基于生命周期评价的化工建材产品碳足迹分析

王强

[摘 要]化工建材行业是传统高耗能企业，目前化工建材行业中采用高耗能的设备以及部分原材料本身具有较多的碳排量，是导致大多数化工建材产品碳排放居高不下的主因。实施碳足迹核算与评估，是推进国内企业节约资源、发展绿色长效经济的重要内容。文章以国内某知名涂料公司S公司为研究对象，对其主打的建筑外墙涂料质感漆产品的碳足迹进行了评估与分析。

[关键词]生命周期评价；化工建材产品；碳足迹

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2016.36.058

1 质感漆产品生产工艺

质感漆是一种新型的建筑外墙涂料，其主要成分为丙烯酸乳液、天然石英砂、颜填料、化学助剂以及水。其中石英砂与丙烯酸乳液为主要原材料。质感漆的生产工艺主要由四步组成。第一步为质感漆基础白漆生产阶段；第二步为质感漆生产阶段；第三步为检验阶段；第四步为包装入库阶段。

2 碳足迹评估与分析模型构建

本文按照PAS 2050标准中描述的“从摇篮到大门”的产品碳足迹的评价方法，建立了以生命周期为基础的评价模型（如图1所示）。评价的范围包括原材料的提取、运输，以及质感漆的生产过程。

图1 基于生命周期的产品碳足迹评价模型

2.1 目标与范围确定

本文选取S公司主打的外墙装饰涂料质感漆作为目标产品，经实地调研发现，S公司生产质感漆时以t作为计量单位，因此本文选用1t质感漆产品作为碳足迹计算的功能单位。

质感漆生产碳足迹的研究是针对质感漆生产过程中温室气体排放的跟踪计算，因此本文采用了“从摇篮到大门”的方法（即B2B模型）核算质感漆产品的碳足迹，实际生命周期评价范围包括原材料开采、加工以及运输和质感漆产品生产两个阶段。质感漆生产生命周期流程图如图2所示。2.2 数据收集

系统边界定义了产品碳足迹计算的范围，即哪些生命周期阶段、输入和输出需要纳入评价过程中。在质感漆产品碳足迹核算过程中，质感漆产品生命周期范围包括：①石英砂，包括从石英砂的生产以及运输到S公司的全过程；②丙烯酸等化学制剂的使用、运输过程；③质感漆的生产过程。在碳足迹评估过程中，初级活动水平数据与次级数据都需要收集。

2.3 碳足迹计算

本文中质感漆产品的碳足迹计算公式如下：

3 质感漆生产碳足迹计算

3.1 天然石英砂环节碳足迹计算

在石英砂开采、生产以及运输阶段都会直接或间接地产生碳排放，如石英砂采选过程中设备运转耗电带来的间接碳排放，汽车在运输过程中耗油带来直接碳排放。因此，本环节对石英砂碳排放计算的功能单位为：生产1t石英砂，计量范围是：石英砂生产和运输两个阶段。

本文中S企业的石英砂的供应商单位位于福建省莆田市。通过电话沟通的方式，了解到该公司在开采、生产1t石英砂成品消耗电能2.6kWh，消耗柴油0.37L，消耗自来水1.7t。S公司石英砂的运输方式为公路运输，运输用燃料为柴油，运输平均距离为2063km，平均油耗为596.4L。运输用货车的载重量为40t，则运输1t石英砂需消耗柴油14.91L。生产与运输1t石英砂的初级活动水平数据见表1。

各类温室气体全球变暖潜值（GWP）见表3。

根据3.3节中的碳足迹计算公式，可以得出生产及运输1t石英砂的碳足迹，具体结果见表4。

通过上述计算可以看到，在石英砂阶段，生产和运输1t石英砂的碳足迹为45.44kg CO2e。柴油的消耗是温室气体的主要排放源，电力消耗次之，水消耗的碳足迹最少。

3.2 丙烯酸等化学制剂环节碳足迹计算

丙烯酸等化学制剂的碳足迹计算范围为使用和运输两个阶段，以1kg化学试剂的碳足迹作为功能单位。在丙烯酸等化学制剂使用阶段，采用基于财务数据投入产出分析的方法对化学原料的碳足迹进行计算。在化学试剂的运输阶段，采用与石英砂运输相同的测算方法。运输及使用1kg化学试剂的碳足迹总量如表5所示。

3.3 质感漆生产碳足迹计算

3.3.1 质感漆生产概述

质感漆生产分为质感漆基础白漆生产阶段，质感漆成品生产阶段，产成品检验以及包装入库四个阶段，质感漆生产的碳足迹计算也将根据这四个阶段来进行。

3.3.2 基础白漆生产阶段碳足迹计算

基础白漆是质感漆的重要组成部分，生产1t质感漆需要0.39t基础白漆，因此本阶段以0.39t基础白漆作为功能单位，生产0.39t基础白漆的碳足迹计算结果如表6所示。

3.3.3 质感漆成品生产阶段碳足迹计算

在质感漆生产阶段，将基础白漆与石英砂混合搅拌，用调色剂进行调色。生产1t质感漆成品的碳足迹计算结果如表7所示。

3.3.4 产成品检验阶段碳足迹计算

产成品检验阶段的碳排放源为电能消耗，生产1t质感漆所需要的电能消耗为0.22kWh，华北区域电能消耗的温室气体排放系数为1.28kg CO2/kWh，因此产成品检验阶段碳足迹为0.28kg CO2e。

3.3.5 包装入库阶段碳足迹计算

包装入库阶段没有原材料的消耗，能源消耗来源于包装机器所消耗的电能以及使用叉车将包装好的质感漆产品运输至仓库过程中消耗的柴油。1t质感漆产品包装入库阶段的能源消耗量以及碳足迹计算结果如表8所示。

根据上述计算可知，生产1t质感漆产品的整个生命周期的碳足迹为328.84kg CO2e，其中基础白漆生产阶段碳足迹最高，为241.96kg CO2e，质感漆生产阶段次之，为82.18kg CO2e，产成品检验阶段碳足迹最少，为0.28kg CO2e，包装入库阶段阶段碳足迹为4.41kg CO2e。生产1t质感漆产品各生命周期阶段碳足迹如图3所示。4 结 论

本文使用生命周期评价方法质感漆产品的碳足迹进行了分析。明确了质感漆生产过程中碳足迹计量的技术路线，找出适合涂料企业碳足迹的计量方法，构建了涂料企业碳足迹计量的模式。通过计算与分析涂料产品的碳足迹，找到温室气体的关键排放源，分析出涂料企业的减排潜势。

参考文献：

[1]郝新鸿，蔡仲.IPCC 与哥本哈根气候大会——中国要争取科学话语权[J].科学学研究，2011，29（1）：3-8.

[2]ISO/DIS 14067（2012）[S].

[3]侯萍，王洪涛，张浩，等.用于组织和产品碳足迹的中国电力温室气体排放因子[J].中国环境科学，2012（6）：961-967.

[4]IPCC第4次评估报告（2007）[R].

[5]田彬彬，徐向阳，付鸿娟，等.基于生命周期的产品碳足迹评价与核算分析[J].中国环境管理，2012（1）：21-26.