木基材料產(chǎn)品碳足跡的核算與分析

林立平，黃圣游

（西南林業(yè)大學(xué)，云南 昆明 650224）

木基材料產(chǎn)品碳足跡的核算與分析

林立平，黃圣游

（西南林業(yè)大學(xué)，云南 昆明 650224）

采用生命周期評價法，以兩款基材不同但尺寸和功能相同的木質(zhì)床頭柜為例，通過現(xiàn)場測定和統(tǒng)計核算木基材料產(chǎn)品在主要生產(chǎn)階段的碳足跡，分析產(chǎn)品碳排放的特征。結(jié)果表明：（1）實木產(chǎn)品的碳足跡大于飾面刨花板產(chǎn)品的碳足跡，一個實木床頭柜和一個板式床頭柜的碳足跡分別為16.5 kgCO2eq和12.26 kgCO2eq，實木產(chǎn)品的電力排放遠(yuǎn)大于板式產(chǎn)品，噴涂相關(guān)過程耗費(fèi)的油漆和電力碳排放相加達(dá)6.19 kgCO2eq，是實木床頭柜碳足跡大于板式床頭柜的主要原因；（2）上游原材料是木基材料產(chǎn)品的最大排放源，分別占實木床頭柜和板式床頭柜總排放的61%和95%，其中輔助材料以15%以下的材料重量占了35%以上的碳排放；（3）碳足跡核算能有效分析木基材料產(chǎn)品各排放源的碳排放特征，為制定低碳產(chǎn)業(yè)政策和企業(yè)的碳減排提供依據(jù)。

木基材料；板式家具；實木家具；產(chǎn)品碳足跡

目前，以氣候變暖為特征的全球氣候變化已經(jīng)成為人類發(fā)展必須面臨的重大挑戰(zhàn)[1]。低碳減排將成為今后人類社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的核心理念，已是不爭的事實[2]，低碳因素活躍于生產(chǎn)、消費(fèi)和貿(mào)易等各個環(huán)節(jié)，成為各國產(chǎn)業(yè)發(fā)展重要的影響因素[3]。產(chǎn)品碳足跡是指某個產(chǎn)品在其整個生命周期內(nèi)的各種溫室效應(yīng)氣體（Greenhouse Gas，GHG）排放，即從原材料一直到生產(chǎn)（或提供服務(wù)）、分銷、使用和處置/再生利用等所有階段的GHG排放[4]。當(dāng)前國際上對產(chǎn)品碳足跡的研究已經(jīng)較為深入，但主要集中于核查的一般標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，針對木質(zhì)產(chǎn)品核查的研究不多，國內(nèi)也僅有少數(shù)企業(yè)和研究者進(jìn)行過初步的探索。由于木基材料產(chǎn)品類型多變和生產(chǎn)過程不同，碳測量和管理基本方法的應(yīng)用更加復(fù)雜，將碳足跡核查方法引入木基材料產(chǎn)品的綠色評價，無疑具有重要的理論價值與現(xiàn)實意義。對木質(zhì)產(chǎn)品碳足跡的組成和排放特征進(jìn)行核算與分析，能使企業(yè)了解產(chǎn)品在整個生命周期過程中的碳排放源，制定相應(yīng)的減排計劃和目標(biāo)，調(diào)整產(chǎn)品的設(shè)計和生產(chǎn)技術(shù)，減少資源的浪費(fèi)和消耗；有利于企業(yè)突破貿(mào)易壁壘，創(chuàng)造新的發(fā)展商機(jī)，鞏固出口第一大國的地位；能為比較不同產(chǎn)品的環(huán)境績效和環(huán)境成本提供依據(jù)，有利于管理部門制定相應(yīng)的環(huán)保政策和產(chǎn)業(yè)政策。

1 研究方法

1.1 研究對象與方法

包括低碳家具在內(nèi)的各種低碳產(chǎn)品目前在國內(nèi)的“低碳產(chǎn)品認(rèn)證”才剛起步，其相關(guān)的程序和條文也并不成熟[5]。本研究的目的在于通過定量計算典型木基材料產(chǎn)品的碳排放，分析產(chǎn)品碳足跡的組成特征，找出影響碳排放的主要影響因素，指導(dǎo)企業(yè)優(yōu)化其產(chǎn)品設(shè)計、原材料采購、生產(chǎn)制造等過程，使企業(yè)發(fā)展從依賴成本驅(qū)動向科技驅(qū)動和環(huán)保驅(qū)動轉(zhuǎn)變。

目前，我國的家具產(chǎn)業(yè)已穩(wěn)居世界產(chǎn)量和出口量第一，家具產(chǎn)業(yè)多年來發(fā)展迅速，但整體素質(zhì)不高，增長方式粗放，能耗和物耗都較高。木質(zhì)家具是家具產(chǎn)品中的一個主要類別，產(chǎn)值約占家具總產(chǎn)值的70%～80%[6]，其生產(chǎn)過程包括木材采伐、中間材料制造、最終產(chǎn)品的加工，生產(chǎn)鏈條完整，因此選擇木質(zhì)家具進(jìn)行碳足跡研究在木基材料產(chǎn)品中有較強(qiáng)的典型性。木質(zhì)家具主要包括板式家具和實木家具，而床頭柜是民用家具中一種常見的產(chǎn)品，在板式家具和實木家具中均有一定的代表性。為了便于比較，本次核算選取了一款板式床頭柜和一款實木床頭柜作為研究對象，核算生產(chǎn)主要階段的碳足跡。

研究采用生命周期評價法，參照英國PAS2050標(biāo)準(zhǔn)[7]進(jìn)行碳足跡核算的案例分析。按照生命周期評價法，碳足跡的計算公式為：

式（1）中：E為產(chǎn)品的碳足跡；Qi為i物質(zhì)或活動的數(shù)量或強(qiáng)度數(shù)據(jù)（質(zhì)量/體積/千米/千瓦時）；Ci為單位碳排放因子（CO2e/單位）

1.2 核查的功能單位

功能單位的選取一般應(yīng)反映出消費(fèi)者實際購買和使用該產(chǎn)品的方式和單位，如1 L飲料、1 m2木地板、1臺確定容積的冰箱等，因此確定以一件床頭柜作為核算的功能單位。選定的實木床頭柜（圖1）用樺木鋸材和樺木集成材制造；板式床頭柜（圖2）以刨花板為基材，三聚氰胺浸漬紙飾面。兩件產(chǎn)品尺寸相同，均為550 mm×420 mm×450 mm，木質(zhì)基材的用量基本相當(dāng)，功能上都是單個抽屜。

圖1 實木床頭柜Fig.1 Solid wood bedside cupboard

圖2 板式床頭柜Fig.2 Plate bedside cupboard

1.3 系統(tǒng)邊界的確定

本研究確定的產(chǎn)品系統(tǒng)邊界類型為“從搖籃到大門”，包括上游產(chǎn)品生產(chǎn)和現(xiàn)場生產(chǎn)兩大階段。上游產(chǎn)品生產(chǎn)主要包括實木、集成材、三聚氰胺浸漬紙飾面的刨花板和中密度纖維板、膠粘劑、油漆、五金配件、珍珠棉、聚苯乙烯泡沫板、瓦楞紙箱等材料從自然資源獲取到生產(chǎn)的過程?，F(xiàn)場生產(chǎn)按照國內(nèi)家具制造的一般工藝，主要包括切削加工、砂光、涂飾、封邊、包裝等過程。計算排除了以下過程：固定資產(chǎn)的建設(shè)，設(shè)備的維護(hù)與損耗，非生產(chǎn)部門的物質(zhì)與能源消耗、員工的交通。

1.4 數(shù)據(jù)采集

本研究數(shù)據(jù)采集于云南某家具企業(yè)。該廠同時生產(chǎn)板式家具和實木家具，年產(chǎn)值約為8千萬元，生產(chǎn)工藝與國內(nèi)的中型家具企業(yè)相近，設(shè)備布置為單臺機(jī)器按加工順序排列，油漆采用負(fù)壓式噴漆房，代表了國內(nèi)家具制造的中等技術(shù)水平。

家具生產(chǎn)過程的直接排放很少，參考已有的一些核查數(shù)據(jù)，現(xiàn)場直接排放均遠(yuǎn)小于總排放的1%[8-9]，根據(jù)通行的產(chǎn)品碳足跡核查標(biāo)準(zhǔn)，本次核算沒有統(tǒng)計直接排放數(shù)據(jù)。因此，數(shù)據(jù)采集只涉及到原材料消耗量、電力消耗量以及相應(yīng)的排放因子。通過收集各加工過程所加工的材料質(zhì)量及加工單位質(zhì)量零部件所消耗的能量和電力生產(chǎn)排放因子等清單數(shù)據(jù)，可計算產(chǎn)品加工過程的間接碳排放[10]。原材料的消耗主要根據(jù)產(chǎn)品詳細(xì)的零部件圖、原材料下料清單，參考企業(yè)的材料利用率統(tǒng)計數(shù)據(jù)計算而得，部分無法準(zhǔn)確計算的材料如膠粘劑和油漆則通過一段時間的統(tǒng)計，平均分配到單位產(chǎn)品上?，F(xiàn)場電力消耗根據(jù)相關(guān)設(shè)備正常工作的功率、占用吸塵系統(tǒng)風(fēng)量、吸塵系統(tǒng)功率和加工時間計算得來，其中加工時間的獲得采用了單次加工現(xiàn)場測定和多次統(tǒng)計再取平均值的方法。原材料的排放因子從Simapro軟件內(nèi)所帶數(shù)據(jù)庫和相關(guān)文獻(xiàn)中收集，人造板貼面的三聚氰胺浸漬紙由樹脂和紙計算得到[11]。電力排放因子采用國家發(fā)改委公布的2014年中國區(qū)域電網(wǎng)基準(zhǔn)線排放因子，云南屬于南方電網(wǎng)，排放因子為0.918 3 kgCO2eq /kW·h。

根據(jù)產(chǎn)品圖紙、現(xiàn)場數(shù)據(jù)，并查閱相關(guān)文獻(xiàn)，得到兩個床頭柜的原材料消耗量、電力消耗量、排放因子數(shù)據(jù)清單（表1、表2）。將原材料和電力消耗清單與排放因子相乘，即可得到碳排放值。

表1 實木床頭柜排放數(shù)據(jù)清單Table 1 Carbon emissions list of solid wood bedside cupboard

2 結(jié)果與分析

2.1 實木床頭柜的碳足跡特征

經(jīng)過計算，1個實木床頭柜的碳排放為16.5 kgCO2eq。從表1中可以看出，在實木床頭柜的碳排放中，電力消耗的排放值最大，達(dá)39%，其次為木質(zhì)材料（實木與集成材）排放，占24%，上游原材料排放占總排放的61%，其中除木質(zhì)材料外較多的為油漆和五金件排放，分別為13%和15%。

除了木基材料以外的輔助材料的重量只占總材料重量的14.8%，但其碳排放占產(chǎn)品碳排放的37%，這是因為金屬、塑料、油漆等材料從礦產(chǎn)開采到制成品經(jīng)過了復(fù)雜且高耗能的加工，因此減少輔助材料的用量，選擇低排放因子的輔材對木基材料產(chǎn)品的碳減排意義重大。

表2 板式床頭柜排放數(shù)據(jù)清單Table 2 Carbon emissions list of plate bedside cupboard

2.2 板式床頭柜的碳足跡特征

1個板式床頭柜的碳排放為12.36 kgCO2eq。板式床頭柜的碳排放主要集中于飾面人造板排放（包括三聚氰胺飾面的刨花板和中密度纖維板），達(dá)到58%，上游原材料的碳排放更是達(dá)到95%，而電力消耗的排放僅占總排放的5%。

板式家具電力消耗少的原因是人造板在進(jìn)家具廠前已經(jīng)加工成規(guī)整的型材，并已經(jīng)經(jīng)過貼面裝飾，生產(chǎn)過程簡單，因此選擇嚴(yán)格控制碳排放的供應(yīng)商，降低基材的碳排放因子是板式家具碳減排的首要工作。木基材料外的輔助材料占總材料重量的10.8%，但碳排放也占產(chǎn)品碳足跡的36%，這些材料的選擇和使用同樣對碳減排有舉足輕重的影響。

2.3 兩款床頭柜的碳足跡分布比較分析

把2個床頭柜的排放數(shù)據(jù)放到一起對比（圖3），我們可以更深入地分析他們的排放特點。

（1）實木床頭柜和板式床頭柜所消耗的基材體積基本相同，分別為0.025 m3和0.024 m3，但實木床頭柜的碳排放總量大于板式床頭柜，兩件產(chǎn)品的碳足跡分別為16.5 kgCO2eq和12.36 kgCO2eq。實木床頭柜中木質(zhì)基材的碳排放為3.99 kgCO2eq，遠(yuǎn)小于板式床頭柜木基材料的7.32 kgCO2eq，這是由于飾面刨花板與中密度纖維板的加工程度更高，且需要熱壓成型和高溫高壓的貼面加工。

（2）上游原材料排放對于2款產(chǎn)品都是最大的排放源，實木床頭柜的原材料排放為10.15 kgCO2eq，板式床頭柜的原材料排放為11.78 kgCO2eq。

（3）兩件產(chǎn)品的電力碳排放差距很大，實木床頭柜的電力碳排放為6.35 kgCO2eq，占排放總量的39%，而板式床頭柜的電力碳排放僅為0.58 kgCO2eq，占排放總量的5%。這主要是因為實木家具零件多、加工工序復(fù)雜，每個零件都需要鋸切、銑邊、砂光、涂飾，而板式家具零部件少，僅需要經(jīng)過板材開料、封邊、鉆孔等幾個簡單的工序，

且所需設(shè)備功率都較小。

（4）除木基材料和油漆外，實木床頭柜的五金件和其他材料的排放為4.01 kgCO2eq，板式床頭柜五金件和其他材料的排放為4.46 kgCO2eq，兩者相差不大，這是因為兩款產(chǎn)品都采用了類似的拆裝結(jié)構(gòu)，所用的五金件和包裝材料種類與用量都相近。

（5）噴涂油漆是造成實木床頭柜碳排放總量大于板式床頭柜的主要原因。由于實木油漆需要多次利用大型砂光機(jī)和噴涂設(shè)備，在核算過程中發(fā)現(xiàn)，實木床頭柜的電力消耗中有一半多是與油漆有關(guān)的加工，這部分電力排放加上油漆材料的排放，達(dá)到6.19 kgCO2eq，超過了2個床頭柜的碳足跡差額4.14 kgCO2eq。由此可以認(rèn)定，改進(jìn)產(chǎn)品表面噴涂的材料選擇和施工工藝，將大大減少實木產(chǎn)品的碳排放。

圖3 兩件床頭柜的碳足跡對比Fig.3 Carbon emissions distribution of two bedside cupboard

2.4 兩款床頭柜碳足跡核查的不確定性分析

判斷和量化輸入數(shù)據(jù)對結(jié)果所產(chǎn)生的不確定性是碳足跡評價結(jié)果分析的重要組成部分[12-13]。通常不確定性來自供應(yīng)鏈中某些數(shù)據(jù)的缺失，或者數(shù)據(jù)本身的質(zhì)量問題，如數(shù)據(jù)非特定或來源不可靠等[14]。本次核算的原材料消耗數(shù)據(jù)來自于生產(chǎn)圖紙和現(xiàn)場測量，加工電力消耗數(shù)據(jù)來源于設(shè)備參數(shù)和現(xiàn)場測定，并經(jīng)穩(wěn)定批量生產(chǎn)的修正，因此這些碳排放強(qiáng)度數(shù)據(jù)真實可靠。由于國內(nèi)缺乏具體材料的排放因子，只能從數(shù)據(jù)庫中查找相近的數(shù)據(jù)，排放因子數(shù)據(jù)來源可靠但代表性有所欠缺。電力排放因子采用國家發(fā)改委公布的2014年中國區(qū)域電網(wǎng)基準(zhǔn)線排放因子，數(shù)據(jù)質(zhì)量較高。本次核查對象的原材料均采購自當(dāng)?shù)?，但有少量五金件為供?yīng)商代理的省外產(chǎn)品，本次核算沒有將這些材料到工廠的運(yùn)輸排放計入。因多數(shù)材料的運(yùn)輸距離很短，長距離運(yùn)輸?shù)牟牧嫌昧繕O少，對核查結(jié)果不會造成大的影響。

從以上分析可知本次核算的活動強(qiáng)度數(shù)據(jù)、電力排放因子準(zhǔn)確可靠，原材料排放因子質(zhì)量中等，核算結(jié)果具有較高的可信度。

3 結(jié)論與討論

本研究核算的2個床頭柜在材料、結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)工藝方面分別在實木家具和板式家具中有典型性。從核查結(jié)果可以得到以下結(jié)論：

（1）“從搖籃到大門”階段，在功能相同、基材用量相同的情況下，預(yù)貼面的板式家具比采用油漆噴涂飾面的實木家具更具有低碳特征。油漆飾面所耗費(fèi)的涂料以及噴涂相關(guān)過程中的電力消耗是造成實木產(chǎn)品碳排放總量大于飾面人造板產(chǎn)品的主要原因。

（2）木基材料產(chǎn)品最大的碳排放源是上游原材料排放，分別占2件核算產(chǎn)品碳足跡的61%和95%，在產(chǎn)品中單位飾面人造板的碳排放大于相同體積的實木材料。

（3）輔助材料的重量在材料總重中占比少于15%的情況下，其碳排放有時會達(dá)到木基材料產(chǎn)品碳足跡的35%以上，選擇低排放因子的輔材并減少用量能顯著降低產(chǎn)品的碳排放。

（4）實木產(chǎn)品的精細(xì)機(jī)加工和噴涂會消耗大量的電力，避免過度加工、減少油漆面積和改進(jìn)涂飾工藝應(yīng)當(dāng)作為實木家具最有效的減排措施。

不同類型木質(zhì)產(chǎn)品的碳排放特征有所不同，隨著更多的典型產(chǎn)品得到核算，對木基材料產(chǎn)品碳足跡的認(rèn)識將不斷深入和準(zhǔn)確，整個行業(yè)的碳減排也將得到更可靠的理論支持。

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Carbon footprint assessment of wood-based product

LIN Li-ping, HUANG Sheng-you
(Southwest Forestry University, Kunming 650224, Yunnan, China)

Taking two wooden bedside cupboards with different base material and same size and function as the research object, the study calculated the carbon footprint of the wood-based products in the main production stage by life cycle assessment method, analyzed the emission characteristics. The main results are as follows：(1) the carbon footprint of solid wood products is larger than that of veneer particleboard products, the value of two bedside cupboards is 16.5 kgCO2eq and 12.26 kgCO2eq respectively. Electric emission of solid wood products is far greater than that of the wood based panel products. The carbon emission of the paint and power of spraying related process reach 6.19 kgCO2eq. It’s the main reason for the carbon footprint of the solid wood bedside cupboard larger than that of the plate bedside cupboard；(2) upstream raw material is the largest carbon emissions source of wood-based products, respectively accounted for 61% and 95% of the total emissions of two products. The auxiliary material accounted for more than 35% of the carbon emissions by 15%material weight；(3) carbon footprint assessment can effectively analyze the carbon emission characteristics of each emission source for wood-based products, provide the basis for the development of low carbon industrial policy and the carbon emission reduction.

wood based materials; plate furniture; solid wood furniture; product carbon footprint

S719；S781.4

A

1673-923X(2016)12-0135-05

10.14067/j.cnki.1673-923x.2016.12.023

http: //qks.csuft.edu.cn

2016-04-05

教育部人文社科項目（13YJC760034）；云南省教育廳項目（2013Y130）

林立平，講師，碩士

黃圣游，副教授，博士； E-mail：765180130@qq.com

林立平，黃圣游. 木基材料產(chǎn)品碳足跡的核算與分析[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報，2016, 36(12): 135-139.

[本文編校：文鳳鳴]