子系統的排放量之后，還應考慮秸稈家具產品生命周期內存儲的所有碳。由植物碳為原材料組成的產品能存儲碳（如木制家具），它們在生長過程中從大氣中去除GHG，在一年或一年以上的時間內，植物可從大氣中清除50%以上植物部分加工制造過程中產生的碳排放。秸稈家具是典型的以植物碳原材料為主要組成的產品，其碳存儲值在計算時予以充分考慮。因此，秸稈家具碳足跡C的計算公式為：

圖2 秸稈運輸碳足跡計算圖

S: 秸稈家具生命周期內碳存儲量。

3.5 碳足跡不確定性檢查

秸稈家具產品碳足跡計算是一項過程復雜、數據龐大的工作，其數據采集及計算過程具有較多不確定。通過檢查，使產品碳足跡計算中的不確定性最小化，有助于優化產品碳足跡計算結果，提高碳足跡比較結果的可用度，提升家具產品綠色設計與制造的水平。減少不確定性來源的方法主要有：1）不斷優化產品碳足跡計算模型，細化計算過程；2）合理選擇數據種類，提高數據采集質量；3）聘請秸稈人造板制造及家具設計與制造的專家對碳足跡進行評審或認證。

4 秸稈家具產品碳足跡評價后續內容

通過秸稈家具產品碳足跡的計算，家具研發制造企業可更直觀、全面得掌握產品生命周期各階段GHG排放的主要來源，從而更有針對性地探索家具綠色設計與制造的方法。同時，秸稈家具產品的相關碳足跡信息還應向消費者、行業協會、供應鏈伙伴、媒體、政府、投資者等公開發布，用直觀的產品碳足跡數據推動輿論與公眾對綠色設計、低碳生活的關注與實踐。

5 結束語

秸稈家具在綠色設計層面的核心思想與實現途徑是變廢為寶的生物質原材料的利用和趨于同質化的家具制造工藝。這種基于原材料的綠色設計，其綜合綠色性能究竟如何？秸稈家具相比較于其他材料家具是否真正具有環境優勢？這些問題都有賴于通過客觀、全面的評價體系與方法來完成。產品碳足跡評價法提供了一種基于產品全生命周期的碳排放量化評價方法，對其在秸稈家具領域的實際應用進行評價過程、具體步驟、數據采集方式、計算方式等前期基礎研究，可為后期的碳足跡實際計算提供相關的理論依據。在全球倡導低碳經濟、可持續發展的今天，將產品碳足跡方法引入綠色家具評價體系，無疑具有重要的理論價值與現實意義。

[1]周定國,張洋.我國農作物秸稈材料產業的形成與發展[J].木材工業,2007,(1):5-8.

[2]吳智慧.綠色家具的評價體系與評價方法[J].木材工業,2008,(5):29-32.

[3]蔣婷.碳足跡評價標準概述[J].信息技術與標準化,2010,(11):15-18.

[4]GB/T 21723-2008,麥(稻)秸稈刨花板[S].