《材料清潔生產(chǎn)與循環(huán)經(jīng)濟(jì)》課件2-4舉例

目錄5LCA應(yīng)用舉例5LCA應(yīng)用舉例LCA的特點(diǎn)LCA面向的是產(chǎn)品系統(tǒng)（原材料采掘、原材料生產(chǎn)、產(chǎn)品制造、產(chǎn)品使用和產(chǎn)品用后處理）；LCA是對產(chǎn)品和服務(wù)從“從搖籃到墳?zāi)埂比^程的評價；LCA是一種系統(tǒng)性的、定量化的評價方法；LCA是一種充分重視環(huán)境影響的評價方法；LCA是一種開放性的評價體系?；仡櫜牧系纳芷冢∕LCA)礦石半成品成品零件使用實(shí)體層次開發(fā)利用地形、地貌和植被破壞，水土流失等環(huán)境污染尾砂、固體懸浮物、廢氣、廢水等污染選礦、冶煉、加工制造、二次開發(fā)利用等實(shí)體層次以下開發(fā)利用Fromcradletograve回顧常用的LCA評價模型輸入輸出法線性規(guī)劃法層次分析法5LCA應(yīng)用舉例LCA的應(yīng)用在過去的十多年中，通過ISO14000國際環(huán)境管理標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，LCA的應(yīng)用已遍及社會、經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)、生活各個方面。在材料領(lǐng)域，LCA用于環(huán)境影響評價更是日臻完善。到目前為止，LCA在鋼鐵、有色金屬材料、玻璃、水泥、塑料、橡膠、鋁合金、鎂合金等材料方面，在容器、包裝、復(fù)印機(jī)、計算機(jī)、汽車、輪船、飛機(jī)、洗衣機(jī)、其他家用電器等產(chǎn)品方面的環(huán)境影響評價應(yīng)用都有報道。下面分類列舉一些LCA應(yīng)用例子。建筑瓷磚的環(huán)境影響評價5LCA應(yīng)用舉例輸入輸出法案例目標(biāo)定義：只考察其生產(chǎn)過程對環(huán)境的影響范圍界定：直接原料消耗和直接廢物排放，不考慮原料的生產(chǎn)加工過程以及廢水、廢渣的再處理過程編目分析：如能耗可按加熱、照明、取暖等過程進(jìn)行編目；資源消耗可按原料配比編目；污染物可按廢氣、廢水、廢渣等進(jìn)行編目分析。建筑瓷磚的環(huán)境影響評價5LCA應(yīng)用舉例加水配料球磨攪拌廢水成形干燥燒成包裝廢渣加熱廢氣建筑瓷磚的環(huán)境影響評價5LCA應(yīng)用舉例4.環(huán)境影響評價由鋼渣生產(chǎn)瓷磚的過程資源能源瓷磚廢渣廢水全球溫室效應(yīng)輸入?yún)?shù)輸出參數(shù)建筑瓷磚的環(huán)境影響評價5LCA應(yīng)用舉例5.環(huán)境解釋該瓷磚生產(chǎn)過程的能耗和水消耗比較大；利用鋼渣作原料屬于再循環(huán)利用生產(chǎn)工藝；廢渣排放量少，廢水可再循環(huán)利用，溫室效應(yīng)大。通過對該瓷磚的生產(chǎn)過程的LCA評價，提出的改進(jìn)工藝主要有降低能耗、降低廢水排放量、減少溫室氣體效應(yīng)影響。5LCA應(yīng)用舉例幾種典型高分子材料的生命周期評價陳紅

郝維昌

石鳳

王天民.《環(huán)境科學(xué)學(xué)報》2004年03期P545-549

塑料工業(yè)除了能給社會提供便利的服務(wù)外，也有可能給人們的生活帶來負(fù)面的影響。聚乙烯(polyethylene，PE)、聚丙烯(polypropylene，PP)、聚苯乙烯(polystyrene，PS)、聚氯乙烯(polyechloride，PVC)是工程塑料中最典型的高分子材料。下面從我國的國情出發(fā)，按照ISO14040243中對生命周期評價方法(LCA)的定義對4大通用工程材料的環(huán)境影響進(jìn)行較為系統(tǒng)的評價。5LCA應(yīng)用舉例1目標(biāo)和范圍的定義1.1目標(biāo)的確定研究目標(biāo)主要是采用LCA方法比較PE、PP、PS、PVC4大通用工程塑料的環(huán)境影響,以便更好地選用材料，為塑料制品工業(yè)的生態(tài)設(shè)計提供參考。為了保證不同材料環(huán)境負(fù)荷排序的可靠性，采用不同的環(huán)境影響評價方法對以上材料環(huán)境負(fù)荷進(jìn)行定量的評估。5LCA應(yīng)用舉例1.2范圍的確定研究的起止點(diǎn)放在原油的開采、原油的運(yùn)輸、原油的提煉、聚合體的生產(chǎn)、廢物處置方面，而材料的使用階段不在考慮之列，廢物處置則選擇了有關(guān)文獻(xiàn)中認(rèn)為環(huán)境影響較大的填埋方式，而這種填埋方式也是在我國城市固體廢棄物處置中被普遍采用的。能源生產(chǎn)中所帶來的環(huán)境排放按照各階段的能耗比計入其中。評價范圍選用的功能單元是1000kg，采用的是LCA的簡化模型。此外，由于所研究的材料涉及到多產(chǎn)品系統(tǒng)，將各產(chǎn)品系統(tǒng)的輸入和輸出數(shù)據(jù)按照質(zhì)量比例進(jìn)行了分配。評價中所使用的數(shù)據(jù)來源有：企業(yè)內(nèi)部實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)、工藝改進(jìn)的設(shè)計數(shù)據(jù)、國家環(huán)境保護(hù)部門數(shù)據(jù)；我國相關(guān)的統(tǒng)計年鑒、文獻(xiàn)等公開出版物。5LCA應(yīng)用舉例2編目分析2.1工藝流程的確定據(jù)所定義的系統(tǒng)邊界和假設(shè)，給出4種材料的實(shí)際工藝流程圖。5LCA應(yīng)用舉例4種材料的工藝流程圖5LCA應(yīng)用舉例ttt5LCA應(yīng)用舉例5LCA應(yīng)用舉例5LCA應(yīng)用舉例3環(huán)境影響評價3.1分類與表征將材料的編目數(shù)據(jù)劃分為資源消耗、能源消耗、廢氣、廢水、廢渣排放5個方面（分類）。分別針對PE、PP、GPPS、PVC這4種材料進(jìn)行了比較，結(jié)果如圖2～圖4所示。5LCA應(yīng)用舉例GPPS在資源消耗、能源消耗、廢氣排放及廢渣排放中影響最大。PVC在能源消耗、廢氣排放及廢渣排放中居其次，但其廢水排放量最高，資源消耗最小。PE與PP在這5項(xiàng)分類中影響相差不大。這種差別不僅源于資源的消耗不同，而且還與其各自的生產(chǎn)工藝相關(guān)。

（表征）5LCA應(yīng)用舉例PE與PP、GPPS同為石油化工的加工產(chǎn)品。由于PE與PP的上級原料乙烯、丙烯其化學(xué)結(jié)構(gòu)相似，根據(jù)質(zhì)量分配原理分配物耗，可知單位質(zhì)量的乙烯和丙烯所消耗的原油基本相同，PE和PP化學(xué)結(jié)構(gòu)相似，生產(chǎn)過程也相似，因而相同質(zhì)量的PE和PP生產(chǎn)中消耗的乙烯與丙烯相近，其能耗及環(huán)境排放物也相似；而GPPS生產(chǎn)中所使用的上級原料是苯乙烯，苯乙烯是乙烯聯(lián)產(chǎn)品C6成分的深加工產(chǎn)品，在質(zhì)量分配中相同質(zhì)量的苯乙烯和乙烯消耗原油之比約為1.4:1，由此可知產(chǎn)品質(zhì)量相同時，GPPS原油消耗約是PE的1.4倍。5LCA應(yīng)用舉例能耗方面，生產(chǎn)GPPS時，由于其苯乙烯生產(chǎn)工藝(主要是能耗大的乙苯脫氫工序)的加入，使得GPPS的能耗劇增，在這4種材料中能耗居于首位。由于在實(shí)際生產(chǎn)中大量使用的是二次能源(如電、水蒸汽等)，相應(yīng)地由這些二次能源所帶來的廢氣、廢水、廢渣排放量也隨之增多；PVC生產(chǎn)的主要原料是乙烯和氯氣,其原料各占其生產(chǎn)物耗43.6%和56.4%，生產(chǎn)中乙烯量的降低引起油耗的降低，這樣使得生產(chǎn)相同質(zhì)量的產(chǎn)品時，PVC的原油消耗量顯著低于其它材料。PVC廢水排放量的突增一部分是由氯氣生產(chǎn)及氯乙烯生產(chǎn)環(huán)節(jié)所需大量電力生產(chǎn)帶來的廢水排放，另一部分則是由于其獨(dú)特的懸浮聚合工藝導(dǎo)致耗水量較大，因而使其整個生命周期階段的廢水排放總量在這4種材料中居于首位。5LCA應(yīng)用舉例3.2

四種材料環(huán)境負(fù)荷值的比較（歸一化）為了能使環(huán)境影響表現(xiàn)得更加直觀，采用不同的LCA方法將4種材料的環(huán)境影響表示為單一的環(huán)境負(fù)荷值。鑒于采用的影響因子需具有可比性，這里選取了瑞士的Ecopoint97方法、荷蘭的CML2baseline2000及丹麥的EDIPPUMIP96方法。采用SETACLCA的思想將環(huán)境影響進(jìn)行分類、表征、歸一化后取權(quán)重，從而得到單一的環(huán)境負(fù)荷值。5LCA應(yīng)用舉例按照這3種方法計算后，得到圖5結(jié)果。5LCA應(yīng)用舉例采用Ecopoint方法時，由于固體廢棄物的歸一化因子與權(quán)重的影響，使得固體廢棄物成為決定環(huán)境負(fù)荷大小的決定性因素，從而使得廢棄物排放量最大的PVC成為4大材料中環(huán)境負(fù)荷最高的材料，但是由于GPPS材料生產(chǎn)的CO2、SOx的排放及能源消耗造成的環(huán)境負(fù)荷高于PVC，這樣使得GPPS的環(huán)境負(fù)荷與PVC的環(huán)境負(fù)荷差別不大；當(dāng)采用EDIPPUMIP96方法和CML2baseline2000方法計算時，發(fā)現(xiàn)GPPS的環(huán)境負(fù)荷遠(yuǎn)高于PVC的環(huán)境負(fù)荷，這是因?yàn)榇藭r采用的歸一化因子及權(quán)重系數(shù)使得溫室效應(yīng)、人體毒害、酸化效應(yīng)及資源消耗等影響因子共同決定總體環(huán)境負(fù)荷的大小，由于GPPS的這幾項(xiàng)環(huán)境影響因子均高于PVC，使得其環(huán)境負(fù)荷在這4種材料中也居于首位。

5LCA應(yīng)用舉例3.3評價當(dāng)使用這3種不同的方法進(jìn)行環(huán)境負(fù)荷評價時，這4種材料的排列順序大致為：GPPS>PVC>PE>PP。5LCA應(yīng)用舉例4結(jié)果解釋（1）材料生產(chǎn)的能耗、廢氣、廢水、廢渣排放量的高低不僅取決于資源的消耗量，而且還與材料生產(chǎn)過程密切相關(guān)。資源消耗量越大，工藝環(huán)節(jié)越多，則材料生產(chǎn)過程中的能耗以及廢氣、廢水、廢渣排放量也越高。為了降低材料生產(chǎn)的環(huán)境負(fù)荷，必須采取資源回收利用、節(jié)約能源及工藝改善等措施。（2）在PE、PP、GPPS、PVC這4種高分子材料中，GPPS與PVC的環(huán)境負(fù)荷明顯要高于PE、PP。因此在確保其性能符合要求的情況下，為了保護(hù)環(huán)境,建議盡量采用環(huán)境負(fù)荷值較小的PE和PP。5LCA應(yīng)用舉例（3）GPPS的生產(chǎn)因?yàn)楸揭蚁┑纳a(chǎn)過程而導(dǎo)致其能耗以及廢水、廢渣、廢氣的排放量突增；而PVC的生產(chǎn)也因?yàn)槁葰夂吐纫蚁┑纳a(chǎn)而導(dǎo)致其環(huán)境負(fù)荷增高，著重對其進(jìn)行改善,會明顯降低這兩種材料的環(huán)境負(fù)荷。（4）運(yùn)用不同的LCA方法可以對以上4種高分子材料的環(huán)境負(fù)荷進(jìn)行整體趨勢上的評估，由于歸一化因子與權(quán)重值的不同，結(jié)論會有