鋼鐵產品生命周期評價的必要性及建議

曲余玲 許 營 黃 寶

生命周期評價（Life Cycle Assessment，LCA）是一種面向產品的“從搖籃到墳墓”的環境管理和分析工具，可以系統性定量化描述產品生命周期中的各種資源、能源消耗和環境排放，并對其環境影響進行評價的國際標準方法，是評價產品環境足跡（碳足跡、水足跡等）、綠色制造、綠色供應鏈和生態設計等的科學方法，是國際綠色發展領域的標準語言。對于鋼鐵企業而言，在全球碳減排的背景下，應加快開展鋼鐵產品LCA的相關工作。這既是市場的需要，也是政策的需要，更是企業可持續發展的內在要求。

一、鋼鐵企業開展LCA的必要性分析

（一）鋼鐵產品LCA 概述

鋼鐵產品LCA評價是評價鋼鐵產品從原材料的采集到產品生產、使用和最終處理整個周期內資源、能源消耗和環境影響的技術方法，包含了鐵礦石、煤、石灰石等重要原材料的開采和運輸，焦化、燒結、球團、石灰、煉鐵、煉鋼、軋鋼等鋼鐵生產工序，鋼材深加工及零部件制造、使用到下游建筑、機械、汽車、造船應用等領域，最終報廢形成廢鋼，以及伴隨鐵元素流動而產生的各種能源物質流動的整個過程。

LCA面向的對象是產品，目前有三種邊界確定形式：（1）從搖籃到墳墓，即包括從資源、能源的開采、生產、加工、制造、使用和維護到廢棄回收利用等全生命過程。（2）從搖籃到大門，即從資源、能源的開采、生產，到產品的制造完成運出工廠大門這一過程。（3）從大門到大門，即從進工廠大門到出工廠大門，產品的制造階段。

對于鋼鐵產品，由于下游用途廣泛，只有針對特定用戶才能開展“從搖籃到墳墓”的研究。因此，鋼鐵企業自身普遍開展“從搖籃到大門”的LCA研究，即從鐵礦石、煤炭等原料、燃料開采、運輸，經過焦化、燒結等原料加工工序，煉鐵、煉鋼、軋鋼及熱處理等制造工序，到形成鋼鐵產品過程的環境影響評價。

（二）開展LCA 的必要性分析

1. 下游行業已經開始對鋼鐵行業提出提供鋼鐵產品LCA報告和綠色產品采購需求，鋼鐵企業開展LCA工作刻不容緩。

在全球碳減排背景下，來自下游汽車、建筑等行業的部分國際鋼材訂單已經開始提出使用綠色鋼材并提供LCA報告的需求，綠色鋼材將成為未來鋼材消費市場的主要競爭產品。如奔馳和沃爾沃已經向SSAB采購零碳鋼材，寶馬提出2022年開始采購低碳鋼材，大眾提出供應鏈減碳。此外，大眾、寶馬、日產等多個車企已經向鋼鐵企業提出提供汽車鋼LCA報告的需求。由此可見，下游行業已經開始倒逼鋼鐵企業開展LCA相關工作。對于鋼鐵企業而言，LCA一方面可以滿足下游行業對碳足跡核算數據的需求，更好地服務客戶，提升客戶黏性；另一方面LCA可以更好地管理產品的碳足跡，支撐和加快企業綠色產品開發和認證，更好地滿足下游用戶對綠色低碳鋼材的需求，獲取更多的市場機會，提升產品的市場競爭力。同時LCA是國際環境產品認證（EPD）的標準語言，有助于企業產品參與國際競爭，打破綠色貿易壁壘。

2. 國內外先進鋼鐵企業已經搶占LCA競爭賽道，從提升企業競爭力和可持續發展出發，應盡快開展LCA相關工作。

目前，國內外先進鋼鐵企業，如安賽樂米塔爾、塔塔、蒂森克虜伯、浦項、寶武等先進鋼鐵企業在重點產品綠色認證、新產品開發、工藝升級優化等領域開展了LCA相關工作，支撐了企業的綠色產品開發和節能減排相關工作，提升了產品的市場競爭力。鋼鐵企業應提高思想認識，盡快開展LCA相關工作，避免在未來的綠色競爭賽道上處于被動，失去競爭優勢。

3. LCA能夠促進鋼鐵企業節能降碳和環保提升，助力企業綠色低碳轉型。

LCA可預測工藝結構變化、產品結構變化、節能環保技術和循環利用等對鋼鐵企業產品環境性能的影響，為鋼鐵企業綠色采購、節能降碳、環保提升提供決策依據，指導企業節能降碳工作。例如，對于工藝結構變化方面，可以定量分析比較傳統高爐流程與COREX熔融還原工藝、高爐轉爐流程與電爐流程的生命周期環境影響；對于工藝升級方面，可以定量分析燒結、煉鐵、軋鋼等工藝升級對環境績效的影響；對于產品結構變化方面，從生命周期角度結合成本分析不同生產線之間的產量如何分配，進行優化排產。

二、LCA在國內外鋼鐵行業的研究和應用

（一）LCA 在鋼鐵行業的主要研究和應用

世界鋼鐵協會從1995年開始LCA研究，設置LCA項目組，由全球先進鋼鐵企業的成員組成LCA專家組，當前由寶武集團劉穎昊擔任新一屆專家委員會主席。LCA在鋼鐵行業經過20多年的發展，從方法學體系建立，模型及軟件工具開發，到在上下游全產業鏈上應用，再到產品的生態設計，逐步形成完整的理論體系、應用體系和方法論，在國家或行業層面開始支撐環境政策和標準制定、引導綠色制造，在企業層面開始指導企業綠色采購、綠色營銷和綠色制造等（見圖1）。

圖1 LCA在鋼鐵企業的主要研究和應用

（二）LCA 在國外鋼鐵企業的應用

國外先進鋼鐵企業對LCA的研究起步較早，如安賽樂米塔爾、蒂森克虜伯、塔塔、新日鐵、浦項等均成立了專門的LCA工作團隊，并已開展了多年的研究應用工作。

安賽樂米塔爾于2005年開始對LCA進行研究，目前已經開展了建筑、汽車、包裝等領域產品的LCA和EPD研究。2020年，安賽樂米塔爾在全球12個研發基地，開展了27項LCA研究，主要分析產品在生產、使用和處置過程中對環境的影響，多種鋼鐵產品已獲得綠色認證。蒂森克虜伯在創新產品研發階段運用LCA進行環境影響和可回收性評估，對可能造成更大環境影響或限制可回收性的產品進行識別。2016年，蒂森克虜伯開發的LCA模型獲得了世界鋼鐵協會頒發的“Steelie”獎，開發的“GaBi”LCA軟件是鋼鐵產品開發的重要工具。通過LCA研究，蒂森克虜伯得到影響生產工藝變化和選擇最佳材料的重要指標，并進入全球氣候績效A類名單。塔塔的大部分產品均進行了LCA評價，通過LCA確定產品的碳足跡，并采用LCA來評估新產品和新工藝。新日鐵利用LCA對整個生產流程供應鏈進行管理，以減輕整個鋼鐵產品生產過程對環境的影響，并利用LCA在生態產品研發設計、廢鋼循環評價等方面進行研究，促進循環經濟和可持續發展。浦項于2005年開始參與世界鋼鐵協會LCA項目，并建立企業內部鋼鐵產品的LCA數據庫，開發LCA軟件，開展重點產品EPD認證。

（三）LCA 在國內鋼鐵企業的應用

中國鋼鐵行業開展鋼鐵產品LCA研究相對較晚，僅少數鋼鐵企業開展了LCA研究工作，構建企業產品綠色評價體系，為下游用戶提供鋼鐵產品LCA數據。近年來，隨著《工業和信息化部辦公廳關于開展綠色制造體系建設的通知》等相關政策的實施，特別是在全球碳減排的背景下，下游行業逐漸對鋼鐵產品提出了LCA需求，鋼鐵企業也開始關注并對LCA進行研究。

1. 寶武集團

寶鋼（以下稱寶武），2003年在國內鋼鐵企業中率先開展LCA研究，2004年加入世界鋼協LCA專家組。寶武通過18年的LCA研究，已搭建起基于全生命周期的綠色設計與綠色制造、標準體系、產品碳足跡計算模型和數據庫、結合上下游的全價值鏈環境績效分析，形成了一整套的LCA研究和應用體系。2012年，寶武獲世界鋼鐵協會“生命周期評價領導獎”；2017年，寶武的“寶鋼產品基于LCA的生產過程、環境友好的研究”課題獲國家冶金科學技術獎一等獎；2018年，寶武通過LCA完成了超輕型白車身生命周期評價與生態設計研究；2019年，寶武完成薄板坯連鑄連軋技術生命周期評價；2020年榮獲世界鋼協“生命周期評價卓越獎”。目前，寶武建立了包含碳鋼、不銹鋼、特鋼共131個大類產品、35個具體牌號產品環境績效數據，建立了寶武鋼鐵產品碳足跡計算模型和數據庫。同時，寶武作為第一起草單位，編制了國家標準《鋼鐵產品生產生命周期評價技術規范（產品種類規則）》。下一步將參與起草編制多項《鋼鐵行業碳達峰碳中和專項行業標準》。此外，寶武開發的Baosteel LCA軟件可實現動態化、組態化建模，對在內部及與下游用戶合作，開展各細分產品的生命周期評價和進行產品的生態設計具有重要作用。

2. 河鋼集團

河鋼集團依托國家重點研發計劃，運用LCA方法優化煉鐵工藝，建立球團、燒結、高爐工藝流程模型，根據LCA結果分別提出球團、燒結及高爐工序升級改造建議，從源頭削減污染物排放。河鋼集團承鋼公司運用LCA方法，面向釩的提取生產過程建立環境性能評價模型、經濟性能評價模型、綠色產品指數計算模型，針對現有五氧化二釩提釩產線，實現了對從原材料、生產、使用到生命末期的處理、循環和最終處置的生命周期環境因素和潛在環境影響因素貢獻比例的數據統計與自動分析評價，制定了釩的清潔提取標準，為產品生態化設計提供了支持。

3. 包鋼

2015年，包鋼開始進行LCA研究工作，選擇釹鐵硼磁性材料和稀土拋光粉2個稀土產品，以及U76CrRE鋼軌和BT610L汽車大梁鋼2個稀土鋼產品作為研究對象，研究邊界設定為“采礦-產品”，通過建立鐵礦石開采、稀土和稀土鋼產品LCA方法論、LCA計算模型、LCA計算軟件、LCA在線分析和展示系統，包鋼發布了釹鐵硼磁性材料、稀土拋光粉、U76CrRE鋼軌和BT610L汽車大梁鋼的產品環境聲明（EPD）和產品種類規則（PCR），并完成了《產品生命周期評價技術規范》《綠色設計產品評價技術規范》等團體標準的編制。2017年，包鋼榮獲了世界鋼鐵協會“生命周期評價卓越獎”。2019年，包鋼制定了《包鋼（集團）公司生態設計與綠色制造三年行動計劃（2019—2021年）》，組織開展稀土鋼產品和稀土產品的生命周期評價工作，并將生命周期評價研究升華到產品的生態設計層面，從稀土耐磨鋼入手幫助并引導產品開發人員樹立生態設計理念，從產品及工藝設計階段引入LCA概念，進行綠色產品設計。

三、關于鋼鐵企業開展LCA工作的建議

從目前看，國內外鋼鐵企業已經開展的LCA工作，主要集中在對重點產品進行LCA研究和綠色認證、新產品研發和生態設計、對工藝升級開展LCA評價、建立內部產品LCA數據庫，少數企業開展了LCA軟件設計和LCA相關標準制定。對于鋼鐵企業而言，應立即著手開展相關工作，可從重點產品的LCA研究為入手，逐漸開展LCA相關工作。

（一）加快建設LCA 在線數據采集系統

數據是開展LCA相關工作的基礎和前提，鋼鐵企業應以數字化建設為契機，將LCA數字化建設作為數字化建設的一項重要內容，包括建設LCA全周期（搖籃到大門）在線數據采集系統、LCA分析系統、LCA對標體系建設系統、LCA軟件和模型開發、重點產品LCA數據庫等。

（二）加快推動重點鋼鐵產品綠色認證

在市場和政策的雙重推動下，鋼鐵企業應立即組建LCA工作團隊，先以汽車鋼、管線鋼等重點產品，特別是出口產品的LCA研究為入口，開展鋼鐵產品的LCA在線數據采集、分析和綠色認證，為客戶提供LCA數據報告，避免在“雙碳”背景下，因為缺失LCA評價和綠色認證而喪失市場機會；以鋼鐵產品的LCA數據為依據，有針對性地開展工藝技術升級和替代，指導企業綠色采購和綠色制造，提升企業整體節能減碳水平和環境績效；與下游客戶共同開展鋼鐵產品生態設計研究，促進產品全生命周期的綠色化。

（三）積極參與國內、國際LCA 相關標準的制定，增加企業在該領域的話語權

目前，我國針對綠色產品出臺了18項評價國家標準，發布了包括管線鋼、電工鋼等26類鋼鐵產品的綠色設計標準清單。但是，由于針對綠色認證、LCA評價領域的標準尚不完善，國家最近出臺的政策多次提出要建立完善重點產品全生命周期碳足跡標準。2021年8月，中國金屬學會公開征集《鋼鐵產品生命周期評價》標準參與單位。2021年12月，中國鋼鐵工業協會公開征集設計鋼鐵產品綠色認證、碳足跡評估等多項標準。鋼鐵企業應積極參與涉及LCA、綠色產品認證等相關標準的制定，了解該領域的評價規則，增加企業在該領域的話語權及產品被綠色認證的機會，提升企業在該領域的影響力。