商超行業塑料碳足跡評估

房圣恩，常志堅，程義君

（1.深圳市兩山環境科技有限公司，廣東 深圳 518000；2.中國電建集團中南勘測設計研究院有限公司，長沙 410000）

2021 年10 月，中共中央、國務院發布《關于完整準確全面貫徹新發展理念 做好碳達峰碳中和工作的意見》，對努力推動實現碳達峰、碳中和目標進行全面部署。碳足跡最初由生態足跡演變而來[1]，最早出現在英國，碳足跡雖然起源于生態足跡的概念，但有其特殊的含義。碳足跡也稱碳指紋和碳排量，它是指企業機構、活動、產品或個人通過交通運輸、食品生產和消費以及各類生產過程等引起的溫室氣體排放的集合[2]。塑料作為一種重要的化工材料，已經廣泛應用于經濟建設的方方面面，給人們生產生活帶來諸多便利的同時，也帶來巨大的環境問題。《“十四五”塑料污染治理行動方案》指出，要開展塑料污染全鏈條治理[3]。塑料行業碳足跡的評估直接影響企業的生產決策，引導低碳產品市場發展，有助于綠色經濟模式的推廣。申宸昊等[4]將塑料制品的生命周期劃分為原料、生產、分銷、傾倒、回收（處理）5個階段，并提出符合我國國情的減量化政策。

1 研究方法

1.1 計算方法選擇

目前，國內外碳足跡計算的常見方法主要包括投入產出法、全生命周期評估法以及《2006 年IPCC國家溫室氣體清單指南》所列的方法（簡稱IPCC 清單法）。投入產出法將經濟系統各部門間錯綜復雜的聯系用簡潔的數學模型反映出來，并在此基礎上編制出投入產出表。該方法主要通過編制投入產出表和建立相應的數學模型，反映初始投入、中間投入、總投入，中間產品、最終產品、總產出之間的關系，反映生產活動與經濟主體的關系，是一種比較成熟的經濟分析方法[5-6]。全生命周期評估法是一種自下而上的方法，可對材料構件與生產、規劃與設計、建造與運輸、運行與維護、拆除與處理全循環過程中物質能量流動的潛在影響進行綜合評價（社會效益、經濟效益和環境效益），它是一種從出生到消亡的路徑跟蹤方法。全生命周期評估法標準成熟，廣泛應用于產品或服務等微觀碳足跡計算，1997 年又被納入國際環境管理體系[7-9]。IPCC 清單法是聯合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）所提供的碳排放計算方法，主要從生產角度研究特定部門的直接排放。目前，國際上，主要部門的排放多釆用IPCC 清單法。由于生產工藝、技術水平等的差異，各國選取的排放因子往往不同。IPCC 給出不同生產工藝和不同國家的各種缺省排放因子，在沒有相關數據的情況下，可以直接采用其提供的相關數據[10-11]。

全生命周期評估法針對性更強，更能準確計算碳足跡，適合于微觀層面或小尺度（如產品、行業等）的碳足跡測算研究。將IPCC 清單法和全生命周期評估法相結合，就可以綜合利用兩者的優點，充分發揮全生命周期評估法的精確性，其適用于產品或者行業的碳足跡測算研究。本文主要分析商超行業塑料制品的全鏈條碳足跡，考慮數據收集的可行性和商超行業塑料制品碳足跡的影響因素，采用全生命周期評估法為主、其他方法為輔的組合方法進行評估。

1.2 邊界系統的確定

從產業全鏈條出發，塑料制品的生命周期可以簡單分為3 個階段，即生產加工階段、分銷使用階段和生命末期階段，考慮到項目數據收集以及碳足跡核算的可行性，制定邊界圖，如圖1 所示[12-13]。

圖1 商超行業塑料生命周期系統邊界圖

一是生產加工階段，包括進入生產階段的所有原材料的提取和加工以及直接生產過程。產品碳足跡評價納入下列過程：樹脂原料的生產與運輸相關過程；助劑生產相關過程；標簽、包裝材料的生產與運輸相關過程；能源的開采生產與輸送過程；水的供應過程；壓延、成坯、吹塑等產品生產直接相關過程。二是分銷使用階段，在此僅考慮產品的運輸過程。產品碳足跡評價納入下列過程：產品從加工廠到商超之間的運輸相關過程。以下過程不納入系統邊界：由商超到消費者之間的運輸、儲存及交通相關過程。三是生命末期階段，從產品廢棄后開始，到產品回歸自然或分配到另一產品的生命周期結束。產品碳足跡評價納入下列過程：由商超到中轉站之間的運輸、儲存及交通相關過程；產品從中轉站點到處理處置點之間的運輸相關過程；產品廢棄物的處置相關過程。

1.3 計算模型

生產加工階段，根據行業特點，結合現場調研結果，選取塑料袋、塑料杯和塑料薄膜包裝袋作為對象，根據式（1）計算CO2排放當量。分銷使用階段，主要考慮塑料產品從加工廠到商超之間的運輸相關過程，根據式（2）計算CO2排放當量。

式中：E1為生產加工階段的CO2排放當量，t；E2為分銷使用階段的CO2排放當量，g；Ai為第i種塑料制品的數量，t；Fi為第i種活動的碳排放因子；B為CO2排放折算系數；Q為車輛綜合燃料消耗量；S為車輛運輸距離，km，以生產企業到研究區域重點商超的距離為準；C為運送車次。

生命末期階段，主要計算四大部分，即商超到中轉站點的清運過程、中轉站點的運營、中轉站點到處置場所的轉運過程和最終處置。一是商超到中轉站點的清運過程。垃圾轉運使用的主要是電動勾臂車，根據式（3）計算塑料廢物轉運的CO2排放當量。二是中轉站點的運營。中轉站點運營的碳排放主要考慮電耗和水耗，根據式（4）計算垃圾轉運站的年碳排放總量。三是中轉站點到處置場所的轉運過程。主要考慮塑料產品從中轉站點到處理處置點的運輸相關過程，根據式（5）計算塑料廢物轉運的CO2排放當量。四是最終處置。塑料廢物的處理方式主要是異地焚燒和再生造粒。焚燒處理主要考慮塑料制品燃燒碳排放和綜合能耗，其中，綜合能耗包括電耗、水耗和其他資源消耗等。根據式（6）計算塑料焚燒處理的CO2排放當量，根據式（9）計算塑料再生回用的CO2排放當量。

式中：P1為商超到中轉站點清運過程的塑料廢物轉運碳排放當量，t；M1為商超到中轉站點清運過程的塑料廢物轉運量，t；K1為商超到中轉站點清運過程的單位能耗量，kW·h/t；F1為商超到中轉站點清運過程的碳排放因子，t CO2/（MW·h）；P為垃圾轉運站年碳排放總量，t CO2/a；W為轉運站垃圾轉運總量，t/a；Oi為轉運站噸垃圾第i種能源/材料的消耗量，kW·h/t 或t/t；Di為第i種能源/材料碳排放因子，kg CO2/（kW·h）或kg CO2/t；P2為中轉站點到處置場所轉運過程的塑料廢物轉運碳排放當量，t；M2為中轉站點到處置場所轉運過程的塑料廢物轉運量，t；K2為中轉站點到處置場所轉運過程的單位能耗量，L/t；F2為柴油碳排放因子，kg CO2/L；E3為塑料焚燒處理的CO2排放當量，t；I為塑料廢物的焚燒量，t；G為塑料廢物的碳含量比例；H為塑料廢物中礦物碳在碳總量中的比例；J為塑料廢物焚燒爐的燃燒效率；44/12 為碳轉換成CO2的系數；E綜為塑料焚燒處理過程的綜合能耗CO2排放當量，t；E替為替代發電減少的碳排放當量，t；M3為塑料廢物的處理量，t；B0為單位標準煤CO2折算系數；Q0為單位綜合能耗，t；E0為單位垃圾單獨發電的基準線排放量，t CO2/t；E4為塑料再生回用的CO2排放當量，t；M4為塑料廢物再生回用量，kg；F3為塑料廢物再生回用的碳排放系數。

1.4 清單分析

本次評估以深圳市大型商場超市的調研數據為基礎。塑料全生命周期管理主要涉及原料、生產、分銷、傾倒和回收（處理）等過程[14]，本次評估主要分為3 個階段，即生產加工階段、分銷使用階段和生命末期階段。經分析，塑料全生命周期足跡清單如表1所示。

表1 塑料全生命周期足跡清單分析

2 案例分析

本次案例分析以深圳市華潤萬家超市（龍華店）為主，碳足跡的計算年度為2021 年。通過前期調研數據及相關文獻查找，查閱標準規范，結合深圳市主管部門以往的統計數據，獲得案例計算的各項參數。

2.1 碳足跡計算

2.1.1 生產加工階段碳足跡計算

本次計算以塑料袋、塑料杯（盒）以及塑料薄膜為主。此次統計的塑料制品均為不可降解塑料材質，由于3 種塑料制品單位質量較小，同種塑料制品質量差異較小，所以每個塑料杯、塑料盒的質量均為0.05 kg，每卷連卷袋數量為300 個，每個塑料袋質量約為0.003 kg，每卷塑料薄膜質量為10 kg，各類塑料制品的數量由現場走訪調研獲得，其中塑料薄膜是以卷為統計單位。經計算，生產加工階段產生的碳足跡如表2 所示[15-17]。經合計，CO2排放當量為563.702 t。

表2 生產加工階段碳足跡核算結果

2.1.2 分銷使用階段

主要計算塑料制品從采購中心到超市的距離，按照每年2 次的采購次數計算。依據《營運貨車燃料消耗量限值及測量方法》（JT/T 719—2016）和《營運客車能效和二氧化碳排放強度等級及評定方法》（JT ∕T 1249—2019），車輛綜合燃料消耗量按照輕型貨車配型貨物進行計算，選取的車輛綜合燃料消耗量為15.2 L/100 km。分銷使用階段碳足跡計算結果如表3 所示。

表3 分銷使用階段碳足跡計算結果

2.1.3 生命末期階段

生命末期階段分兩部分來計算。第一部分為商超到處置場，主要考慮運輸環節和暫存環節的碳排放，主要依據運輸儲存的塑料廢物量來核算。據統計，垃圾總量為14.4 t，其中塑料廢物占比為17%，質量為2.448 t，中轉站點到處置場所的轉運量占塑料廢物的99%，質量為2.414 t。能耗量數據由主管部門統計獲得，排放因子采用《2019 年度減排項目中國區域電網基準線排放因子》規定的數值。生命末期階段第一部分碳足跡計算結果顯示[18-19]，商超到中轉站點清運過程的塑料廢物轉運量為2.448 t，能源消耗量為4.300 kW·h/t，碳排放因子為0.508 9 t CO2/（MW·h），CO2排放當量為0.005 4 t；中轉站點運營過程的塑料廢物轉運量為2.448 t，電能消耗量為3.790 kW·h/t，碳排放因子為0.508 9 t CO2/（MW·h），CO2排放當量為0.004 7 t，水資源消耗量為0.320 t/t，碳排放因子為0.001 t CO2/t，CO2排放當量為0.000 8 t；中轉站點到處置場所過程的塑料廢物轉運量為2.414 t，能源消耗量為2.9 L/t，碳排放因子為0.000 263 9 t CO2/L，CO2排放當量為0.001 8 t。

第二部分為末端處置，塑料廢物焚燒量為2.414 t，綜合能耗主要是水、電和其他資源的消耗，單位能耗量為5.98 kgce/t，標準煤CO2折算系數取2.54 t/tce，單位垃圾單獨發電的基準線排放量為0.225 t CO2/t，以上數據通過《2019 年度減排項目中國區域電網基準線排放因子》和研究文獻得來。塑料廢物的碳含量比例取85%，塑料廢物中礦物碳在碳總量中的比例取100%，塑料廢物焚燒爐的燃燒效率取95%，均來自《2006 年IPCC 國家溫室氣體清單指南》。利用計算模型，帶入相關參數，可得初始垃圾焚燒CO2排放當量為7.183 t，綜合能耗CO2排放當量為0.037 t，替代發電減少的CO2排放當量為0.543 t，塑料焚燒處理的CO2排放當量為6.677 t。此次計算涉及的超市垃圾可回收量為49.335 t，塑料廢物再生回用的碳排放系數取0.525 kg CO2/kg，經計算，可回收部分減少的碳排放當量為25.9 t，生命末期階段減少的碳排放當量}為19.223 t。

2.2 結果分析

本次碳足跡計算在已確定的邊界系統內進行，計算模型為通用公式，實證分析以華潤萬家超市為主體。經核算，生產加工階段碳排放當量為563.702 t，分銷使用階段為0.039 t，生命末期階段減少的碳排放當量為19.223 t，整個生命周期計算結果為544.518 t。從總量來看，各階段碳足跡情況相差甚遠，其中生命末期出現下降，主要原因是回收利用環節的碳減排。就單個階段的各組成部分而言，生產加工階段碳足跡主要來自原材料，以塑料薄膜為例，原材料碳排放因子為2.68 t CO2/t，生產過程碳排放因子為0.56 t CO2/t，來自原材料的碳排放是生產過程的4.8 倍，加緊研發節材環保的塑料袋替代品是當務之急；生命末期階段，商超到中轉站點清運過程和中轉站點的運營環節碳足跡幾乎一樣，中轉站點到處置場所部分相比其他部分碳足跡較小，焚燒處理環節焚燒排放是碳足跡的主要來源，遠大于綜合能源消耗帶來的碳排放，與生活垃圾碳排放的性質相符[18]，回收利用環節碳回收量超過焚燒碳排放量，說明實現塑料的回收利用是脫碳方案的一部分[20]。

3 結語

本文采用全生命周期評估法，同時輔以其他方法，構建商超行業塑料碳足跡計算模型，劃定核算邊界，并結合實例，得到商超行業塑料全生命周期的碳排放量及構成，為各個環節的碳減排提供參考。未來，要提高大眾的減塑降碳意識，從生產、消費、使用等環節入手，擴大宣傳，提高大眾對環境保護的認知度，激發公眾自覺參與環境保護；提高商超行業塑料廢物管理水平，完善管理制度，提高人員素質，建立廢棄物管理臺賬；不斷推進再生資源行業技術更新，提高企業的準入門檻，逐步規范行業秩序，創建塑料信用機制，創新塑料回收再利用機制；加強綠色能源的使用，選擇合適的低碳交通工具，逐步改變傳統能源消費結構，減少溫室氣體排放，有效保護生態環境；加快新材料、新工藝的研發，在限塑的大環境下盡快找出替代塑料的新材料。