碳足跡及其評價研究①

北京服裝學院 盧安

人類活動向大氣排放的溫室氣體持續增加，全球氣候逐步變暖，極端惡劣天氣頻繁出現。溫室氣體的排放已經引起了世界各國和公眾的普遍關注。“碳減排” 也已經成為各國產業政策的趨向和產業規劃的重點之一。高能耗、高排放、高污染的產業將逐步淘汰。作為碳減排的一個可量化參數，碳足跡的分析與評價已經日益成為學術領域的研究熱點和關注重點。同時，隨著相關國際組織和一些發達國家的大力推行，碳足跡已逐步在產品生態標簽等方面應用推廣。

1 碳足跡

1996年Wackernaggel 發表的“Our Elogical Footprint”一文中正式提出碳足跡(Carbon Footprint)的概念。碳足跡通常是指人類生產和消費活動所產生的所有直接和間接的溫室氣體GHG(Greenhouse Gas)的排放總量，一般用一定時間內的二氧化碳噸數(CO2等價物)來表示。溫室氣體主要包括二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氧化亞氮(N2O)、氫氟碳化物(HFCs)、全氟碳化物(PFCs)、六氟化硫(SF6)、氯氟烴類化合物(CFCs)、氫代氯氟烴類化合物(HCFCs)、臭氧(O3)、水汽(H2O)等。《京都議定書》明確規定減排的溫室氣體包括前六種。WRI/WBSD(世界資源研究所/世界可持續發展工商理事會)將碳足跡定義為三個層次：機構自身的直接碳排放、來自機構上一級能源供給部門的直接碳排放和來自供應鏈全生命周期的直接和間接碳排放。碳足跡從應用層次上可以分為國家碳足跡、企業碳足跡、產品碳足跡和個人碳足跡四個類別。國家碳足跡是指從宏觀角度估算的整個國家的總體物質與能源消耗的溫室氣體GHG排放量。企業碳足跡是指企業生產性活動產品碳足跡和企業非生產性活動的所有GHG排放量。產品碳足跡是指產品或服務系統在全生命周期內涵蓋生產制造、分銷使用、廢棄處置整個階段的GHG排放量。個人碳足跡是指日常生活中個人的衣、食、住、行整個消費過程的GHG排放量。

2 碳足跡的國際評價標準

目前相關碳足跡國際評價標準(已經出臺和即將發布的)主要應用在企業碳足跡和產品碳足跡兩個領域，而不涉及上面提到的國家碳足跡和個人碳足跡領域。企業碳足跡和產品碳足跡涉及的具體相關國際標準詳情如表1所示。

表1 碳足跡評價相關國際標準

2.1 企業碳足跡的評價標準

從現有企業碳足跡的評價標準看，主要包括GHG PROTOCOL2002和ISO 14064兩種。溫室氣體議定書GHG PROTOCOL由WRI/WBCSD于2002年發布的對企業或項目現有終端排放源的檢測和審計的溫室氣體核算和報告準則，包括《溫室氣體議定書企業核算和報告準則》和《溫室氣體議定書項目量化準則》，為企業提供了碳盤查的標準和指導。目前GHG PROTOCOL2002在多個國家推廣和被企業應用，如索尼、宜家等等，是全球第一項針對企業碳排放的準則。ISO 14064是國際標準化組織ISO于2006年公布的國際標準，用于指導政府和企業監測和控制GHG排放。 ISO 14064包括ISO 14064-1 《溫室氣體第一部分：組織的溫室氣體排放和削減的量化、監測和報告規范》、ISO 14064-2 《溫室氣體第二部分：項目的溫室氣體排放和削減的量化、監測和報告規范》、ISO 14064-3 《溫室氣體第三部分：溫室氣體聲明驗證和確認指導規范》。上述標準對企業或項目的碳足跡核算都是從終端排放源來進行檢測和審計。

2.2 產品碳足跡的評價標準

從現有產品碳足跡的評價標準看，主要包括PAS 2050，ISO 14040/14044和TS Q 0010。PAS 2050以2008年英國標準協會BSI(BRITISH STANDARD INSTITUTION)出版的指導性文件為產品碳足跡評價標準，是評價產品溫室氣體排放的規范性文件，目前國際上一些公司已在逐步實施，如可口可樂、百事可樂等等。ISO 14040/14044為國際標準組織于1996年和2006年逐步發布的ISO 14040/14044系列標準，其中制定了基于全生命周期評價的產品碳足跡評價標準、架構和步驟。TS Q 0010是日本標準協會于2009年發布的產品碳足跡量化和溝通基本準則，其內容主要依照ISO 14025的產品分類準則分類，其執行步驟和PAS 2050基本一致。上述標準對產品和服務的碳足跡核算都是從全生命周期來進行LCA的仿真和碳排放的估算。

3 產品碳足跡的計算

有效的評價溫室氣體排放的重要途徑就是碳足跡的核算。目前碳足跡的計算方法主要包括兩類，一是基于生命周期評價LCA(Life Cycle Assesment)的流程分析法(Process Analysis PA)，二是投入產出分析法(Economic Input-Output Analysis EIO )。流程分析法主要基于產品生產過程來計算標的全生命周期的碳排放。投入產出法主要基于經濟系統的投入產出表數據信息來計算的包括企業整個整個生產過程的直接與間接的碳排放總量。產品碳足跡的核算主要采用LCAD的流程分析法。1990年 “國際環境毒理環境與化學學會”(SETAC)召開的有關生命周期評價的國際研討會上生命周期評價LCA的概念正式被提出。SETAC將LCA定義為：通過對能量和物質利用及由此造成的環境排放進行辨識和量化來進行的對產品、過程以及活動的環境影響進行評價的客觀過程。

基于LCA的產品碳足跡的計算涉及兩類數據：一是活動水平數據即產品生命周期內涉及的所有材料和能源，包括輸入、輸出、使用和運輸的數據；二是碳排放因子即單位能量所排放的溫室氣體的總量(CO2當量)。排放量為活動水平數與排放因子之積。 排放量=AD活動水平數 * EF排放因子

排放因子= c.n.44/12

c: 是指含碳量，n: 是指氧化率

標煤轉換CO2排放因子的計算過程如下：

標煤的熱值為7000kcal/kg，1cal=4.1868J

轉換成國際單位為：7000kcal/kg = 29.3076 GJ/t

根據IPCC數據庫，典型煤種如褐煤焦煤的碳含量25.8kg/GJ，碳氧化成CO2分子量從12變成44，相應的CO2排放因子計算得：

標煤的CO2排放因子可計算得：

根據上述結果，保守計算可以用每噸標煤折算3噸CO2，這就是標煤轉換CO2的排放因子。在計算時再根據：排放量=AD活動水平數 * EF排放因子，將生產過程的活動水平數與排放因子之積，就可以得到該產品在計算周期內的碳排放量。燃燒不同的燃料產生CO2排放的因子是不同的，不過計算過程是類似的。LCA評價貫穿整個產品的生命周期包括原材料的提取與加工、產品制造、運輸與銷售、產品的使用和維護、廢物循環和最終廢棄各個階段。碳足跡的總量為各個階段碳排放量的匯總之和。

4 結語

低碳產業及其理論木點是學術界關注的焦點，已被多個國家列為重點發展領域。目前中國已經成為世界碳排放總量最大的國家之一。隨著中國低碳經濟及其相關研究進程研究的加快，低碳產業的研究已迫在眉睫。低碳產業是低碳經濟時代的產業形態，碳減排已成為未來產業發展的主趨勢。我國關于產品的相關碳足跡、碳減排的理論研究尚處于起步階段。基于LCA框架，將生命周期理論及評價應用于產品的碳足跡分析，有助于識別生命周期過程中的碳排放的重點環節，有利于減少溫室氣體排放，有目的、有重點的改進產品的設計和工藝，促進企業和產業的可持續發展。

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