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第五章产品的清洁生产一、产品及其环境影响二、生命周期评价三、生态设计一、什么是产品的生命周期LifeCycle?•定义：从产品原料开采开始，经过原料加工、产品制造、运输和销售、然后消费者使用、维修保养以及使用后废弃，直至最终处理、处置这样一个全过程。一个“fromcradletograve从摇篮到坟墓的过程。•产品的生命周期阶段•清洁产品CleanProduct：或者称为–绿色产品GreenProduct–环境友好产品EnvironmentalFriendlyProduct–环境意识产品EnvironmentalConsciousProduct等•定义：将减小产品的环境影响的认识结合到产品设计、开发、制造过程中，从生命周期全过程上来改进产品的环境性能而对这类产品的统称。清洁产品的四个特点1.优良的环境性能：产品的生命周期的各个环节都对环境无害或危害最小。2.最大限度地利用资源：在满足产品基本功能的条件下，产品结构尽量简单，消耗原材料尽量少。3.最大限度地节约能源：产品在生命周期的各个环节所消耗的能源应最小。4.在其使用寿命结束后，其组成、零部件能回收、翻新、重复使用，或者易于安全处理。二、生命周期评价1、生命周期评价的定义和发展简介a.LifeCycleAssessment生命周期评价,也称生命周期分析lifecycleanalysis，简称LCA。是一种技术和方法，指对一个产品系统的生命周期中的输入、输出及潜在环境影响进行的综合评价。（ISO给出的定义）b.发展简介：•1960s、1970s起源时期–起源于60年代末70年代初美国开展的一系列针对包装品的分析和评价，当时称为：资源与环境状况分析（resourceandenvironmentprofileanalysis,REPA）。–标志：美国中西部资源研究所开展的Coco-Cola饮料包装瓶评价。•1990s–国际环境毒理学与化学学会（SETAC）首次给出LCA的概念–1993年出版《LCA纲要：实用指南》，这是LCA研究的里程碑，从此，LCA进入飞跃发展时期。•LCA的国际推广–ISO在1997年发布ISO14040《生命周期评价原则与框架》（Environmentalmanagement—Lifecycleassessment-Principlesandframework）。–ISO14000系列中，为生命周期评价预留了10个标准号：14040——14049。等同于我国的GB/T24040s标准。a)企业：环境管理体系EMS、生态设计、工艺优化（判断产品和工艺是否属于清洁生产范畴）、废物回收和再循环利用管理等方面b)政府：制定一般性政策、废物管理政策、绿色营销、生态工业园的分析、环境标志等c)NGOs和国际环境管理机构2、LCA的应用国际上采用了LCA方法进行环境管理的公司e.g.•3MCompany（MinnesotaMiningandManufacturingCompany）•AlcanRio•Fujitsu•GeneralMotors•Nissan•Toyota•Volvo•ABB•Procter&GambleBox1：BasedonasurveyofLCApractitionerscarriedoutin2006，mostlifecycleassessmentsarecarriedoutwithdedicatedsoftwarepackages.58%ofrespondentsusedGaBiSoftware,developedbyPEInternational,31%usedSimaProdevelopedbyPRéConsultants,and11%aseriesofothertools.Accordingtothesamesurvey,LCAismostlyusedtosupportbusinessstrategy(28%)andR&D(18%),asinputtoproductorprocessdesign(25%),ineducation(13%)andforlabelingorproductdeclarations(11%).FromWikipedia、生命周期评价的基本框架ISO14040的生命周期评价框架：(ISO14040:2006)a.定义目标与确定范围definitionofthegoalandscope——表明进行LCA的目的、原因，以及研究结果可能应用的领域。b.清单分析thelifecycleinventoryanalysis(LCI)phase——对一种产品、工艺和活动在其整个生命周期内的能源与原材料需要量，以及对环境的排放（三废等），进行以数据为基础的客观量化过程。c.影响评价thelifecycleimpactassessment(LCIA)phase——对清单分析阶段所识别的环境影响压力进行定量或定性的表征评价。d.解释阶段thelifecycleinterpretationphase——系统地评估整个生命周期内消减能源消耗、原材料使用以及环境排放的需求与机会，并提出定性或定量的改进措施。4、ISO的生命周期评价方法a.定义目标与确定范围definitionofthegoalandscope定义目标和确定范围的工作，是为开展LCA提供一个初步的计划。首先要明确LCA的目的：生命周期评价的目的通常是多方面的，例如：–确定单一产品的环境影响–向消费者描述环境标志产品应有的性能–用于产品的设计开发–进行产品体系的全面评价和环境标志认证–有关产品的法规制度的制定其次，界定LCA的范围–根据目的的不同，再进一步确定被评价产品系统的范围与评价程度–以上LCA目的，从上到下，从范围来看是由小到大，程度由浅及深。–另外，外在条件，比如时间、财力、人员等，对范围界定也有一定影响。具体来说，范围界定要进行哪些工作？–产品系统：–产品系统定义–其功能定义–其功能单元的定义–产品系统的边界–边界的定义（地理范围和时间尺度）–系统输入输出的分配方法原料采掘生产/制造运输/销售使用/消费废物管理再生&回收利用输入能源输入输出三废原料输入产品/副产品其他环境排放生命周期阶段与系统边界–数据要求–数据类型及收集方式–环境性能评价方法及其相应的解释–数据质量要求等–假设及限制条件–评价中使用的假设–评价中存在的局限性–另外，还要说明采用的审核方法，报告的类型与格式等。注意：范围界定是一个反复的过程，必要时可以进行修改。具体来说，范围界定要进行哪些工作？最后，确定LCA的功能单位在下一个阶段清单分析中收集的所有数据，都必须换算为一个统一的单位，对输入输出的数据进行标准化，这样数据具可比性，才可以比较。这个单位就是功能单位，必须在第一阶段就确定。功能单位的作用：产品体系输出性能的一个度量，它提供了一个将输入和输出联系起来的参考，决定了对产品进行比较的尺度。•一个乙烯厂生产系统的功能单位，可以定义为1吨乙烯产品。•一个饮料生产系统的功能单位，可以是一定量饮料所需的包装材料量。注意：系统间的比较必须基于相同的功能•基准流Referenceflow：在给定的产品系统中，为实现一个功能单位的功能所需的过程输出量。它主要用于表征系统的输入与输出。(系统间的比较基于相同的功能，以相同的功能单位所对应的基准流的形式加以量化。)•例如：生产1吨乙烯产品（功能单位）需要多少原材料？多少能量？和产生了多少废物？——1.2吨的原材料，3000J的能量，产生500mg的废气，这些数字就是它的基准流。B.清单分析thelifecycleinventoryanalysis(LCI)phase清单分析：依照确定的研究目的，建立产品系统的输入输出清单的过程。任务：•对整个生命周期中，原材料、能源的消耗量、“三废”及其他环境释放物（噪音、辐射等），根据能量平衡和物质平衡进行调查、获取数据，然后对数据进行量化分析。这个过程完成后，我们应该能建立以产品功能单位表达的产品系统的输入和输出。原料采掘生产/制造运输/销售使用/消费废物管理再生&回收利用输入能源输入输出三废原料输入产品/副产品其他环境排放生命周期阶段与系统边界例子：生产1kgPVC塑料原料的输入和输出清单输入平均值单位输出平均值单位燃料：煤6.99MJ大气排放物：二氧化碳720mg原材料：铁矿400mg水体排放物:金属离子200mg固体废弃物：烟尘和灰尘47000mg注意：进行清单分析也是一个反复的过程：当取得了一批数据，并对系统有了进一步的认识后，可能会发现一些数据的局限性，或者我们发现需要新的数据。这时候，就可能要对数据收集程序内容做出一些修改。•清单分析的主要程序目标和范围定义数据收集准备分配和循环将数据与单位过程相连数据的有效性数据收集将数据与功能单位相连数据汇总完善系统边界修正后数据收集需要另外的数据或单位过程目标和范围定义数据收集准备分配和循环将数据与单位过程相连数据的有效性数据收集将数据与功能单位相连数据汇总完善系统边界修正后数据收集需要另外的数据或单位过程次级能源加工乙烯生产过程初级资源开采输入输出数据收集的准备•绘制生命周期过程流程图•详细表述单元过程乙烯生产LC主要过程实例目标和范围定义数据收集准备分配和循环将数据与单位过程相连数据的有效性数据收集将数据与功能单位相连数据汇总完善系统边界修正后数据收集需要另外的数据或单位过程•数据收集是清单分析工作量最大的环节。实际上，从评价工作一开始（确定目标和范围）就需要进行数据收集，直到评价结果被验证，LCA结束。•包括三个方面：1、设计一套数据收集表格：包括信息有–有一般性数据：产品名称、产品产值、年总产值、企业名称地址等–系统输入数据：原材料的名称、质量/体积，能源名称（电、天然气、煤、汽油等），水的输入（质量体积）等–系统输出数据：产品、副产品（名称、年产量、主要成分等）；固体废弃物（名称：粉煤灰、污泥、边角料、生活垃圾、包装废弃物等、质量体积）、废水废气（具体成分）–运输数据：运输方式（汽油车、柴油车、船、管道等），运输距离等信息•设计这个表格，是为了获取数据后，填入表格中。收集数据表格示例环境数据表工艺工程：日期：物质平衡原料输入：kg/1000kg产出kg/1000kg主要产品：副产品：固体废弃物：能量输入能源kg/1000kgMJ/1000kg运输数据运输活动（每t主要产品数据）距离/km载重/t环境数据废气排放kg/1000kg废水排放kg/1000kg固体废弃物kg/1000kg数据来源2、收集数据（小组讨论）数据的来源：–标准的文献或研究论文，各类统计年鉴/报表–环境数据手册，可能是管理部门编写的–企业的各种统计资料，如年度统计、报表、环境监测数据、物流供货单等–行业协会的统计资料–已经有的LCA数据库–对于某些原材料数据，是社会化的过程，个别企业无法提供，可以考虑社会生产的平均水平为数据来源。–另外，对于某些产品的运销（社会化过程），也可采用此方法。–现场测定、问卷调查、用户访问目标和范围定义数据收集准备分配和循环将数据与单位过程相连数据的有效性数据收集将数据与功能单位相连数据汇总完善系统边界修正后数据收集需要另外的数据或单位过程数据的核算与处理–数据收集后，要进行核算、处理。一个简单的方法就是对每一单元进行物料、能量平衡分析–输入和输出差值在给定范围内（如2%），就可以认为数据时准确的(下页公式）–最后，进行处理汇总。•∑Mi＝∑MoM——质量或能量i——inputo——output如果（∑Mi－∑Mo）/∑Mi≦2%，则认为数据准确。C.影响评价thelifecycleimpactassessment(LCIA)phase•影响评价：对环境输入输出的潜在影响进行识别和评价，来说明系统的环境影响贡献大小及相对重要性。•在ISO的标准里，影响评价包含：必选步骤和可选步骤。•必选步骤MandatoryElements–影响类别、类别指标和