产品碳足迹系列（五）产品碳足迹计算（教科书级案例解析，篇幅较长，建议收藏）

首先，简单介绍一下我国家庭用户碳排放分布：

国内统计资料显示：南京一个社区普通居民户，由于家庭能耗导致的碳排放量占到家庭碳排放总量的 64%。家庭能耗主要包括了用水、用电、天然气、煤气等，其次生活垃圾导致的碳排放约占 24%，交通能耗约占 12%；调查中还显示家庭用电是家庭能耗的主要部分，占到家庭碳排放总量的48%。家电产品是家庭用电的主体，随着居民生活质量的提高，家电产品使用过程中的耗电将在家庭用电中占据越来越重的比例，同时家电产品在生产制造、运输、回收过程中也需要消耗大量电力、石油及其它各种能源，产生了大量的CO2排放。综上所述，控制家庭的碳排放量对减少全球碳排放量具有重要意义，而要控制家庭碳排放量，要从限制家电产品的碳排量入手。

 

所以我们结合国内外研究家电产品LCA  的相关案例，最终确定功能单位为一台多功能水果豆浆机。选取广东某企业生产的一款豆浆机，该款产品具有一定代表性且产量和市场销量较大。

根据产品零部件功能的不同将豆浆机分为温控系统、杯体系统、破碎搅拌系统、包装系统和其它共五个功能模块。不同模块的主要零部件信息如下表所示，同时该表给出了该款豆浆机产品的主要技术规格。

基于生命周期评价理论和 PAS 2050评估标准，建立豆浆机产品的碳排放量化评估模型（功能单位设定为1300个工作循环）。该模型分为启动阶段，实施阶段和后续阶段，其具体评估程序如图：碳排放评估程序依次为进行产品系统边界的确定；收集碳排放计算所需数据；制定豆浆机产品生命周期主要阶段的碳排放计算公式；将收集的数据带入计算公式求出该款豆浆机产品生命周期主要阶段的碳排放量。

系统边界的确定 

系统边界是指产品数据收集的范围包含了哪些生命周期阶段的数据。根据企业实际调研中的数据获取情况，采用PAS  2050的生命周期B2C（从商业到消费者）模式设定该款豆浆机产品的碳排放评价系统边界。包括原材料和能源获取、零部件及产品的生产制造、运输、使用、回收利用等五个阶段。

确定该款豆浆机产品的系统边界：

原材料获取阶段应包含PP、ABS、PA、PVC、橡胶、玻璃、钢、铜等该产品所有原材料的获取过程；

制造阶段包括了从原材料到产品零部件、从该产品零部件到得到待出售产品的整个生产流程，该阶段包含了产品生产商和上游零部件供应商的制造过程。该过程中涉及到人力消耗的部分应在边界范围之外；

运输阶段包括了产品从原材料到最终回收利用生命周期各阶段运输距离之和，其中涉及到人力和畜力的能源消耗应在边界范围之外；

使用阶段包含了该产品在正常寿命（1300工作循环）下的使用过程；

回收利用阶段包括从得到报废产品通过拆卸，破碎，分选，检测得到可回收利用零部件或者材料，将无法回收的材料进行填埋或者焚烧处理的整个过程能源消耗，其中涉及到人力和畜力的能源消耗应在边界范围之外。 

数据收集 

1  数据说明 

区域：中国（南方区域）； 

技术：某款家用豆浆机主流生产线技术水平； 

精确度：存在 10%  的不确定性； 

完整性：无较大数据差异； 

取舍原则：采用“从摇篮到坟墓”的方法对整个供应链的所有数据进行评估，去除所占比例低于 5%  的材料； 

 

2  数据来源 

有关豆浆机产品的活动数据包括初级数据和次级数据。初级数据通过向供应商和企业调研形式搜集，次级数据主要源于中国当前公布的研究成果或文献，部分来源于GaBi 数据库。 

主要数据包括： 

（1） 产品信息

——工厂基本信息；

——产品说明；

——制备流程工艺说明。 

（2） 主要原材料

与产品各部分生产相关的所有原料投入。 

（3） 生产（投入与产出） 

投入包括：

——能源； 

——资源； 

——辅助原材料（不出现在最终产品上的原材料），包括制备流程投入、工厂投入、污染物排放与水处理投入、某些温室气体的投入。 

产出包括： 

——污染物的排放； 

——污水； 

——外包废物管理； 

——废物焚化。 

（4） 运输信息 ——产品从原材料到最终回收利用生命周期过程中的公路、铁路、水路、航空等方式的运输重量，距离等。 

（5） 次级数据信息 

——原材料阶段：豆浆机产品的原材料排放因子，来源于 GaBi 数据库相关息； 

——制造阶段、使用阶段和回收阶段：电能的排放因子来源于国家发展改革委应对气候变化司公布的我国区域电网排放因子； 

——运输阶段：主要交通工具的运输因子来源于清华大学环境科学工程系、北京大学环境科学与工程学院和国家统计局相关科研人员基于 MOBILE  5 模型和 COPERT 4 模型所得相关数据。

 

3  数据清单 

清单数据包括了豆浆机产品生命周期各个阶段碳排放计算所需的数据：

（1）原材料获取阶段

原材料获取阶段主要考虑钢、铁、铜、玻璃、塑料等材料生产的能耗导致的温室气体的间接排放和直接排放；主要活动数据说明：最重要的活动是燃料和不可再生资料的提取。最重要的资源是石油、天然气、煤、磷和硫。通过归纳整理某款豆浆机产品的零件BOM表，按照塑胶件、五金件、电器件和其它共四类进行材料分类，将零部件名称，材料类型、材料数量和总重量归类整理结果如表：

（2）生产制造阶段

生产制造阶段的主要考虑各系统主要零部件制造、发热管安装、电机安装、防溢出、防干燥电极安装、电器件安装、固定件安装和搅拌组件安装、老化测试和其它测试、传送带传送以及各工序间衔接等过程的电能消耗及温室气体直接排放。

（3）运输阶段

运输阶段分为从零部件供应厂商到生产企业的供货过程、生产企业到产品销售厂商的分销过程、消费者从产品销售厂商进行购买的过程和废弃物运输到回收企业的过程。考虑到购买过程中，没有必需的重要运输步骤，而且这一步骤的重要性远远低于其他生命周期阶段，根据省略原则对该阶段做了舍弃处理。通过企业调研所得数据，得到该款豆浆机主要运输阶段的数据清单如表：

（4）使用阶段

该款豆浆机产品的升耗电量为150Wh/L；每次工作豆浆机容量设为1L；使用寿命设定为1300工作循环。 

 

（5）回收阶段

回收阶段的回收方式主要包括了破碎、焚烧填埋、材料回收和零部件回收等几种，进行回收时要根据实际情况对豆浆机产品的零部件采取相应的回收方式。根据实际调研情况，测定该阶段耗电约8.4 KW  ，产品的材料回收利用率为80%。

 

基于生命周期评价理论，采用PAS 2050准则制定了豆浆机产品生命周期各个阶段的碳排放量以及生命周期过程中碳排放总量的计算公式如下所示：

结果分析 

根据豆浆机各部分功能的不同，可将其分为温控系统、破碎系统、杯体系统、包装系统等几个模块单元。将豆浆机生产制造阶段的电能来源设定为南方区域电网，使用用阶段和回收阶段的电能来源均设定为华东区域电网，利用企业调研的活动水平数据和碳排放相关基础数据，依据豆浆机产品生命周期主要阶段的碳排放计算公式，可以得出豆浆机产品的生命周期主要阶段的CO2排放量如表：

基于生命周期评价方法，提出了统一的清单数据收集范围和数据获得方法,建立了产品的碳排放评估模型，通过 GaBi 数据库及国内相关数据的搜集，以豆浆机产品为例分析生命周期各阶段的碳排放量。从理论分析和计算结果可得出如下结论： 

（1）该款豆浆机产品在使用阶段CO2e 的排放量则达到了177.35Kg，使用阶段为豆浆机产品GHG排放的主要来源，占到产品系统总排放的84.42%，其它依次为运输阶段，原材料生产加工阶段，生产制造阶段。 

（2）而在回收阶段可以减少产品生命周期内温室气体的排放。回收阶段的能源消耗导致了CO2e  排放，但通过对豆浆机部分零部件或材料的回收利用，从而减少了产品生命周期内9.3kg的CO2e 排放。 

（3）在各功能系统中，温控系统的CO2e  的排放量最多约占到整个豆浆机CO2e  排放量的68.04%，远远高于其它系统。这也与使用中的加热过程能耗远大于破碎过程能耗的事实相符合。 

 

不确定性分析 

基于模型和获得的数据，将案例对几种情景进行敏感性分析如表所示。其中情景 1 代表了最理想的情况。在此情景下，假设豆浆机生命周期各阶段采用轮船进行运输，同时材料的循环利用率为 85%且均高于其它情景，产品能耗130Kw/L 为设定情境中最低。能源结构设为混合式发电。

通过对该款产品进行不确定性分析，可以得出以下几点结论： 

（1）设计时应充分考虑豆浆机使用阶段的能耗，使用阶段的能耗是造成产品 CO2排放的主要原因，此处是改进重点；  

（2）在设计过程中应注意节材，在保证产品性能的前提下优先使用 CO2排放影响低的材料；

（3）在设计中应该考虑提高产品的回收利用率，通过材料的再利用减少产品整个生命周期过程的 CO2 排放；  

（4）在四种运输方式的比较上，水路运输所产生的 CO2最少、其它依次为铁路、公路和航空。鉴于水路运输的局限性，在产品生命周期阶段的运输过程中应尽量使用铁路运输代替公路运输。

 

改进建议

在进行一系列定性、定量的研究之后，为了形成项目的闭环，可以利用得到的结论对产品的原材料获取、生产、运输、使用以及回收等环节进行相应的低碳改进。该款豆浆机产品的研究成果也可以推广到其他家电产品以至到其他行业，为今后不断扩展产品碳足迹量化评估的实施和低碳产品的改进打下坚实基础。

来源：苏航聊ESG碳中和