第八章 生命周期評價

第八章生命周期評價 生命周期評價的主要內(nèi)容 什么是生命周期 生命周期評價的意義生命周期評價的概念生命周期評價的框架生命周期評價的應用 一 產(chǎn)品生命周期原理 所謂 產(chǎn)品 生命周期 是指某一產(chǎn)品從進入市場開始到最終退出市場的全部過程所經(jīng)歷的時間 包括 引入期 成長期 成熟期 衰退期 Q T 0 引入期 成長期 成熟期 衰退期 銷售額曲線 利潤曲線 產(chǎn)品生命周期 一 投入期 產(chǎn)品剛剛進入市場 1 產(chǎn)品剛進入市場試銷 尚未被市場顧客接受 銷售額增長緩慢 2 生產(chǎn)批量小 試制費用大 成本較高 3 銷售費用高 4 一般沒有同行競爭 5 產(chǎn)品剛進入市場 由于生產(chǎn)成本和銷售費用較高 企業(yè)在財務上往往是虧損的 二 成長期 新產(chǎn)品試銷取得成功以后 轉入成批量生產(chǎn)和擴大市場銷售階段 1 銷售量迅速增長 2 產(chǎn)品成本顯著下降 3 銷售成本大幅度下降 4 利潤迅速上升 5 市場開始出現(xiàn)競爭者 三 成熟期 指產(chǎn)品進入大批量生產(chǎn) 而在市場上處于競爭最激烈的階段 1 銷售量達到最高點 2 利潤也達到最高點 3 市場競爭十分激烈 4 銷售增長率趨進于零 甚至會出現(xiàn)負數(shù) 四 衰退期 指產(chǎn)品已逐漸老化 轉入產(chǎn)品更新?lián)Q代的新時期1 已有新產(chǎn)品開始進入市場 正在逐漸代替老產(chǎn)品 2 市場銷售量日益下降 3 市場競爭突出地表現(xiàn)為價格競爭 價格不斷被迫下降 產(chǎn)品生命周期理論揭示了任何產(chǎn)品都和生物有機體一樣 有一個從誕生 成長 成熟 衰亡的過程 所以要不斷創(chuàng)新 開發(fā)新產(chǎn)品 二 生命周期評價的意義單純末端控制和生產(chǎn)過程控制 往往是解決了局部環(huán)境問題 卻帶來更大的環(huán)境問題 舉例1 英國Drax發(fā)電廠是一個煤炭為燃料的功率為4000MW的發(fā)電廠 每秒燃燒產(chǎn)生430kg碳 產(chǎn)生17kg的SO2 2 含量 為了治理大氣污染 采用了濕石灰 石膏工藝除去SO2 可達90 因此每年可減少482400t的SO2排放 但是采用全生命周期評估后發(fā)現(xiàn) 如果考慮原材料提取 生產(chǎn)和運輸過程的環(huán)境負載和生產(chǎn)過程中的能耗 則在整個生命周期將反而多產(chǎn)生900t的SO2 此外 每年多排放8200t的碳酸鈣 舉例2北方的沙塵暴 如果但從對人體健康和區(qū)域社會經(jīng)濟發(fā)展的角度評價 對人們是百害而無一利 但從生物地球化學循環(huán)的角度評價 利大于弊 表現(xiàn)如下補充海洋營養(yǎng) 尤其是氮和磷和鐵沙塵及其土壤粒子中和作用使我國北方降水pH值增加了0 8 2 5 韓國和日本增加了0 5 0 2沙塵暴可以將大氣中的污染物聚集沉降下來 三 生命周期評價概念 國際環(huán)境毒理學和化學學會 SETAC 定義 是一種客觀評價產(chǎn)品 過程或者活動的環(huán)境負荷的方法 該方法通過識別與量化所有物質和能量的使用以及環(huán)境排放 來評價由此造成的環(huán)境影響 評估和實施相應的改善環(huán)境表現(xiàn)的機會 國際標準化組織 ISO 定義 是一種評價與產(chǎn)品 包括產(chǎn)品 服務或活動等 相關的環(huán)境負荷和潛在影響的技術 它分三步完成 1 編制與研究系統(tǒng)相關的輸入和輸出數(shù)據(jù)清單 2 量化評價那些輸入和輸出伴隨的潛在環(huán)境影響 3 聯(lián)系研究的目標 解釋清單分析和影響評價結果 LCA本質是檢查 識別和評估一種材料 過程 產(chǎn)品或系統(tǒng)在其整個生命周期中的環(huán)境影響 生命周期評價的主要特點生命周期評價面向的是產(chǎn)品系統(tǒng)生命周期評價是對產(chǎn)品或服務 從搖籃到墳墓 的全過程的評價生命周期是一種系統(tǒng)性 定量化的評價方法生命周期評價是一種充分重視環(huán)境影響的評價方法生命周期評價是一個種開放性的評價體系 四 生命周期評價框架 生命周期評價的框架1 研究目的與范圍的確定2 清單分析3 影響評價4 結果解釋 1 確定評價目的和范圍 1 研究目的LCA的目的通常是對特定產(chǎn)品或過程的環(huán)境因素進行評價 以獲得如何改進其環(huán)境表現(xiàn)的信息 如果在設計階段 其目的可能比較選擇2個或3個替代設計方案 如果產(chǎn)品已經(jīng)投入生產(chǎn) 其目的往往是評價產(chǎn)品或流程的系統(tǒng) 2 研究范圍一般確定研究范圍 要回答如下問題 為什么要開展這項研究研究結果將如何運用誰將使用這些研究結果需要研究具體環(huán)境問題嗎研究需要具體到什么程度 2 清單分析 清潔分析是對一種產(chǎn)品 工藝和活動在其整個生命周期過程中的能量與原材料需要量以及對環(huán)境的排放進行以數(shù)據(jù)為基礎的客觀量化過程 其步驟包括 制作生命周期全圖數(shù)據(jù)收集數(shù)據(jù)核實進一步完善系統(tǒng)邊界數(shù)據(jù)處理和匯總 3 LCA影響分析 確定影響類型 根據(jù)研究的目標和范圍確定影響類型 目前常用的分類體系是將影響類型分為資源耗竭 人體健康和生態(tài)系統(tǒng)健康三類 還可以繼續(xù)細分為溫室效應 臭氧層耗竭 酸化 富營養(yǎng)化 光化學煙霧等 選擇環(huán)境影響類型參數(shù)和特征化模型 對選定的環(huán)境影響類型 要量化其對環(huán)境的影響大小 就需要了解其作用機理 然后建立負荷和環(huán)境影響之間的關系模型 即特征化模型 4 LCA解釋 生命周期解釋是對生命周期清單分析和 或影響評價結果進行辨識 量化 核實和評價 提出產(chǎn)品設計或改進建議等 五 產(chǎn)品生命周期評價的應用 1 在工業(yè)企業(yè)部門中的應用產(chǎn)品開發(fā)與設計環(huán)境市場企業(yè)決策戰(zhàn)略計劃2 在政府管理中的應用制定環(huán)境政策與建立環(huán)境產(chǎn)品標準實施生態(tài)標志計劃優(yōu)化政府的能源 運輸和廢物管理方案公眾提供有關產(chǎn)品和原材料的資源信息國家環(huán)境管理體系的建立綠色采購 案例1 燃料乙醇生命周期排放 通過簡化的清單分析過程發(fā)現(xiàn) 與同能量汽油相比 燃料乙醇的NOx與SOx兩項排放明顯高于汽油 從清單中發(fā)現(xiàn) 它們來自種植過程化肥生產(chǎn)與發(fā)酵過程煤的燃燒 每噸乙醇的凈能量YY 噸乙醇所含能量 生產(chǎn)一噸乙醇所消耗能量乙醇在我國不是能與汽油相比的能源 4 LCA影響評估 環(huán)境敏感因素分析 煤是影響VOC CO NOX PM10和SOX排放的關鍵因素木薯種植是影響溫室氣體排放的關鍵因素化學品是影響所有排放的另一個主要因素 結論 主要排放來自于煤的燃燒和木薯的種植 X 石油價格 美元 桶 P x 汽油價格 元 升 C1 2 3 x 小麥 玉米 木薯乙醇價格 元 升 結論 補償?shù)闹饕蚴鞘蛢r格的影響 木薯原料成本過高乙醇價格高于同熱能汽油 經(jīng)濟敏感因素分析 生產(chǎn)過程能量消耗總計表 生產(chǎn)過程因素分析 結論 生產(chǎn)過程中主要能量消耗是生產(chǎn)乙醇過程 4 LCA解釋 一個10萬噸乙醇生產(chǎn)項目 農(nóng)民可收入9473萬元 取代原扶貧款8578萬元 可安置300個工業(yè)就業(yè)崗位 乙醇廠 運輸分配系統(tǒng)均具明顯的經(jīng)濟效益 政府在全過程可得稅收8 362萬元 地方GDP增長19 023萬元 乙醇是燃料 不是能源 有很大的地域性 最大范圍取決于原料運輸成本的極限半徑 E10燃料的使用 可降低汽車對城市環(huán)境污染 但對整個人類環(huán)境帶來NOx及SO2的嚴重污染 總之 由于乙醇價格高于汽油 熱能低于汽油 車主又不愿支付E10與汽油間的差價 政府必須補貼16 667萬元 抵去稅收 政府地方財政實際補貼8 035萬元 第一步 研究目標 對電動助動車系統(tǒng)進行環(huán)境影響分析 并和燃油助動車系統(tǒng)進行比較 燃油助動車 電動助動車 案例二 中國電動助動車計劃全生命周期評估 第二步 清單分析先是 列生命周期分析全圖 通過數(shù)據(jù)收集核實 分析模型與邊界條件 燃油助動車油耗3 3升 100公里 電動助動車35公里 每次充電耗電量1 24瓦時 每個電池可充電300次 兩種車使用壽命10萬公里 上海為100 火電 1千瓦時需消耗409克無煙煤 模型 邊界條件 數(shù)據(jù)的處理和匯總 1 總的能源消耗兩種車的能量消耗 kJ 電動助動車 電池制造50 x106kJ發(fā)電41x106kJ燃油助動車 汽油生產(chǎn)23 5x106kJ燃燒115x106kJfuel 2 排放emissions 統(tǒng)計19種氣體排放 27種水排放與固體排放氣體排放溫室氣體 GWP 碳化物 AP 電動助動車 總排放3964 9kg燃油助動車 總排放10707 8kg 液態(tài)排放 磅 對于大多數(shù)排放因素 燃油助動車的排放大于電動助動車 對于重金屬 電動助動車的排放大于燃油助動車 固態(tài)排放 磅 solidemission 電動助動車的固態(tài)排放大于燃油助動車 LCA