產品碳足跡評價中的生物碳核算研究

中圖分類號：X22文獻標志碼：A

Research on Biogenic Carbon Accounting in Product Carbon Footprint Evaluation

LiQingqing1，2，Chen Yunfeng3，Yang Denghui4 （1.Shanghai Electric Group Digital Technology Co.，Ltd.，Shanghai 2011O3，China; 2.Schoolof Environment Science and Engineering，Tongji University，Shanghai 2Oo092，China; 3.School of Fashion and Art Design，Donghua University，Shanghai 2Ooo51，China； 4.Shanghai Vecarbon Technology Co.，Ltd.，Shanghai 2Oooo3，China）

Abstract：BasedontherequirementsofISO140672O18“GreenhousegasesCarbon fotprintofproductsRequirementsandguidelines”，PAS220ll“Speiicaiofortessessmetoftelifeclegeesesessosofodsandserce”andoele vantliterature，tissudylarifsteoutingopeofiogenicarbonudingthempoaloundarisofupstream，dstream anddownstream，andtheoresponingcrboisson/remoalsorogencarbonstoage，withdetailedanalysisondladeis sions/storageForthepartsinvolvingplntgroth，thenetphotosntheticateisfiedfromananalaccoutingscaletodailycalcu lation，whichisoresuitablefortemicrobehaviorofprodutcarbnfotprintevaluationForteissos/remoalsofchartn theupstream，mdstreamnddowstream，typicalseariosininaarelistedalogiththecorspodingaccoutingdsfor carbonemisios/rmoalsndrtesseariosTssudfilgapofbgencarbaotinproucrbofoprst

Keywords：product carbon footprint assessment；LCA；biogenic carbon；delayed emissions

前言

氣候變化是當前全人類共同面對的重要議題之一，碳排放的核算是開展碳管理工作的重要抓手。

從微觀角度來看，對同一款產品的碳足跡核算結果不盡相同，一些細節如產品碳足跡中的生物碳等，相關標準中尚未有明確的核算方法與規則。中國于2023年發布的《國家發展改革委等部門關于加快建立產品碳足跡管理體系的意見》指出：“加快提升中國重點產品碳足跡管理水平，促進相關行業綠色低碳轉型，積極引導綠色低碳消費，助力實現碳達峰碳中和目標”[1]。Liu等[2]將麻纖維紡織品全生命周期模塊化，并分析了產品的碳排放和清除特征，討論了產品使用和廢棄階段的延遲排放作用。Li等[3]指出要明確羊毛的碳儲存和碳轉移機制。畢延強[4]探究了天然纖維產品碳儲存可作為碳抵消核算的時間邊界。Lao等[5]將原料的生物碳儲量和產品的延遲排放納入考量。文章研究在政策背景下以中國產品作為研究對象，對產品碳足跡評價中的生物碳核算進行研究。

1生物碳涵義與報告要求

根據I SO14067^[6] 對生物碳的定義，生物碳是指來源于生物質的碳，而生物質是一種生物源性材料，包括有機物質（活的和死的），例如樹木、作物、草、樹垃圾、藻類、動物、肥料和生物來源的廢物，不包括埋在地質構造中的材料和轉化為化石材料的材料以及泥炭。

根據IS014067中對碳足跡評價的要求，報告中與生物質相關內容分為兩個部分—生物碳排放/清除和生物碳儲存。前者應當計入碳足跡評價報告[7-8]，后者不計人，但需要計算且披露。

關于生物碳排放/清除，為深入研究與核算碳足跡評價中的生物碳相關時間與空間邊界，文章研究參考鋼鐵EPD（Environmental Product Declaration，環境產品聲明）平臺發布的《普通鋼鐵產品及特殊鋼產品PCR（Productcategoryrules，產品種類規則）》[9]，將產品生命周期分為上中下游三部分。中國產品涉及的生物質來源主要有植物生長（上游、中游）、生物質燃燒（中游）等。植物生長屬于上游活動，是指植物在生長過程中，在光合作用和呼吸作用的共同影響下形成的碳吸收作用。評價期內的植物生長屬于中游活動。生物質燃燒屬于中游活動，主要包括以下三類，一是農作物秸稈及木屑等農業廢棄物及農林產品加工業廢棄物；二是薪柴和由木材加工而成的木炭；三是人畜和動物糞便。居民生活用的省柴灶、傳統灶等爐灶，燃用木炭的火盆和火鍋以及牧區燃用動物糞便的灶具，工商業部門燃用農業廢棄物、薪柴的炒茶灶、烤煙房、磚瓦窯等是這一過程的主要排放源。產品中的生物碳儲存的延遲排放/儲存（延遲排放導致的儲存量下降）則包含產品的使用和廢棄階段，也是產品中產生生物碳儲存的主要階段。其中廢棄物中所含的生物質材料（如紙張、食品和木材廢棄物）燃燒產生的二氧化碳排放，是生物成因的排放。

2產品中的生物碳儲存核算

2.1 核算邊界

ISO14067是國際標準化組織（ISO）制定的標準，旨在量化和溝通產品生命周期內的溫室氣體排放。標準涵蓋了產品碳足跡的計算方法、報告規范，以及數據透明性與一致性要求，可促進企業與消費者在低碳決策中的有效溝通和行動。根據ISO14067（6.4.9.8節，figure3），產品碳足跡核算中生物碳相關內容及是否計入碳足跡見表1。

2.2排放/清除的計算

2.2.1 搖籃到大門

2.2.1.1 上游

上游的植物生長，是碳的凈吸收（/排放），同時納入了光合作用和呼吸作用，此部分難以剝離。核算方式可通過實測根據下式計算：

式（1）中， W_co2 為凈光合速率，單位為 gCO₂ ·m^-2?d^-1 P_i 指初測點的瞬時光合速率， P_i+1 為下一測點的瞬時光合速率，單位為 umol?m^-2?s^-1 ，可以采用光合速率測定系統進行測試； t_i 為初測點的瞬時時間， t_i+1 為下一測點的時間，單位 為測試次數，3600指每小時為 3600s，1000 指 1mmol 為 通常碳足跡評價時間單位為年或季度，可根據日凈光合速率核算評價期內的生物量。

如果不具備上述實測條件，可以根據生物量方程法基于生物量和含碳率進行核算，核算方式可根據下式：

式（2）

式（2）中， CF_biogenic 為生物質材料中的生物碳儲存，單位為 kgCO₂e;C_biogenic 為植物生長的碳儲量，單位為 kgC;Y 為單株生物量，單位為 kg（kgd.m.） ，其中d.m.意為干物質； C_f 為含碳率，單位為 kgC/kg;44/12 為碳和二氧化碳的轉換系數。

其中，喬木林有很大的碳匯潛力，喬木林的生物量的核算方式參見溫室氣體自愿減排項目方法學造林碳匯[10]

此外，如果上述均不可行，可以采用排放因子法。一般用產品質量乘以各數據庫的因子。

2.2.1.2 中游

中游的排放主要包括評價期內的植物生長凈吸收（/排放）以及評價期內生物質燃燒（供熱和供電）、秸稈還田、畜牧和家禽養殖以及厭氧處理等。評價期內的植物生長凈排放可以根據式（1）、式（2）以及排放因子法計算。其他常見場景的計算如下：生物質燃燒主要排放 CO₂，CH₄ 和 N₂O ，排放量核算方式見省級溫室氣體清單指南公式1.4。秸稈燃燒的CO₂ 排放同式（1）。秸稈還田會引起 N₂O 排放見省級溫室氣體清單指南公式3.6。 GWP_N20 為氧化亞氮的全球變暖潛勢值，取267。畜牧與家禽養殖過程中涉及到動物腸道發酵和糞便管理產生的排放，其中前者占比 72.327% ，核算方式見省級溫室氣體清單式3.9。 GWP_CH4 為甲烷的全球變暖潛勢值，取 27.9 。

2.2.2 搖籃到墳墓

2.2.2.1 上游和中游

該階段的核算方式與搖籃到大門的上游和中游一致。

2.2.2.2 下游

搖籃到墳墓包括產品的使用以及廢棄階段，對應的延遲排放系數核算方式可根據如式（3）所示：

CF_{delayedemission}=CF_storage×FW

式（3）中， CF_{delayedemission} 為產品的延遲排放，單位為 kgCO₂e;CF_storage 為產品中的碳儲存，單位為kgCO₂e;FW 為延遲排放因子，無量綱。

在碳足跡評價中，使用或廢棄階段超過10年，需披露產品中的生物碳儲存。根據排放是否為一次性排放， FW 計算方式如式（4）所示：

式（4）中， t₀ 為產品形成和排放開始年份相差的年數， X_i 為每次發生排放的年份 χ_i 內所排放的碳占產品生物碳的比例， i 為排放發生的年份，單位均為年。

其中非一次性排放包含兩種情況，線性排放或間歇性排放，即排放開始后產品中生物碳每年排放的比例相同或不相同。

2.3 生物碳儲存

在計算生物碳儲存時，根據時間邊界的不同，分為\"搖籃到大門”和\"搖籃到墳墓”。

2.3.1 搖籃到大門

在搖籃到大門的時間邊界內不包含產品的使用和廢棄階段，生物碳儲存沒有損失。而核算產品中的生物碳儲存，通常需要測出產品中的干物質質量和含碳量，核算方式見式（2）。

2.3.2 搖籃到墳墓

由于產品在從搖籃到墳墓的時間邊界內包含產品的使用和廢棄階段，該階段生物碳儲存會涉及到產品的延遲排放，因此產品中的生物碳儲存核算方式如式（5）：

式（5）中， CF_storage 為產品形成時的碳儲存，單位為 kgCO₂e ，核算方式基于式（2）； FW 為延遲排放因子，無量綱。

3結論

通過對ISO14067、PAS2050以及省級溫室氣體清單編制指南和其他相關文獻的討論與分析，文章研究首次開創性地厘清了ISO14067的生物碳的核算范圍和方法，包括上中下游的時間邊界以及對應的碳排放/清除或生物碳儲存內容，并重點對延遲排放/存儲進行了詳細的分析；對涉及植物生長的部分，將凈光合速率從年度核算尺度精細化為按天計算，更適合產品碳足跡評價這一微觀行為；對上中下游每個部分的排放/清除，列舉了中國典型情景以及對應情景下的碳排放/清除核算方法。

參考文獻：

[1]中華人民共和國中央人民政府.國家發展改革委等部門關于加快建立產品碳足跡管理體系的意見[EB].2023[2024-04-30].

[2]LIUJ，LIX，ZHUL，et al.Discussion on key issues of carbon footprint accounting for bast fiber textiles[J].Science of The Total Environment，2023，897：166272.

[3]LIX，LI X，SUNL，et al.Discussion on key issues of carbon footprint accounting for wool products[J/OL].Journal of CleanerProduction，2024，445：141336.

[4]畢延強.天然纖維紡織產品生命周期碳儲存核算方法及應用研究[D].上海：東華大學，2023.

[5]LAOWL，LIWG.Comparative carbon footprint estima tion of three types of wooden door：A case study from China[J]. Journalof CleanerProduction，2023，433：139745.

[6]ISO.ISO 14067：2018Greenhouse gases-Carbon footprint of products-Requirements and guidelines for quantification[S]，2018.

[7]TOGETHERFOR SUSTAINABILITY.化工行業產品碳 足跡指南[R].https：//www.tfs-initiative.com/how-we-doit/scope-3-ghg-emissions，2022.

[8]NORSUS.A review of standards and frameworks for reportingof biogenic CO₂ .Open version[J].2022.

[9]鋼鐵行業EPD平臺.普通鋼鐵產品及特殊鋼產品PCR[R].鋼鐵行業EPD平臺， 2022[2024-04-26]

[10]中華人民共和國生態環境部.溫室氣體自愿減排項目方法學造林碳匯[R/OL].（2023-10-24）[2024-04-22].