造紙法煙草薄片產品碳足跡分析及減碳策略研究

摘要： 依據ISO 14067： 2018 《溫室氣體——產品碳足跡量化要求和指南》，利用Simapro軟件，對造紙法煙草薄片產品進行碳足跡評價。結果表明，生產階段能源消耗是碳排放的主要來源，占比74. 1%；其中，電力消耗貢獻的碳排放最多，占比70. 6%，故造紙法煙草薄片產品碳足跡主要來自電力消耗。因此，提高綠色電力的使用比例是降低產品碳足跡的重要路徑。利用Simapro軟件構建的模型推算，當生產過程中使用20%的綠色電力，單位產品碳足跡相較未使用綠色電力時下降了10. 5個百分點，具有較好的減碳效果。研究進一步表明，提高能源利用效率、優化工藝、協同產業鏈等減碳策略，均有助于進一步降低造紙法煙草薄片產品的碳足跡。

關鍵詞：造紙法；煙草薄片；碳足跡；減碳

中圖分類號：TS7 文獻標識碼：A DOI：10. 11980/j. issn. 0254-508X. 2025. 02. 013

隨著全球氣候變暖的情況日益加劇，控制碳排放已經成為國際社會的共識［1］。煙草行業作為國民經濟的重要組成部分，其生產過程中的碳排放也受到嚴格審視。煙草薄片產品在卷煙生產中應用廣泛，其能夠有效提高煙葉利用率、降低卷煙生產成本。

近年來，國內外學者陸續對鋼鐵、石化、紡織、風電、造紙、家具、家電、有機材料等多個行業的產品進行了碳足跡相關研究[2-9]，為各行業產品生產過程的碳排放控制提供了良好的數據支撐［10］。近年來，國家煙草專賣局連續出臺“雙碳”相關政策，印發《煙草行業“十四五”綠色低碳循環發展工作方案》《關于煙草行業做好碳達峰、碳中和的實施意見》等，把“雙碳”工作列為煙草行業的重點轉型方向，提出了煙草行業的減排目標，內容包括：到2025年萬元工業增加值二氧化碳排放比2020年下降20%， 到2030 年萬元工業增加值二氧化碳排放比2005年下降80%以上，全面推行清潔生產，大力推動節能減排，加強資源綜合利用等。由此可見，未來對碳排放控制的要求會越來越高，深入研究煙草薄片產品碳足跡并尋求減碳路徑，具有非常重要的意義。

1 造紙法煙草薄片產品碳足跡分析

目前，常見的碳足跡核算方法有生命周期評價（LCA） 法、碳夾點分析法等。LCA 法能夠全面且系統地評估產品從原材料獲取[11]、生產加工、運輸、使用到廢棄處理整個生命周期內的能源消耗和溫室氣體排放。因此，本研究選擇LCA法針對煙草薄片產品進行碳足跡分析。

1. 1 功能單位

本研究在滿足可測量、與產品系統的輸入輸出數據直接相關的要求下[12]， 選擇1 t 煙草薄片為功能單位。

1. 2 數據收集

1. 2. 1 初級活動水平數據

本研究計算中收集到的所有活動數據，均來源于某企業實際生產現場。具體內容包括：煙梗、煙末、纖維板、碳酸鈣、殼聚糖等原材料的使用量，煙葉箱、M型卷膜袋（PE）、出口專用打包帶（PP材料）等包裝材料消耗量，上游運輸過程的距離和交通工具載質量，電力、天然氣等生產階段能源消耗量，以及一般固體廢棄物和廢水處理量等。

1. 2. 2 次級數據

次級數據指不針對具體產品的外部測量，是一種對同類過程或材料的平均或通用測量（如行業協會的行業報告或匯總數據）。本研究計算的次級數據，主要從Ecoinvent（v3.8） 等生命周期清單數據庫、相關文獻和報告證書中獲得。

1. 2. 3 取舍原則

本研究采用的取舍原則以各項原材料投入占產品質量或過程總投入的質量比為依據，具體規則如下。

1） 普通物料質量lt;1%產品質量時，以及含稀貴或高純成分的物料質量lt;0.05%產品質量時，可忽略該物料的上游生產數據，總忽略物料質量不超過5%。

2） 大多數情況下，生產設備、廠房、生活設施等可以忽略。

3） 在選定環境影響類型范圍內的已知排放數據不應忽略。

由于消耗品及原料的包裝為非實質性貢獻，故不在數據收集范圍內。

本研究所有原輔料和能源等消耗均關聯了上游數據，部分消耗的上游數據采用近似替代的方式處理。

1. 3 系統邊界

本研究采用從搖籃到大門的評價方法，對造紙法煙草薄片產品的碳足跡進行分析。該分析覆蓋以下2個階段。

1） 原材料采集階段：包括煙葉種植、收獲以及運輸過程中的碳排放，及其他原輔材料獲取、運輸過程中的碳排放。

2） 生產加工階段：涉及煙草薄片的加工、干燥、切割等過程中的能源消耗和廢棄物排放。

根據項目的生產工藝流程，結合1.2 中的取舍原則，繪制了本研究造紙法制煙草薄片產品的系統邊界圖，如圖1所示。

1. 4 碳足跡計算

產品碳足跡的計算公式是整個產品全生命周期中所有活動的所有材料、能源和廢棄物乘以其排放因子后再加和，如式（1）所示。

PCF =Σi = 1，j = 1n Pi·Qij·GWPj （1）

式中，PCF為產品碳足跡；P 為活動數據；Q 為排放因子；GWP為全球增溫潛勢值；i 表示系統邊界內各功能單位（聲明單位） 中的第i 種活動；j 表示與第i 種活動相關的第j 種溫室氣體。

利用碳足跡專業分析軟件Simapro進行數據計算，建立造紙法煙草薄片生命周期評價科學完整的計算程序。

利用Simapro系統建立各個過程單元模塊，輸入各過程單元的數據參數，通過連接各過程單元的關系變量等操作，進行清單分析。另外，數據計算過程還涉及分配程序處理，首先，能源生產過程中能源消耗及環境排放需分配至不同過程單元；其次，廢水處理過程中廢水污染負荷分配至不同過程單元[12]。本研究根據產品與系統的物理關系（如基于產品質量或產品數量占比、運輸過程基于產品質量或體積占比等），進行分配。

本研究計算過程涵蓋了原輔材料消耗、包裝材料消耗、上游運輸、生產階段能源消耗和廢棄物處理階段，碳排放因子的選取依據Simapro 系統自帶的數據庫，選擇IPCC 2021 GWP100 方法，計算得到造紙法煙草薄片產品碳足跡的清單結果，如表1所示。

1. 5 數據分析

1. 5. 1 不同過程單元碳足跡貢獻率分析

結合碳足跡清單結果，對利用造紙法生產1 t煙草薄片的不同過程單元的碳足跡貢獻進行研究，各過程單元碳足跡貢獻率如圖2所示。從圖2可以看出，生產階段能源消耗是碳排放的最主要來源，占比達74.1%，這是由于生產過程中設備運行需要消耗大量的電力和熱力，如蒸煮、干燥等工序耗能巨大。碳排放的來源其次是原輔材料消耗，碳排放量占比為15.8%，數值不大，這主要是因為煙末、煙梗等原材料自身含碳量相對較低且獲取過程能源消耗較少。上游運輸的碳排放量占比最小，為0.92%，這是因為上游運輸的碳排放量取決于運輸距離、運輸方式及產品包裝質量等因素，本研究所采用的主要原料、包裝材料大多數為本地及周邊供應商，因此上游運輸的碳排放量較小。

1. 5. 2 生產階段能源消耗碳足跡貢獻率分析

從1.5.1 可知，生產階段能源消耗的碳排放占比最大，結合碳足跡清單結果，對該過程單元做進一步分析，結果如圖3所示。由圖3可知，生產1 t煙草薄片產品的生產階段能源消耗的碳排放主要來源于電力，占比達70.6%。

綜上所述，造紙法煙草薄片碳足跡主要來自電力消耗。

1. 5. 3 碳排放類型占比分析

根據《溫室氣體核算體系：產品生命周期核算和報告標準（2011年版）》和《溫室氣體——產品碳足跡量化和信息交流的要求與指南》（ISO/TS14067：2018），產品碳足跡組成包括化石碳排放、生物碳排放和土地利用變化碳排放，其中化石碳排放主要來自于非生物基材料（如化石能源） 的溫室氣體排放，生物碳排放來源于生物材料燃燒或降解等過程中釋放的CO2、CH4和N2O等溫室氣體，而土地利用變化碳排放是土地利用的需求導致土地碳儲量改變，包括由一種土地利用類別轉變為另一種類別，或在同一類土地利用類別內的轉變所產生的溫室氣體排放。

結合碳足跡清單結果，對造紙法煙草薄片碳足跡的碳排放類型占比進行研究，結果如圖4 所示。由圖4可知，在造紙法煙草薄片生產過程中，化石碳排放占主導，占比高達99.4%，這可能是由于在上游原料、煙草薄片生產過程中，均普遍使用到了電力、熱力等，消耗了基礎能源。

2 造紙法煙草薄片碳足跡減碳措施探討

結合造紙法煙草薄片的生產工藝，研究國內外造紙、煙草行業的減碳措施，并借鑒其他行業的減碳策略，從能源管理減碳、工藝優化減碳、產業鏈協同減碳3 方面對造紙法煙草薄片碳足跡的減碳措施進行探討。

2. 1 能源管理減碳

2. 1. 1 增加綠色電力使用比例

由1.5.2 分析可知，造紙法煙草薄片碳排放主要來自電力消耗。因此，提高綠色電力的使用比例是降低造紙法煙草薄片碳足跡的重要路徑。企業可以在廠房屋頂安裝太陽能光伏發電系統，利用太陽能提供部分電力，降低因電力消耗產生的碳排放量；還可以探索利用生物質能，如利用煙草廢料進行生物質發電或供熱，實現煙草生產過程中的廢棄物資源化利用，進一步降低碳排放；此外，也可以通過購買綠電、綠證等方式來改善能源消耗的現狀。

本研究對使用20%綠色電力的場景進行研究分析，利用Simapro 軟件構建模型，測算減碳效果如圖5所示。由圖5可以看出，采用綠色電力可以達到一定的減碳效果，通過將20%的電力消耗替換為綠色電力，單位產品的碳排放下降了10.5個百分點。

2. 1. 2 提高能源利用效率

從生產階段能源消耗導致的碳排放量和碳排放類型占比的分析均可以看出，能源消耗是造紙法煙草薄片產品碳足跡的主要來源，通過多種方式提高能源利用效率，減少能源消耗，可以有效降低造紙法煙草薄片的碳足跡。首先，對生產設備進行升級改造，采用新型節能設備替換老舊設備，如將傳統的電機更換為高效節能電機，可提高電機的運行效率，降低電力消耗。其次，建立智慧能碳系統，實時監測和分析企業內各設備的能源消耗情況，根據生產需求及時調整能源分配，如在生產低負荷時段，自動降低部分設備的運行功率或關閉不必要的設備，從而避免能源浪費。

相比增加綠色電力使用比例的方式，提高能源利用效率需要綜合考慮技術、場地、成本、人員等各方面因素，因此，對于造紙法煙草薄片生產企業建議優先考慮增加綠色電力使用比例來降低碳足跡。

2. 2 工藝優化減碳

2. 2. 1 改進現有生產工藝參數

造紙法生產煙草薄片時，蒸煮工序的反應溫度、反應時間和化學藥劑用量均會對產品碳足跡產生影響。這是因為較低的反應溫度和較短的反應時間減少了蒸汽的消耗量，而精準的化學藥劑用量避免了因藥劑過量使用而增加的處理成本和能源消耗。因此，可以通過深入研究現有生產工藝，優化關鍵參數來降低碳排放量。適當降低蒸煮反應溫度、縮短蒸煮反應時間并精準控制化學藥劑用量，在不影響產品質量的前提下，能夠減少能源消耗，從而降低生產加工環節的碳排放量。

2. 2. 2 探索新型低碳生產工藝

目前，煙草行業內正在積極探索新型低碳生產工藝，如超臨界流體萃取技術在煙草薄片生產中的應用研究等。超臨界流體具有獨特的理化性質，在萃取煙草有效成分時，能夠在較低溫度和壓力下進行，相比傳統萃取工藝，可大幅降低能源消耗。此外，部分企業正在研發基于生物酶解技術的煙草薄片生產工藝，利用生物酶分解煙草原料中的大分子物質，減少化學藥劑的使用和能源消耗，從而降低碳排放量。雖然這些新型工藝目前仍處于研發或試點階段，但其具有廣闊的應用前景。造紙法制煙草薄片生產企業可以對新型低碳工藝持續關注和研究，條件成熟的情況下可以進行小范圍試驗，探索降低自身產品碳足跡的同時，也為行業的綠色低碳可持續發展貢獻力量。

2. 3 產業鏈協同減碳

2. 3. 1 上游環節減碳合作

造紙法煙草薄片生產企業可與上游原材料供應商加強合作，共同推動減碳行動。一方面，鼓勵供應商采用低碳種植方式，減少化肥農藥的使用，降低煙草種植環節的碳排放。如推廣有機肥料的使用，采用生物防治病蟲害技術代替化學農藥。同時，積極鼓勵上游供應商開展產品碳足跡計算，為造紙法煙草薄片碳足跡計算提供更加精確的數據支撐。另一方面，優化原材料運輸方式，采用聯合運輸、集裝箱運輸等高效運輸模式，減少運輸過程中的碳排放量。同時，企業可以與供應商建立長期穩定的合作關系，減少原材料采購的中間環節，降低運輸距離和運輸次數，從而降低碳排放量。

2. 3. 2 下游環節減碳聯動

因數據獲取等原因，本研究的碳足跡計算和分析未包含下游環節，但從產品全生命周期碳足跡的角度來看，與下游企業協同減碳也是節能減排的重要一環，對行業整體的綠色低碳轉型升級具有重要意義。在產品包裝環節，采用輕量化、可回收的包裝材料，減少包裝廢棄物的產生和處理過程中的碳排放。在產品運輸環節，與下游企業共同規劃物流配送路線，采用集中配送、多式聯運等方式，提高運輸效率，減少運輸里程和運輸工具的空載率，從而降低運輸環節的碳排放量。此外，在產品使用環節，通過與下游企業合作，開展消費者教育活動，倡導文明吸煙、減少煙草浪費，從消費端減少煙草薄片的全生命周期碳足跡。

綜上所述，造紙法煙草薄片的生產企業，可以結合自身情況選擇上述減碳措施中的幾種方式協同使用，來進一步降低產品碳足跡。

3 結論

3. 1 造紙法生產煙草薄片的碳排放，主要來源于生產階段的能源消耗，占比達74.1%；而在生產階段能源消耗中，電力消耗占比最大，為70.6%。故造紙法煙草薄片碳排放主要來自電力消耗，提高綠色電力的使用比例是降低產品碳足跡的重要路徑。

3. 2 對造紙法煙草薄片生產過程中使用20%綠色電力的場景進行建模計算；結果表明，單位產品碳排放下降了10.5個百分點，具有較好的減碳效果。提高能源利用效率、優化工藝、協同產業鏈等減碳策略，有助于進一步降低造紙法煙草薄片的碳排放。

隨著科技進步和環保要求提高，造紙法煙草薄片行業在減碳方面機遇與挑戰并存。未來，新型綠色化學合成技術有望應用于煙草薄片生產，提升效率并降低碳排放。同時，清潔能源技術（如氫能） 的發展將為該行業提供更多深度脫碳選擇。此外，產業鏈各環節將加強協同合作，實現從煙草種植到消費的全生命周期低碳管理，推動行業綠色低碳可持續發展，助力應對氣候變化。

參考文獻

［1］ 曾 杰， 俞海勇， 顏偉國， 等. 基于生命周期理論的建筑衛生陶瓷碳足跡研究［J］. 硅酸鹽通報，2014，33（1）：54-58.

ZENG J， YU H Y， YAN W G， et al. Carbon footprint of buildingand sanitary ceramics according to life cycle theory［J］. Bulletin ofthe Chinese Ceramic Society， 2014， 33（1）： 54-58.

［2］ 張 玥， 王讓會， 劉 飛. 鋼鐵生產過程碳足跡研究——以南京鋼鐵聯合有限公司為例［J］. 環境科學學報， 2013， 33（4）： 1195-1201.

ZHANG Y， WANG R H， LIU F. Carbon footprint on steel manufac?turing process—A case study of Nanjing Iron amp; Steel Union CompanyLimited［J］. Acta Scientiae Circumstantiae， 2013， 33（4）： 1195-1201.

［3］ 田 濤， 韋桃平， 王北星. 石化產品全生命周期碳足跡評價研究［J］. 石油石化綠色低碳， 2016，1（2）：12-18.

TIAN T， WEI T P， WANG B X. Carbon footprint assessment on pet?rochemicals life cycle［J］. Energy Conservation and Emission Re?duction in Petroleum and Petrochemical Industry， 2016，1（2）：12-18.

［4］ 盧 安. 基于LCA的服裝產品碳足跡評價研究［J］. 紡織導報，2013（2）： 15-18.

LU A. Research on carbon footprint assessment of apparel based onLCA［J］. China Textile Leader， 2013（2）： 15-18.

［5］ YAN Y， WANG C X， DING D， et al. Industrial carbon footprint ofseveral typical Chinese textile fabrics［J］. Acta Ecologica Sinica，2016， 36（3）： 119-125.

［6］ JI S Y， CHEN B. LCA-based carbon footprint of a typical wind farmin China［J］. Energy Procedia， 2016， 88： 250-256.

［7］ 符永高， 萬 超， 趙 新， 等. 基于生命周期的家電產品碳足跡計算方法研究［J］. 日用電器， 2014（11）： 50-54.

FU Y G， WAN C， ZHAO X， et al. Research on computing methodfor carbon print of the home appliances products based on life cycleassessment［ J］. Electrical Appliances， 2014（11）： 50-54.

［8］ 王志慧， 王洪濤， 黃 娜， 等. 紙塑鋁復合包裝材料的碳足跡評價與認證［J］. 環境科學研究， 2012， 25（6）： 712-716.

WANG Z H， WANG H T， HUANG N， et al. Carbon footprint as?sessment and certification of Al-PE-Pa complex package［J］. Re?search of Environmental Sciences， 2012， 25（6）： 712-716.

［9］ DAYARATNE S P， GUNAWARDANA K D. Carbon footprintreduction： A critical study of rubber production in small and mediumscale enterprises in Sri Lanka［J］. Journal of Cleaner Production，2015， 103：87-103.

［10］ 李 斌， 魏可承， 易錦滿， 等. 基于生命周期評價的卷煙碳足跡分析［J］. 煙草科技， 2017， 50（6）： 68-72.

LI B， WEI K C， YI J M， et al. Analysis of carbon footprint of ciga?rette based on life cycle assessment［J］. Tobacco Science amp; Tech?nology， 2017， 50（6）： 68-72.

［11］ 佟 歡， 劉洋洋. 人工智能技術在減少紡織服裝行業碳排放中的發展與應用［ J］. 印染， 2024（6）： 89-95.

TONG H， LIU Y Y. Development and application of artificial intel?ligence technology in reducing carbon emissions in the textile andapparel industry［J］. Dye Finis， 2024（6）： 89-95.

［12］ 趙國杰， 游亞杰， 黃起帥. 基于生命周期評價的瓦楞原紙產品碳足跡評價［J］. 中國造紙， 2021， 40（8）： 40-44.

ZHANG G J， YOU Y J， HUANG Q S. Carbon Footprint Assess?ment Method of Corrugated Medium on Life Cycle Assessment［J］.China Pulp amp; Paper， 2021， 40（8）： 40-44.

（責任編輯：魏琳珊）