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生命周期评价(LCA)的基本步骤有哪些?

发布时间:2024-12-20 15:58:33浏览次数:
生命周期评价(LCA)主要包括四个基本步骤,即目标和范围定义、清单分析、影响评价和解释。

目标和范围定义


  1. 确定研究目的
    • 明确进行 LCA 的原因,这可以包括产品开发过程中的环境影响评估、为产品贴上生态标签提供依据、比较不同产品系统的环境绩效、支持企业的环境管理决策(如选择更环保的原材料或工艺)等。例如,一家食品企业可能想要评估新推出的有机食品包装相比于传统包装在整个生命周期中的环境优势,以此来决定是否大规模采用有机包装。
  2. 界定系统边界
    • 确定产品系统的范围,包括哪些过程和环节将被纳入评价。系统边界的设定要涵盖产品从原材料获取、生产制造、运输分销、使用阶段到废弃处置的整个生命周期。例如,在评估一辆电动汽车的 LCA 时,原材料获取阶段要考虑锂矿石开采(用于电池)、钢铁生产(用于车身)等;生产制造包括零部件制造、整车组装;运输分销涉及零部件运输和整车销售运输;使用阶段考虑充电能耗和行驶里程;废弃处置包括电池回收和车身拆解等各个环节。同时,还要明确边界内的单元过程之间的相互关系,如不同生产工序的先后顺序和物料流、能量流的走向。
  3. 选择功能单位
    • 功能单位是对产品系统性能的量化描述,用于确保不同产品系统之间的比较具有一致性。选择功能单位要根据研究目的和产品特点来确定。例如,对于建筑材料,可以选择每平方米的材料在其设计使用寿命内的环境影响作为功能单位;对于饮料产品,可以是每升饮料在消费过程中的环境负担。功能单位的选择直接影响数据收集的范围和计算结果的表达,如选择不当可能导致比较结果的偏差。

清单分析


  1. 数据收集
    • 收集产品生命周期各阶段的输入和输出数据,包括原材料的用量、能源的消耗(如电力、燃料等)、水资源的使用、向大气的排放(如二氧化碳、氮氧化物等温室气体和污染物)、向水体的排放(如废水成分)和固体废弃物的产生等。数据来源可以是企业内部的生产记录、能源消耗报表、采购订单等,也可以是供应商提供的数据,以及行业数据库和已发表的研究文献。例如,在收集电子产品生产过程中的数据时,企业可以从生产车间的电表记录获取电力消耗数据,从供应商处获取零部件原材料的开采和加工能耗数据,同时参考电子行业的数据库来补充缺失的信息。
  2. 数据质量评估
    • 对收集的数据进行质量评估,包括数据的准确性、完整性、代表性和一致性。准确性是指数据是否真实反映了实际情况,例如通过与现场实际测量结果对比来验证数据的准确性。完整性要求数据涵盖产品生命周期的各个环节,对于缺失的数据要评估其对结果的影响程度。代表性是指数据能够代表产品的典型生产过程或消费模式,如所选的运输能耗数据要能代表产品实际采用的运输方式和路线。一致性则要求数据在时间序列和不同来源之间保持一致,避免数据冲突。
  3. 数据处理与计算
    • 根据选定的功能单位,对收集的数据进行处理和计算,将输入和输出数据转换为与功能单位相对应的清单结果。例如,如果功能单位是每生产 1000 个产品,那么就要将收集到的原材料用量、能源消耗等数据按照生产 1000 个产品的比例进行计算。同时,对于共生产品或多功能产品,要采用合理的分配原则(如质量分配、能量分配或经济价值分配等)来划分数据,以确保每个产品或功能所承担的数据准确合理。

影响评价


  1. 选择影响类别和指标
    • 确定要评估的环境影响类别,如全球变暖(以二氧化碳当量衡量)、臭氧层破坏、酸雨、富营养化、光化学烟雾、资源消耗(如水资源、化石能源等)等。针对每个影响类别,选择合适的指标来量化环境影响的程度。例如,对于全球变暖影响类别,指标可以是产品生命周期内排放的温室气体的二氧化碳当量总量;对于水资源消耗类别,指标可以是产品生产过程中消耗的淡水量。
  2. 分类和特征化
    • 将清单分析中的输入和输出数据分类到相应的影响类别中。例如,将二氧化碳、甲烷等温室气体排放归类到全球变暖影响类别。然后,对每个影响类别中的数据进行特征化处理,即将不同的输入和输出物质转换为具有相同环境影响潜力的等效单位。例如,将甲烷和二氧化碳按照其全球变暖潜能值(GWP)转换为二氧化碳当量,以便综合评估产品系统对全球变暖的影响。
  3. 加权和评估
    • 在某些情况下,需要对不同的环境影响类别进行加权处理,以反映其相对重要性。加权可以基于社会价值判断、政策目标或科学研究等。例如,在一个特定的地区,由于水资源稀缺,可能会对水资源消耗这一影响类别赋予较高的权重。通过加权计算后,对产品系统的整体环境影响进行综合评估,确定各个影响类别在总影响中的占比,从而识别出主要的环境影响因素。

解释


  1. 结果分析和讨论
    • 对前面步骤得到的结果进行分析,包括清单分析的输入输出数据、影响评价的环境影响程度和主要影响因素等。例如,分析产品在哪个生命周期阶段对环境的影响最大,是原材料获取阶段的高能耗,还是使用阶段的高排放。讨论结果的合理性和可靠性,考虑数据不确定性、模型假设等因素对结果的影响。例如,通过敏感性分析来确定哪些数据或参数的变化对最终结果影响较大,从而评估结果的稳定性。
  2. 结论和建议
    • 根据结果分析,得出关于产品系统环境绩效的结论。例如,判断产品是否符合环境目标或标准,与其他产品相比是否具有环境优势。提出改进产品系统环境绩效的建议,包括原材料替代、生产工艺优化、使用方式改变或废弃处置方案改进等方面。例如,建议企业采用可再生能源替代化石燃料,以降低生产过程中的碳排放,或者改进产品设计,使其在使用后更容易回收利用。
  3. 报告编制和交流
    • 将 LCA 的目标、范围、方法、结果和结论等内容编制成报告,报告的格式和内容要符合相关标准或要求。例如,在用于产品生态标签申请的 LCA 报告中,要按照生态标签机构规定的格式和内容要求详细阐述产品的环境绩效。将报告与企业内部的管理决策层、生产部门、研发部门等进行交流,以推动产品的环境改进;同时,也可以将报告提供给外部的利益相关者,如消费者、政府监管部门、供应商等,作为产品环境信息披露的依据。