建材行業開展碳足跡認證的探討

趙春芝 蔣 荃 馬麗萍

（中國建筑材料科學研究總院，中國建筑材料檢驗認證中心有限公司，北京 100024）

1 前言

氣候變化，已成為全球關注的熱點問題，目前我國的溫室氣體排放量已居世界第二位，當前氣候變化對話會議探討的熱點話題之一就是2012年后發展中國家是否也承擔部分減排義務，國內在減排溫室氣體方面已感受到越來越大的國際壓力。我國政府宣布控制溫室氣體排放的行動目標，到2020年中國單位國內生產總值二氧化碳排放比2005（基準年）年下降40%～45%，作為約束性指標將納入國民經濟和社會發展中長期規劃，并將制定相應的國內可測量、可報告和可核查辦法。

建材工業是以高溫窯爐生產為主的資源加工型產業，是僅次于電力、冶金行業的第三大耗能大戶。不僅燃料燃燒過程排放大量二氧化碳、氮氧化物等溫室氣體，而且有些產品工藝過程也排放大量二氧化碳，僅水泥行業CO2的排放量就占到我國CO2排放總量的10%，是溫室氣體排放最多的行業之一。同時建材作為建筑的上游產品是綠色建筑全生命周期中的重要一環，開展主要建材產品的碳足跡計算和認證，是推動建筑物GHG減量的首要條件。本文以生命周期評價方法為基礎，依據WRI/WBCSD《溫室氣體議定書》、ISO14064和PAS2050的規則和要求，編制建材行業和建材產品的GHG核查規范，以開展碳足跡認證為手段，帶動建材工業的節能減排，以期促進建材工業的可持續發展。

2 國際碳足跡發展狀況

國際上，通常用碳足跡（Carbon Footprint）來衡量溫室氣體的排放，碳足跡指用以量化過程、過程系統或產品系統溫室氣體排放的參數，以表現它們對氣候變化的貢獻。溫室氣體（greenhouse GreenHouse Gas, GHG）指大氣層匯總自然存在的和由于人類活動產生的能夠吸收和散發由地球表面、大氣層和云層所產生的、波長在紅外譜內

的輻射的氣態成分。包括二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、氧化亞氮（N2O）、氫氟碳化物（HFCs）、全氟碳化物（PFCs）和六氟化硫（SF6）等。

表1 國際間碳足跡計算工具概況

為避免發生溫室氣體轉移卻未減量的假象，碳足跡盤查考慮產品全生命周期即從“搖籃到墳墓”（包括原材料開采、生產制造、銷售、使用、棄置及回收），通過對產品生命周期的各個階段產生的環境影響，進行盤查、計算、并以量化數據呈現。現行的國際標準與規范均以此為基礎。

碳足跡可分為組織的、產品的或服務的碳足跡，碳足跡一般用二氧化碳當量來表示，也可進一步可換算成人均或單位面積的指標。其中，二氧化碳當量是指對于給定的溫室氣體，在一定的時間跨度（通常是100年）內，這些氣體與二氧化碳產生同樣的全球變暖潛能值（Global Warming Potential, GWP），即在同樣程度上導致全球變暖的量。基于這一原理，國際上普遍開展了碳審計（Carbon Audit）的工作來衡量企業的輻射的氣態成分。包括二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、氧化亞氮（N2O）、氫氟碳化物（HFCs）、全氟碳化物（PFCs）和六氟化硫（SF6）等。

為避免發生溫室氣體轉移卻未減量的假象，碳足跡盤查考慮產品全生命周期即從“搖籃到墳墓”（包括原材料開采、生產制造、銷售、使用、棄置及回收），通過對產品生命周期的各個階段產生的環境影響，進行盤查、計算、并以量化數據呈現。現行的國際標準與規范均以此為基礎。

碳足跡可分為組織的、產品的或服務的碳足跡，碳足跡一般用二氧化碳當量來表示，也可進一步可換算成人均或單位面積的指標。其中，二氧化碳當量是指對于給定的溫室氣體，在一定的時間跨度（通常是100年）內，這些氣體與二氧化碳產生同樣的全球變暖潛能值（Global Warming Potential, GWP），即在同樣程度上導致全球變暖的量。基于這一原理，國際上普遍開展了碳審計（Carbon Audit）的工作來衡量企業或組織的溫室氣體排放情況，并且實施了碳貿易（Carbon Trade）政策，以買賣碳信用額（Carbon Credit）來抵消碳足跡達到碳中立（Carbon Neutral）。

為了指導碳審計的實施與推廣，世界資源研究所及世界可持續發展工商理事會（WRI/WBCSD）于2004年制定了《溫室氣體議定書：企業核算與報告準則》，國際標準化組織ISO于2006年制定了ISO14064溫室氣體排放量化標準，這兩個標準是一致并且協調的，ISO14064詳述了GHG核算和驗證時所需做的各項工作，這些要求是全球一致的，GHG議定書不僅概述了需要做什么，還闡述了該怎樣做。目前組織層次上所有的碳審計與報告大都是基于這兩個標準。產品碳足跡標準公開發布的主要有英國的PAS 2050、日本的TS Q 0010，另外WBCSD的《產品審計與報告標準》和ISO14067-1,2尚在研究中，預計一兩年后公布。表1為國際間碳足跡計算工具。

3 國內碳足跡發展狀況

我國作為聯合國氣候變化框架公約締約國，建設資源節約和環境友好型社會的關鍵時期，需要政府機構、行業和企業以主人翁的姿態積極應對，以“低能耗、低排放、低污染”為主要特征的低碳經濟，終將落實到企業和個人。

目前國內對溫室氣體管理的研究僅僅局限于溫室氣體標準化跟蹤研究和溫室氣體碳排放的相關方法學的調研。相關科研機構已將PAS 2050《產品和服務在生命周期內的溫室氣體排放》轉化為中文規范，并積極探討在各行業的應用，ISO14064標準也在等同轉化中。環保部在Ⅰ型環境標志和能耗限額的基礎上正在制訂低碳水泥的環境標志產品技術要求。中國建材認證中心從“九五”到“十一五”，一直從事建材產品生命周期環境影響、綠色建材評價和建材產品環境聲明研究，熟悉國內外建材生產技術，與國內建材生產企業和相關研究單位有長期的密切合作關系，熟悉建材產品標準、積累了多種產品的生命周期數據，建立了建材產品的有毒有害物質數據庫，在建材產品認證領域具有獨特優勢。中心編制了國內首批《生命周期評價技術規劃文件—浮法玻璃》和《生命周期評價技術規劃文件—金屬復合裝飾板材》，該標準基于LCA方法，依據ISO14025，與國際PCR的編制規則一致，可以實現國家互認，有力的推動了碳足跡認證在行業的實施，為開展建筑物碳足跡的研究和認證工作奠定了堅實的基礎。

4 建材行業開展碳足跡的探討

減緩全球氣候變暖的根本對策是全球參與控制溫室氣體向大氣的排放量，為此，國內外政府及很多跨國公司已經向大型工廠、供應鏈甚至運輸公司等提出了溫室氣體排放量化及報告要求，以作為其公司是否滿足可持續發展目標評估所需，或是作為其選擇供應商的環保及社會責任的績效參考。供應鏈碳足跡控制等相關規定在不少國家已經成為法律，全球500強大企業要求旗下供應商公布碳排放資料，隨著2008年BSI完成PAS2050以來，碳足跡已成為近期產業高度關切的議題。圖1為企業現在或者今后面臨的節能減碳趨勢。

圖1 企業現在或者今后面臨的節能減碳發展趨勢

國內，已有一些企業在企業社會責任報告(CSR)中報告其溫室氣體排放情況，但獨立的企業溫室氣體清單報告以及溫室氣體管理體系建立較為鮮見。在歐美等有減排義務的國家，企業每年需要提交溫室氣體排放清單。隨著低碳經濟的快速發展，越來越多的企業主動要求編制溫室氣體排放清單。

因為目前國際通用的GHG核算以LCA為基礎，我國建材行業中開展LCA研究的產品有：鋼鐵行業[1]、鍍鋅鋼管與硬聚氯乙烯管[2]、建筑陶瓷[3]、鋁[4]、建筑保溫隔熱材料[5]、塑料用品與木制用品[6]、聚酯的生命周期評價[7]、橋梁[8]、水泥、塑料、金屬復合材料如鋁塑板、銅塑鋁板和純銅板、新型干法水泥[9]、PE、PP、GPPS及PVC高分子材料[10]、平板玻璃[11]和乙烯[12]等。這些都為建材企業GHG排放清單的編制和碳足跡以及環境聲明的實施提供了很好的基礎。

我國建筑結構以鋼筋混凝土為主，占80%以上，根據統計，國內每生產1kg水泥(包括水泥原料中碳酸鹽分解、燃料燃燒和生產過程中水泥耗電)約排放1.12kgCO2，生產1kg鋼錠，轉爐煉鋼工藝產生2.42 kgCO2，電爐煉鋼工藝產生1.25kgCO2。因此要減少二氧化碳排放量，建材方面的減排至關重要。只有了解實際的二氧化碳排放量，才能采取改進措施，只有正確的溫室氣體的計算、核查和驗證法，才能體現改進的成果。

依據世界資源研究所（WRI）和世界可持續發展工商理事會（WBCSD）《溫室氣體議定書企業核算與報告準則》和ISO14064，編制企業建立溫室氣體排放清單的方法見圖5，主要步驟包括：建立組織邊界、設定運營邊界、選擇基準年、確認與計算溫室氣體排放量（確認溫室氣體排放源、選擇溫室氣體排放量計算方法、搜集活動數據和選擇排放系數、采用相應的計算工具、將溫室氣體排放數據匯總）。圖2企業建立GHG排放清單的方法[13]

其中，范疇1直接GHG排放（擁有或控制的排放源）：電力、熱力、蒸汽電力、熱、蒸汽的生產，這些排放源自固定源，如鍋爐、熔窯、燃料燃燒；

物理或化學過程；

原料、產品、廢棄物與員工的交通運輸，移動燃燒源的燃料燃燒。

逸散性排放源，這類排放來自于故意的或非故意的釋放，如接頭、密接處、防漏填料等設備滲漏。

圖2 企業建立GHG排放清單的方法

自產電力的販售不能扣除。

范疇2：間接GHG排放（外購電力、熱力、蒸汽），對企業而言，外購電力是最大的GHG排放源之一，也代表最重要的排放減量機會。不報告在輸配線上損失的電，因為并不擁有或控制產生輸配線損的輸配系統。

范疇3：除范疇1和范疇2之外的其他間接GHG排放。即企業上下游活動產生的其他間接排放以及與外包或者合同制造、租賃等相關的排放。不需要涉及針對所有產品與營運進行一個十分成熟的GHG生命周期分析。決定哪些范疇3是相關的：

相對于范疇1和2，其排放量最大；

增加企業GHG風險的exposure；

主要的利害相關者認為重要（如，來自于客戶、供應商、投資人等）

圖3 建材企業建立GHG核查管理程序的范例

存在潛在的排放減量機會，可有企業來掌握或受到企業影響。

圖4為建材企業建立GHG核查管理程序的范例：

圖4 建材企業建立產品碳足跡的步驟

主要步驟為：產品碳足跡的計算[14]

（1）過程圖：繪制產品生命周期的流程圖。將生命周期涵蓋階段的不同，首先確認產品的對象是屬于B2C（從搖籃到墳墓，包括原材料開采、生產制造、運輸、使用、廢棄），B2B（從搖籃到大門，從原材料開采到產品生產）

（2）邊界和優先序：確認邊界，并進行下一步碳足跡計算，以幫助確定優先序。建立系統邊界時應先尋求是否有根據 ISO 14025所制定的某個相關的產品種類規則（PCR）存在，如果適用，PCR規定的邊界應成為該產品的系統邊界，如果不適用，則應清晰的界定每個產品的系統邊界及其依賴的各個流程。原則上被界定在系統邊界中的所有排放都應列入計算，但為了避免過度資源的投入，且能夠優先評價環境影響最大的排放源，而不是把時間花費在小的或非實質性（小于整個生命周期排放的1%）的貢獻上。

（3）數據收集：收集整個生命周期所有階段的材料用量、活動和排放因子的數據。計算碳足跡需要兩類數據：活動水平數據和排放因子。

（4）數據計算：計算產品的碳足跡。目前碳足跡的計算方法大多采用活動數據乘以該活動的排放因子，再將初級或從數據和次級數據換算為GHG排放量。且應以產品每功能單位GHG排放量的形式記錄。

（5）不確定性：評價碳足跡分析的精確性。可使組織更了解自己所收集數據的質量。

5 以浮法玻璃和鋁塑復合板為例計算產品的碳足跡

5.1 浮法玻璃

浮法玻璃生產技術是目前平板玻璃生產技術中最大規模的機械化、自動化生產方法。

5.1.1 浮法玻璃的生命周期流程

功能單位：生產1kg浮法玻璃。

5.1.2 系統邊界

本文界定浮法玻璃生命周期評價的系統邊界從資源開采、原材料及輔料生產（含外購廢玻璃原料的回收階段）、能源生產、產品生產到產品出廠為止，并包含主要原材料的運輸過程，即B2B（如圖6所示）。

圖5 浮法玻璃生命周期流程圖

圖6 浮法玻璃生命周期流程圖及系統邊界

浮法玻璃的LCA中包括的生產過程為（B2B）：

原材料生產（石英砂、白云石、純堿等）；

原料廢玻璃回收過程；

輔料生產（N2、錫）；

能源生產（如重油、煤焦油、天然氣、石油焦粉、煤氣、電力）；

主要原料及能源的公路運輸；

浮法玻璃的生產。

5.1.3 數據收集

數據收集包括現場數據和背景數據。

（1）現場數據

指產品生產階段的清單數據，包括資源消耗、能源消耗和環境排放

通過對國內浮法玻璃行業多家企業的調查結果平均，清單數據如下表2所示。

表2 浮法玻璃企業生產清單數據 單位：/kg玻璃

假設長石、白云石和芒硝開采的環境影響與硅砂開采的環境影響相同。

（2）背景數據

包括產品生產所需的原材料開采與能源生產的清單數據，以及原材料運輸所需的公路運輸清單數據。

5.1.4 計算碳足跡

利用eBalance軟件，建立了浮法玻璃的生命周期模型并得到了計算結果。

計算結果

5.1.5 貢獻分析

各過程對不同環境指標的貢獻量如下表4和圖7所示：

圖7 浮法玻璃生命周期中各清單物質生產過程對全球暖化的影響

由表4和圖7可知，浮法玻璃的生命周期中，浮法玻璃生產、純堿生產和電力生產過程產生的二氧化碳較大，企業應主要在這三方面采取措施，減少二氧化碳排放。

表3 浮法玻璃生命周期背景數據

5.2 以鋁塑復合板企業為例

鋁塑板生產是將預熱的聚乙烯作為芯層，在其兩側通過熱熔型粘接樹脂與彩色鋁卷面層和經過涂裝或未經過涂裝的鋁卷材底層通過加熱加壓粘接、復合而成的過程。

功能單位：生產1萬平方米外墻用、板材總厚度為4.16mm、單層鋁板厚度為0.08mm的鋁塑板，聚酯輥涂。

5.2.1 生命周期流程圖8

表4 浮法玻璃生命周期中各清單物質生產過程對全球暖化的影響

圖8 鋁塑復合板生命周期流程圖

5.2.2 系統邊界

金屬復合裝飾板的生命周期系統邊界為(B2B)：從資源開采和能源生產到產品出廠為止，并包含主要原材料的運輸過程（如圖9所示）。

圖9 金屬復合裝飾板生命周期流程圖

本文界定金屬復合裝飾板的LCA中包括下列單元過程：

主要原料生產（金屬卷材、塑料芯材）；

其他原料生產（高分子粘結膜、塑料保護膜、樹脂涂料）

能源生產（電力、石油氣）；

原料的公路運輸；

金屬復合裝飾板的生產。

因數據缺失，未包括氟碳樹脂涂料的生產過程

5.2.3 數據收集

數據收集包括現場數據和背景數據。

（1）現場數據

現場數據指產品生產階段的清單數據，包括資源消耗、能源消耗和環境排放。

本研究收集了國內多家鋁塑板企業的實際生產數據，平均處理后得到的典型清單如下表5所示。

表5 鋁塑復合板生產過程的典型清單數據 單位：/萬m2

對于污染物排放，CO2基于理論計算，石油氣CO2排放系數取63100kg/TJ（IPCC）；假設VOC的排放量等于溶劑的使用量，尾氣凈化采用催化燃燒，處理效率為99%。

表6 本研究采用的背景流程及數據來源

假設鋁卷和聚乙烯芯材的運輸距離為700km，運輸方式為公路運輸（10t載重貨車）。

（2）背景數據

背景數據包括產品生產所需的原材料開采與能源生產的清單數據，以及原材料運輸所需的公路運輸清單數據。

5.2.4 計算碳足跡

利用eBalance軟件，建立了鋁塑板的生命周期模型并得到了計算結果。

5.2.5 貢獻分析

各過程對不同環境指標的貢獻量如表7和圖10所示：

圖10 鋁塑復合板生命周期中各清單物質生產過程對全球暖化的影響

由表7和圖10可知，電力生產、鋁卷生產和鋁塑板生產過程中產生的二氧化碳較大，企業應主要在這三面采取措施，減少二氧化碳的排放。

表7 鋁塑復合板生命周期中各清單物質生產過程對全球暖化的影響

6 標示方法與動作模式建議

6.1 標示方法

碳標志（Carbon label），可稱為碳足跡標志（Carbon footprint label）或是碳排放標志（Carbon emission label），第一件以碳標志標示銷售的產品是由英國碳基金在2006年推出的，近年來，許多國家制定了碳標志執行計劃，通過碳標志制度，使得碳排放來源更透明，消費者能夠有更多選擇的余地，借此達到更大的減碳效益。

圖11 各國碳標志比較

目前國際推行碳標志的模式可分為四類：

由政府發起、執行與推動的，如日本Carbon Footprint Label、澳 洲Greenhouse Friendly Label；

由政府發起，由非營利機構執行，如英國Carbon Trust、韓國Cool Label、泰國Carbon Reduction Label；

政府發起，政府提供計算準則及資源，如法國Environmental Label、德國Product Carbon Footprint；

由非營利機構發起，如美國的Carbon Labels、Carbonfree Label、Carbon Label for California等、加 拿 大Carbon Count、瑞 士Climatop Labels等。

國際上碳足跡標示方法分為絕對值和相對值兩種形式。

（1）碳足跡絕對值

依據完整的生命周期碳評價GHG排放總量,核查后并標示于產品（或包裝）。

（2）碳足跡減量相對值

除標明碳排放量，要求廠商提出減量承諾。標識亦強調與傳統產品比較時所減少的排放量。

針對我國具體國情，我國應采用政府發起，由非營利機構執行的模式開展碳足跡認證制度，實行“產品驗證+技術核查”的管理方式。建材行業應優先鼓勵企業推動碳足跡減量標示，依據同一計量方法，評價同一產品前縱向的減碳成果，進而推廣到基于相同功能單位、相同系統邊界的可比的不同企業間的橫向碳足跡絕對值標示，并配合政府制定相關激勵政策，促進企業的良性競爭，增強產品的環境附加值。

6.2 運作模式建議

國際實施的碳足跡與Ⅲ型環境聲明具有最高的相似度（見圖12），與環保標識和節能標識則有很大差異。

圖12 LCA GHG EPD 之間的關系圖

我國建材行業開展碳足跡認證，最迫切解決的是編制產品的碳足跡計算指導規范文件，鼓勵由政府支持并公告廠商、LCA專家和認證機構組成技術工作組，編制產品PCR，使碳足跡的計算有據可依，建立本土使用的、操作性強的建材產品碳足跡數據庫，為評價建筑物的碳足跡奠定基礎。

目前，建材行業開展碳足跡的主要障礙有：

（1）跨廠數據整合困難，難以核查；

（2）動態數據缺乏管理工具難做即時管理與回顧；

（3）數據無法進行標竿管理，沒有能力評價減量重點與效益程度；

（4）流程較復雜，生產線多，產品多，產品或流程排放難以追溯；

（5）排放量化，缺乏客觀的基準資料，難以落實執行。

為此，我們應采取如下措施：

（1）提供GHG排放與減量的驗證需求；

（2）提供產品能效與碳足跡量化數據資料庫；

（3）建立產品碳足跡量化規范系統；

（4）建議政府建立本土化的LCA核查資料庫，以提高碳足跡聲明的可信度。

（5）建立碳標志驗證制度，推廣碳標志產品宣傳，納入政府綠色采購。

7 展望

隨著國際間環境保護趨勢的演變，建材工業環境管理重點已由屬于末端處理的污染防治轉移到以全面預防和管控為主的行業減碳、清潔生產、環境管理以及綠色生產、綠色供應鏈、綠色產品等領域。未來，建材行業應在環境績效評價（EPE）、產品綠色設計（Eco-design）、生命周期評價分析（LCA）、碳足跡（Carbon footprint）、產品環境聲明（EPD）、企業環境報告書（CER/CSR）等方便加強技術研究與推廣，對于企業來說“沒有二氧化碳的排放數字，就沒法管理GHG排放，沒有正確的數據，更難以管理，”所以企業需要找到GHG排放源、需要確切的GHG排放數據、需要理解癥結產生原因，才能采取相應措施，減少GHG排放，實現行業內的可持續發展。

[1] 劉穎昊等，產品生命周期評價在鋼鐵行業中的應用和前景，環境工程，2008年2月第26卷第1期.

[2] 熊家晴等，建筑給水管生命周期能耗分析方法及應用，建筑科學，2008年4月第24卷第4期.

[3] 陳慶文等，中國陶瓷，2008 年第 44 卷 第 7 期.

[4] 王崢，鋁的生命周期評價研究.

[5] 殷仲海等，云南建，2001年5期.

[6] 呂耀平等，環境污染與防治，第24卷，第6期，2002年12月.

[7] 洪紫萍等，聚酯工業，第16卷第5期.

[8] 劉沐宇等，武漢理工大學學報，第29卷 第11期，2007年11月.

[9] 董世根等， 新型干法水泥生命周期環境影響評價，環境保護，2008.5.8.

[10] 陳紅等，幾種典型高分子材料的生命周期評價，第24卷 第3期，環境科學學報，2004年5月.

[11] 平板玻璃，陳文娟碩士論文.

[12] 袁保榮，乙烯生產的生命周期評價(ⅠⅡ)、化工進展，2006 年 第25卷，第 3、4期.

[13] 胡其穎，企業建立溫室氣體排放清單的方法，節能，2010年第3期，P4～P7.

[14] PAS2050：2008商品和服務在生命周期內的溫室氣體排放評價規范及使用指南，P53～P67.