纺织服装原材料阶段碳足迹评价及碳减排措施--以棉花为例.pdf
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1、纺织服装原材料阶段碳足迹评价及碳减排措施纺织服装原材料阶段碳足迹评价及碳减排措施 以棉花以棉花为例为例姚蕾【摘【摘 要】要】纺织服装产品的碳足迹研究一直以来多集中在对工业加工环节的探讨,对其原材料的获取阶段的碳足迹研究则相对较少.作为产品的全生命周期碳足迹的探讨,原材料阶段的碳足迹也应该加以重视.鉴于棉纤维是我国产量最大的天然纤维,重点探讨棉纺织品原材料-棉纤维的碳足迹,在理解生命周期评价理论的基础上,基于 PAS2050 指南规范,确定棉花获取的碳足迹评价,在界定系统边界的前提下,给出了各环节碳足迹的计算方法,最后,提出纺织服装产品原材料阶段的碳减排措施.【期刊名称】【期刊名称】天津工业大学
2、学报【年【年(卷卷),),期】期】2014(000)001【总页数】【总页数】7【关键词】【关键词】纺织服装;原材料;棉花;碳足迹;碳减排我国是世界上最大的纺织品服装加工国,也是全球最大的出口国,纺织工业一直是我国的重点出口优势产业.但由于其加工特性和国内纺织工业整体水平的约束,纺织行业仍是一个高能耗、高排放及劳动密集型的产业.在推行低碳经济、倡导清洁生产的今天,纺织行业的未来发展受到巨大挑战,尤其是在印度、巴基斯坦、菲律宾等国家纺织服装业发展非常迅速的压力下,我国的纺织服装业要想获得可持续性发展,需要适应国际需求,对纺织行业进行节能减排.碳足迹评价是从生命周期理论出发,分析产品生命周期内直接
3、与间接碳排放数量的一种方法.碳足迹评价方法为纺织行业从源头上实施节能减排提供了可能性和技术支持.对纺织服装产品实施碳足迹评价有利于实行产业结构升级,淘汰落后产能,实现清洁生产.按照碳足迹的定义,纺织服装产品的碳足迹是指纺织服装产品从其原材料的获取到生产、运输、销售、使用以及废弃物的处理等各个环节所排放的二氧化碳及其他温室气体量的总和.可见,纺织行业碳足迹核算的源头是原材料的生产阶段.不同类型的纺织服装产品的原材料不同,其碳足迹就会有很大差异.据有关研究1中提到,不同纤维原料生产所需的能耗相差很大,其中化纤类原料的总消耗要高于天然纤维原料.作为人类最主要的纺织原材料,棉具有重要的历史意义.棉花是
4、天然纤维生产量最大的纤维原料,而且人们的衣着消费观念逐渐回归自然、舒适,天然棉质衣物越来越受到人们的追捧.全球生活方式监测(The Global Lifestyle Monitor)的调查报告显示:58%的消费者愿意花更多的钱购买使用棉花这类天然纤维制成的服装;在来自世界各地的受访消费者中,有将近 50%的人相信,由 100%天然纤维(比如棉花)制成的服装质量更好.此外,棉纤维原料的生产属于农业生产的范畴,研究棉花种植阶段的碳足迹可以体现出产业间的碳排放关系以及农业种植与纺织工业的传递路径.本文重点研究纺织服装产品原材料阶段的碳足迹,以天然纤维原料棉花为切入点,探讨其碳足迹的核算步骤、方法,以
5、期在原材料环节上寻找并实践纺织服装产业的低碳化路径.1 文献综述关于碳足迹问题的研究,国外研究的更早且更为成熟.研究多集中在碳足迹的定义和模型核算上,为国内的研究提供了坚实的理论与应用基础.综合分析已有研究,针对于纺织服装原材料阶段的碳足迹研究是不足的,与之相关的研究,可以归纳为 4 个领域,即土地的碳足迹、农业碳足迹、具体农产品的碳足迹和纺织服装产品碳足迹.1.1 土地的碳足迹在讨论原材料种植环节的碳足迹的时候,土地是一个非常重要的考量项目.目前研究主要是研究土地利用变化对碳足迹的影响.不少研究已经证实,土地利用变化会引起陆地系统碳循环过程的改变.国内学者重点着眼于区域研究,赵荣钦等2以江苏
6、省为例,对不同土地利用方式的碳排放及碳足迹进行了定量分析,认为相对于其他土地利用形式,农用地的碳足迹最小;蓝家程等 3分析了重庆市土地利用变化对碳排放和碳足迹的影响,认为在重庆市耕地和建设用地是碳源,其中建设用地是主要碳源.1.2 农业碳足迹目前将农业或农田系统作为一个整体进行全过程碳足迹核算尚不多见.韩召迎等4以江苏省为例、黄祖辉等 5以浙江省为例,段华平等 6则从国家角度研究农业的碳足迹.研究中利用系数法、分层投入产出生命周期评价等方法,应用肥用量、农药消耗量、灌溉面积、农机燃料用量、农膜用量、耕地面积、农作物产量、能源排放因子等各类数据,测算了农业或农田生态系统的碳吸收、碳排放及碳足迹的
7、变化动态.其中需要关注的是化肥的碳排放问题.1.3 具体农产品的碳足迹国外有多位学者分别对冬油菜、春燕麦和冬小麦等多种农作物从播种到收获整个田间生长期的碳足迹进行研究.相对来讲,国内针对具体农产品碳足迹的研究刚刚起步,成果较为匮乏.陈琳等7通过问卷调对南京地区的设施蔬菜的碳足迹进行了估算分析,认为物质投入的碳成本在整个生产投入中占极其重要的份额,其中肥料投入的碳排放最大,而且不同类别的设施蔬菜碳足迹存在显著差异.史磊刚等8基于河北吴桥县农户生产调查数据,评价了华北平原冬小麦-夏玉米两熟种植模式的碳足迹,认为化肥占碳足迹总量61.76%,占比最大,并指出种植规模与碳成本呈负相关系.徐小明9借助生
8、命周期评价方法,评价吉林西部水稻生产的碳足迹,认为农资阶段的碳排放占比最高,实现农资的节能生产和清洁生产是降低吉林西部水稻碳足迹的关键所在.综合来看,在具体农产品碳足迹的估算中,像化肥、农药等农资产品的碳排放是重点内容.1.4 纺织服装产品的碳足迹纺织行业是高耗能、高污染的行业,研究纺织服装产品的碳足迹意义重大.张莉10、陈健11等学者认为,国际上越来越多的零售商和企业制定了供应链和产品的碳足迹核算和管理计划,国内企业面对这种压力,对纺织产品进行碳足迹核算对产品出口具有积极作用,同时指出,按照PAS2050 的规定和评价标准可以对纺织服装产品进行碳足迹分析,并介绍了具体的步骤.孙庆智12、韩晨
9、晨13等学者在肯定纺织产品全生命周期的碳足迹核算的同时,也指出目前计算纺织品整个生命周期的碳足迹尚存在诸多困难,例如原材料的农业阶段的碳足迹和产品使用、洗涤和回收环节的碳足迹,因此,他们认为可以尝试将碳足迹核算重点放在工业生态链上,研究范围界定为从纺织原材料进厂直到最终成品出厂的整个工业生产过程.这样就可以解决上述难题.当然也有学者尝试着对纺织服装产品进行全生命周期碳足迹分析.赵年花14研究的是涤纶纺织品的碳足迹,通过对相关生产工厂进行调研的方式,收集涤纶纺织品生命周期范围内的能耗、物耗以及三废的排放数据,分析了涤纶纺织品从“摇篮到大门”,即从原材料开采(原油开采)到出印染厂生产大门这一生命周
10、期阶段的碳足迹.该研究考虑了原材料的生产阶段,但没有考虑产品的使用和回收阶段.董艳红15、王来力16研究的是棉纺织品的碳足迹,研究中绘制除了棉纺织品的生命周期流程图,并分析了碳足迹所需要收集的数据类别和计算方法,但没有进行案例和实际的测算,只是方法的介绍和解释.由此可以看出,纺织服装产品碳足迹核算的难点在于原材料阶段和使用回收阶段.综上所述,对于纺织服装天然纤维棉花的碳足迹的探讨仍比较匮乏,需要更深入细致的评价分析.2 碳足迹评估流程目前,对于产品碳足迹评价,大部分都是采用英国标准协会(BSI)制定并颁布的商品和服务在生命周期内的温室气体排放评价规范(PAS2050)及其指导文件为评价标准,它
11、可用于计算产品和服务在整个生命周期内温室气体排放量,它是世界第一份盘查产品碳足迹标准,2008 年 10 月公布了第一版,2011 年 9 月更新为 2011 版.PAS2050 评价标准是一个建立在生命周期评价方法之上的对产品生命周期内温室气体排放进行评价的标准规范.根据PAS2050规范使用指南规定,产品碳足迹的评估流程如下.2.1 划定范围在第一个流程步骤中,需要重点做的是设定功能单位、绘制全生命周期过程图和确定系统边界.2.1.1 确定功能单位在既定目标下,选择合适的产品之后,最重要的事情是确定功能单位.功能单位可以是某一特定产品的一个有意义的数量,主要作用是提供一个在数学意义上统一计
12、量的基准,实际上是反映了产品被最终用户实际消费的方式.2.1.2 绘制生命周期过程图根据产品种类不同,绘制产品全生命周期过程图有两种模式:一种是从商业到消费者(B2C),其流程从原材料,通过制造、分销和零售,到消费者使用,到最终处置或再生利用;另一种是从商业到商业(B2B),流程从原材料,通过生产直到产品到达一个新的组织,包括分销和运输到客户所在地,它不包括额外的生产步骤、最终产品的分销、零售、消费者使用以及处置/再生利用.2.1.3 确定系统边界确定系统边界就是要确定产品碳足迹评价的范围,即生命周期评估包含哪些环节和阶段.总体原则是应包括产品生产、使用和废弃再利用过程中直接和间接的实质性排放
13、(超过该产品生命周期预期排放总量 1%的任一来源的贡献).在确定系统边界的同时,根据排放源的排放量的大小确定优先顺序,对于那些排放量大的排放源要重点关注.2.2 收集数据在收集数据之前首先要制定收集数据的计划,明确所需要的数据类型,即活动水平数据、排放因子数据和全球增温潜势值.活动水平数据是指产品在生命周期中过程中的所有的材料和能源的量化数据;排放因子数据是指单位活动水平数据排放的温室气体数量;全球增温潜势(GWP)是将单位质量的某种温室气体与等量二氧化碳相关联的系数,是某温室气体换算为二氧化碳当量的系数.其中,活动水平数据和排放因子的数据获取来源于两个途径:一是初级数据,指针对具体产品生命周
14、期所做的直接测量,属于一手数据;二是次级数据,是一种对同类过程的平均或通用测量,是公用数据.2.3 数据计算产品的碳足迹计算的基本公式就是所有排放源的活动水平数据与其排放因子乘积之和.式中:CF 为产品碳足迹;CFi 为第 i 个排放源的排放量;ADi 为活动水平数据;EFi 为排放因子.在计算过程中,会出现在产品的生产过程中有共生产品的情况,那么必须要对GHG 的排放进行分配.分配原则或程序是:步骤 1:通过各种方法尽量避免分配;步骤 2:如分配不可避免,以反映产品或功能的物理关系(质量或能量)进行分配;步骤 3:如仅以物理关系无法建立或作为分配的基础,须以能反映彼此关系的其他分配方式进行分
15、配,例如经济价值.2.4 后续步骤这一步骤是用来检测碳足迹计算结果的准确性,并使不确定性达到最小化以提高碳足迹评价报告的可信度.通常不确定性来自供应链中某些数据的缺失和数据质量存在问题,如不是特定的一手数据、数据来源不可靠等等.形成的产品碳足迹评价报告要能明确识别排放热点、确保透明度等10.3 纺织原料棉花种植环节的碳足迹评价模型以生命周期评价方法为基础,按照 PAS2050 规范对纺织原料进行产品碳足迹的评估.3.1 设定目标与产品选择3.1.1 评价目标构建纺织服装天然原材料棉花的碳足迹评价框架,辨识产品系统的碳足迹热点,即棉花生命周期中温室气体排放量最大的阶段或生产流程,并据此提出改进意
16、见,为降低产品的碳足迹、节能减排措施的制定提供支持.3.1.2 产品选择作为最重要、最具可持续性的天然纺织纤维,棉花的种类多样.在进行产品选择时,根据国内的棉花种植情况,可以选择最常见的两类棉花,即目前广大棉区普遍种植的陆地棉(细绒棉)以及新疆少量种植的海岛棉(长绒棉).通常统计棉花产量是指皮棉的产量,所以,在选择棉花物理形态时,选择皮棉,即棉农从棉枝上摘下的籽棉经过去籽加工后的棉花.3.1.3 功能单位功能单位的确定关系到产品碳足迹的具体数值,需要根据研究目的和产品性能有不同的设定.在设定棉花的功能单位时,需要明确产品的品级,以国家的标准品级为基准,即三级品级.皮棉不能散放,必须经打包机打成
17、符合国家标准的棉包.我国标准皮棉包装有二种包型:85 kg/包(5 kg)、200 kg/包(10 kg),以 85 kg 居多.鉴于此,我们可以将功能单位设为 1 包(85 kg 或者 200 kg).此外,统计数据对于皮棉的衡量单位为万 t,也可以将功能单位设为 1 t,从 2种设定的本质来看,都是以产品的质量来计量.3.2 绘制生命周期过程图根据棉花生长周期,绘制过程图如图 1 所示.棉花的成长周期过程分为 5 个时期,即播种期、苗期、蕾期、花铃期和吐絮期,在棉花长成后,采摘的果实是籽棉,要想得到我们所说的皮棉,需要进行去籽加工.在整个棉花的成长过程中,化肥、农药等农资产品的投入是必不可
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- 纺织 服装 原材料 阶段 足迹 评价 碳减排 措施 棉花
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