基于全生命周期的秸稈家具產品碳足跡體系研究

顧 藝 陳 健 Gu Yi& Chen Jian

(1.2 同濟大學建筑與城市規劃學院，上海 200092)

基于全生命周期的秸稈家具產品碳足跡體系研究

顧 藝1陳 健2Gu Yi1& Chen Jian2

(1.2 同濟大學建筑與城市規劃學院，上海 200092)

對于我國當前經濟發展中，家具行業多提倡綠色經濟，以環保設計理念融入到家居家具產品生產中，可以降低環境危害影響，降低資源能耗，實現秸稈家具產業的可持續發展。研究秸稈家具產品碳足跡體系,以全生命周期方法為基礎，建立秸稈家具的碳足跡認證體系，可以有效衡量秸稈家具生產過程中排放溫室氣體含量，定量計算碳足跡，量化分析秸稈家具低碳評價指標,以優化提升整個秸稈家具產業技術進步。本文基于全生命周期法，根據碳足跡評估核算理論，以秸稈家具產品為案例，對其碳足跡體系進行分析評估。

秸稈家具；碳足跡；全生命周期；可持續發展

隨著我國氣候問題的影響，在家具生產領域，創新開發生產秸稈家具產品，不僅可以減少秸稈燃燒污染，也可以重復利用秸稈資源，降低二氧化碳排放，實現綠色經濟，且對秸稈家具產品進行“碳足跡”體系研究工作，衡量秸稈家具產品生產中排碳對氣候變化的影響，對于家具企業的節能減排有著重要的指導意義。

1 淺析秸稈家具產品

我國是一個農業大國，每年農作物的秸稈產量可達到7億多噸，基于當代資源環保意識，并且由于在農作物秸稈中富含礦物質，在家具制造行業中，采用秸稈替代木材原料，有效緩解我國森林資源短缺的困境。秸稈家具產品，就是在家具制造中以秸稈制成人造板，并以該秸稈產品設計制成現代家具。在綠色設計層面，秸稈家具核心思想就是要變廢為寶，在實際應用中，秸稈家具產品已顯現出巨大的環境社會經濟效益[1]。秸稈在生長過程中，吸收大量空氣中的二氧化碳,形成碳儲存,降低碳排放總量，對于家具產品質量提升有重要影響。針對秸稈家具產品是否低碳，是否能夠滿足家具的“綠色要求”，就應該秸稈家具產品進行科學的分析、評價方法，選擇合適的評價方法，對秸稈家具產品進行評價分析[2]。秸稈家具產品不僅可以滿足家具使用功能，同時采取秸稈結構的人造板替代木質材料的家具產品，秸稈中以異氰酸酯(MDI)樹脂為膠粘劑，秸稈家具產品充分利用可再生資源，是綠色無污染的新材料。

2 進行全生命周期秸稈家具碳足跡體系研究的必要性

2.1 碳足跡體系研究的必要性

產品碳足跡，針對某產品全生命周期中，對其原材料生產、分銷、使用、處置等階段，排放的各種溫室氣體(GHG)，如二氧化碳、甲烷、氮氧化物、氫氟碳化物、全氟化物、六氟化硫進行產品碳足跡體系研究。秸稈家具進行碳足跡研究，通過量化評估分析的方法，揭示秸稈終端家具產品含有的綠色屬性，是衡量低碳設計及產品改進的指標[3]。對于秸稈家具產品實施碳足跡認證，使家具行業采用節能環保技術,通過對秸稈家具產品碳足跡進行核算,家具生產企業可以了解秸稈家具產品在整個生命周期中的熱源排放,從而可以制定出相應的降耗減排計劃,促使家眷企業提高其生產效率，實施碳足跡體系檢查，可以很大程度上提高中國家具出口市場，減少資源消耗。

2.2 全生命周期必要性

生態足跡的概念基礎的碳足跡，在秸稈家具產品碳足跡體系研究中，由于不同企業生產工藝千差萬別，使得家具碳足跡核算過程出現弊端，故此基于全生命周期方法，在全生命周期方法中，對于秸稈家具產品碳足跡體系研究中，制定一個進度安排，預先計劃進度，識別和監控關鍵路徑，然后任務工作量，分資源，制定進度時序[4]。在全生命周期碳足跡探究中，可以對于其不確定的事件或情況，將會對項目目標產生不確定的影響，識別碳足跡體系研究中出、主要的風險，并且完成風險分類以后，接受風險，緩解和降低風險，規避風險，轉移風險[5]。家具產品碳足跡研究中，由于家具產品涉及材料品種多，生產過程復雜,企業標準化、機械化程度差別，因此，應該建設家具碳標簽認證制度,基于全生命周期開展碳足跡體系研究工作。

3 全生命周期下秸稈家具產品碳足跡體系研究步驟

通過計算分析碳足跡的方法，一直都是用來評價家具產品碳排放的有效辦法，可以通過對秸稈家具產品的全生命周期進行碳足跡評估，就可以為秸稈家具產品生產提出科學有效的減排方案，為提升產品質量提供參考依據。

3.1 啟動秸稈家具產品碳足跡研究項目

在碳足跡體系研究中，可以根據產品生產整個過程中的溫室氣體排放量，依據個人碳足跡、產品碳足跡以及企業碳足跡等多個角度，研究全生命周期產品碳足跡。同樣，在全生命周期碳足跡體系實際研究之中，啟動項目，設定目標，選擇產品，并且由產品供應商參與，開啟研究項目[6]。在碳足跡全生命方法研究中，有采取“自下而上”的模型，其主要就是以過程分析作為基礎進行項目分析；同時，還有一種“自上而下”模型結構，主要將產品生產的投入產出作為分析中的切入重點。建立生產流程圖，確定計算邊界，收集數據，計算碳排放量，檢驗不確定度（如圖1）。

圖1 過程圖

基于全生命周期項目研究，應用自底向上方法，細分待開發的秸稈家具產品碳足跡，直到可以將其每一個子任務，都能夠明確其開發工作量為止，然后可以把它們的工作量加起來，得到秸稈家具產品碳足跡的總工作量。該方法的優點是，可以提出各個部分估算的準確性，足以實現碳足跡體系研究需求。通過對各類秸稈家具產品中，假設采用一致的數據源作為邊界條件，比較分析其全生命周期的碳足跡差異，根據原料選擇等多角度減少GHG排放。由供應商參與，了解秸稈家具產品的全周期以及收集數據，由秸稈家具產品的制造企業以及秸稈人造板制造企業、物流企業共同參與，進行秸稈家具產品碳足跡體系研究工作。

3.2 構建秸稈家具產品碳足跡

這是第二階段,主要繪制過程圖，實施邊界審查，確定優先序，數據搜集，碳足跡計算，不確定性檢查[7]。采用過程分析法,即以過程分析為基本出發點,根據生命周期清單，應用過程分析全生命周期評價法，建立生命周期流程圖，盡可能將產品生命周期涉及原料列出，確定組織邊界與營運邊界，收集產品生命周期涵蓋所有物質排放因子，應是初級數據。

首先，繪制秸稈家具產品碳足跡圖，要知道在秸稈家具產品碳足跡的計算過程之中，應用碳足跡圖，可以根據其提供的計算起點，指導收集全生命周期數據，為計算秸稈家具產品的碳足跡提供參考（如圖2）。

圖2 碳足跡圖

對于全生命周期秸稈家具產品的碳足跡研究之中，可以采用商業生產到消費者的模式，以及集合商品評價，從秸稈家具產品原材料，通過秸稈家具產品制造、分銷、零售，到秸稈家具產品消費者使用，以及秸稈家具產品最終處置利用進行研究。

其次，確定秸稈家具產品碳足跡評價邊界定義基于全生命周期中，碳足跡系統邊界，確定秸稈家具產品碳足跡計算范圍，評估秸稈家具產品生命周期階段。其邊界為：秸稈板生產制造邊界，各階段運輸邊界，秸稈家具制造邊界，秸稈家具銷售邊界，生產余料邊界，秸稈家具回收處置邊界；可以應用估值的方式、行業數據以及搜索同類產品方式，確定好秸稈家具產品碳足跡的評價邊界范圍。

再有，就是進行秸稈家具產品原材料采集，在計算秸稈家具產品碳足跡中，需要活動水平數據和排放因子。由于秸稈家具產品會存在跨廠數據整合困難,難以動態管理；秸稈家具產品生產線多、產品多，排放量化基準資料缺乏,難以落實執行碳足跡核查數據收集工作。故此建設秸稈家具產品碳排放數據采集數據庫，合理選擇秸稈家具產品數據種類，提高秸稈家具產品全生命周期數據采集質量，將全生命周期這些數據轉換成溫室氣體排放量，存儲到數據庫中，進行收集整理。

3.3 評估計算全生命周期秸稈家具產品碳足跡

針對全生命周期碳足跡直接排放，將碳元素的燃燒視為完全燃燒，根據碳元素守恒法，計算CO2排放量，分析計算研究對象的全生命周期中的碳排放，計算碳足跡。秸稈家具產品碳足跡計算中，根據碳足跡“質量平衡”，在秸稈家具產品碳足跡評價邊界內，確保定義的輸入、輸出以及廢物流被計入，在全生命周期方法基礎上，計算每個子系統邊界碳排放。同樣，在計算全生命周期內秸稈家具的碳足跡時，可根據產品全生命周期的過程圖，根據產品的邊界子系統編號，逐步計算每項生命周期內活動的碳足跡范圍。計算秸稈運輸的排放量中，每次運輸的總排放量為200千克，每噸秸稈的排放量為10千克，每立方秸稈的排放量為16千克，可以對于其計算出的每個邊界排放量進行分析，計算碳足跡。

考慮秸稈家具產品在其全生命周期內的碳存儲，故此植物碳材料組成的秸稈家具產品，存儲碳在生長過程中，也會中從大氣中去除GHG，同時在一年內，秸稈家具加工制造過程中，可清除50%以上植物碳。秸稈家具碳足跡計算中，應該從全生命周期角度進行計算，秸稈家具產品碳足跡計算公式為：

其中，S為秸稈家具產品在其全生命周期內碳存儲量，計算秸稈家具產品碳足跡。同時，秸稈家具產品碳足跡體系研究中，也可以對全生命周期內的秸稈家具產品進行碳足跡不確定性檢查，通過碳足跡不確定檢查，最小化秸稈家具產品碳足跡計算不確定性，優化秸稈家具產品碳足跡計算模型，細化秸稈家具碳足跡計算過程，可以聘請專家評審碳足跡體系研究結果，優化秸稈家具產品碳足跡結果。

4 分析秸稈家具產品碳足跡體系研究結果

在秸稈家具產品碳足跡體系研究中，可以根據全局全生命周期的視角，評價秸稈家具產品碳足跡體系。能夠根據上面得到的秸稈家具產品碳足跡評價，計算秸稈家具產品的碳足跡，使研發秸稈家具企業能直觀全面的掌握產品生產碳含量，在其生命周期的各階段內GHG排放來源，從而強化家具綠色設計制造方法。

分析秸稈家具碳足跡影響因素,通過比較不同企業秸稈家具產品設計、材料選擇、結構形式、生產工藝、等因素,分析其對于產品碳足跡影響程度,強化秸稈家具降低碳排放的措施。產品碳足跡計算完成后,還需要對秸稈家具產品碳足跡整個過程進行檢查,對秸稈家具產品碳足跡計算中的不確定性，有利于秸稈家具產品企業真正認識到產品碳排影響,并優化秸稈家具產品生產流程,降低秸稈家具產品整個供應鏈中的二氧化碳排放量。對秸稈家具產品全周期中每個節點碳量進行統計,建立統一數據庫,核算碳足跡，降低秸稈家具產品成本,增強秸稈家具產品市場競爭力,提升秸稈家具產品質量。

5 結論

綜上所述，基于全生命周期方法，研究秸稈家具產品的碳足跡，可以給家具生產企業提供有效核算秸稈家具生產階段碳排放的方法，同時也可以更加直觀的使消費者了解產品生產過程中的碳排放量,從而促進綠色消費與企業綠色生產的互動，規范家具產品生產消費市場經濟，促使家具行業采用節能環保技術, 促進家具行業節能減排,從而使家具生產產業可以走上低碳的可持續發展道路，大力推廣應用秸稈家具產品，實現環保與節能的雙向經濟提升，具有使用研究價值。

（責任編輯：黃 炎）

[1]馬倩倩,盧寶榮,張清文.碳足跡評價及其在造紙行業的應用[J].中國造紙,2012,07(18)：41-42.

[2]范麗麗,祁憶青.秸稈板在家具方面的應用對策探析[J].家具與室內裝飾,2011,(10)：104-105

[3]年鶴,王曉敏.瓦楞紙箱生產碳足跡的計算方法與實例分析[J].家具與室內裝飾,2010,21(14)：56-57.

[4]劉韻,師華定,曾賢剛.基于全生命周期評價的電力企業碳足跡評估——以山西省呂梁市某燃煤電廠為例[J].資源科學,2011,06(34)：45-46.

[5]劉瑋,申黎明.基于產品碳足跡的秸稈家具綠色評價方法研究[J].家具與室內裝飾,2012,05(12)：34-32.

[6]千一凡,申黎明,黃瓊濤.秸稈板在板木結構美式床具中的應用[J].家具與室內裝飾, 2014,(07)：18-19

[7]計軍平,馬曉明.碳足跡的概念和核算方法研究進展[J].生態經濟.2011,12(04)：33-36.

Analysis of Carbon Footprint System in Straw-Furniture Based on Product Life Cycle

Nowadays,the concept of Green Design was appreciated in the furniture industry and the Design for Environment Protection,concept,also was adopted into the production of furniture, which could minimize the effect of environment pollution and reduce the energy consumption to develop sustainably the furniture industry in current economic development. Research on the carbon footprint system of the straw-furniture is based on the way of product life cycle. Establishing the certifi cation system of the carbon footprint could measure effectively the greenhouse gas emission from the production process of the straw-furniture ,calculate quantitively the carbon footprint and analyze quantitively the carbon evaluation index of the straw-furniture to improve the technology in straw-furniture industry.In this essay,the author made case analysis of the straw-furniture and evaluation about the carbon footprint system based on the product life cycle and the theory of calculating the carbon footprint.

Straw-Furniture; Carbon Footprint; The Product Life Cycle; Sustainable Development

TS664.01

A

1006-8260(2015)01-0026-02

上海市教育委員會“顧藝-2013年度上海高校中青年教師國外訪學進修計劃”項目；上海市教育委員會科研創新項目（編號：14YS117)