竹家具低碳因素分析与研究

孙昆　杨洪君

摘要：随着世界范围内的木材资源总量减少及国际社会对低碳环保材料的更加重视，家具制造业也越来越多地将目光转向符合低碳环保理念的竹材料。本文用基于生命周期评价的方法构建了竹集成材茶几的碳足迹研究模型，并以企业生产的竹集成材茶几为例展开数据清单收集和碳足迹计算，明确竹集成材茶几从原料到成品各阶段的碳排放，直观展示竹集成材家具低碳环保优势所在，也为日后竹集成材家具的进一步低碳减排生产提供数据参考。

关键词：竹集成材茶几 碳足迹 生命周期评价

中图分类号：TB472

文献标识码：A

文章编号：1003-0069（2015）10-0132-04

截至目前，全球范围内共有竹子1200余种，竹林总面积约1700万平方公里，主要分布于东亚及邻近区域也有少数分布在非洲、南美等国家。其中，中国境内有竹类植物35属，近400种，栽培利用历史悠久。无论是竹种资源的数量、竹林面积和蓄积，还是竹林产品的产量及其加工水平，中国皆居世界产竹国之首，有“世界竹子王国”之美誉。相比较于木材，竹子具有生长迅速快、可再生能力强、经济效益好等诸多优点，因此，作为低碳环保材料的新星，近年来越来越受到世人的关注。

随着世界范围内木材资源的萎缩，广大家具制造行业为了满足自身的发展和社会的需求纷纷寻找木材替代品，于是资源丰富、材质坚韧、使用轻便的竹材近些年已被广泛应用于家具制造业。在这种市场需求推动下，展开竹家具的低碳因素分析与研究，对竹家具的生产进行碳足迹核算，搞清竹家具的环保优势所在十分必要。

生命周期评价（LCA）是一个对产品从原材料的获取、加工生产、使用、再到废弃处理整个生命过程中环境负荷管理和评价的工具，是碳足迹计算过程中最为常用的一种方法。本文借助此工具，以竹集成材茶几的加工生产为例进行数据搜集及统计分析工作，找出主要的碳排放来源，将竹集成材家具加工过程中各环节的碳排放量数据化，更直观地展示竹集成材家具低碳环保优势所在，也为日后竹集成材家具的进一步低碳减排生产提供数据参考。

基于国际标准化组织发布的《ISO14067：产品碳足迹》和英国标准协会颁发的《PAS2050：产品与服务生命周期温室气体评估规范》这两项标准，生命周期评价的所有过程分为：研究目标与范围的定义、清单分析、碳足迹的计算以及对结果的解释四部分。

1研究目标与范围的定义

在对竹集成材茶几进行生命周期评估之前，首先要确定本研究的目标和范围。这包含以下两层意思。第一，进行生命周期评估的对象的确认。第二是对该研究对象生命周期评估结果所涉及到的范围的确认。

1.1 研究目标

本文以浙江省安吉县某著名竹家具生产企业竹集成材茶几加工生产为例进行实际探索分析。该竹茶几规格800×340×460mm，重量5kg，结构组成如图1所示，主要生产材料有：毛竹、UV清漆、聚醋酸乙烯酯胶黏剂PVAc（白乳胶）、五金零件、PE包装膜等。

1.2研究范围

1.2.1确定研究系统边界

系统边界即产品系统所包含的单元过程。确定了系统边界，才能对每一单元过程进行具体研究，同时便于进行对比。要定义研究分析的边界，首先要将该研究产品的生命周期确定，明确产品的加工流程图。在PAS2050标准中，产品的生命周期有两种形式：

（1）B2C，即从商业到消费者模式，也称为“从摇篮到坟墓”，它涵盖了产品的整个生命周期过程：从原材料的获取、加工制造、分销零售、用户使用，以及最终的废弃处理和回收利用所有环节。

（2）B2B，即从商业到商业，也被称作“从摇篮到大门”模式，对它的碳足迹计算终止在产品被提供给下一个商户的起始点上。它的碳足迹计算包括从原材料的获得到产品的加工制造两个环节。本文根据调研企业实际情况确定研究系统边界为B2B模式，其中电力生产部分包括从原材料加工生产、竹集成材板的开料、钻孔及型面加工，直到定厚砂光等环节的现场生产，在此基础上又涵盖了五金件及最终产品包装过程。

1.2.2确定生产流程图

通过实地调研，竹集成茶几的加工碳足迹流程如图2所示。

2清单分析

清單分析是对产品生命周期分析基本数据的一种表述方式，也是对该阶段内输入与输出的量化分析。要进行竹集成材茶几生命周期清单分析，首先要明确它的加工生产流程，绘制生产流程图，确定在竹集成材茶几生命周期内能够对其产生影响的相关材料、活动与过程。其次，收集其碳足迹计算所必要的数据。数据包含两种形式，一种是初级数据，即在竹集成材茶几从无到有的过程中产生的相关活动数据，它由相应环节的操作者直接测量或供应清单分析得出，属于内部测量。另一种是次级数据，即对竹集成材茶几进行碳足迹计算过程中所使用到的常量、系数或平均值等，它通常通过国际标准、政府框架或协会报告等方式获得。

2.1现场数据清单

采用生命周期评价方法对碳足迹进行计算最为关键的一环即为清单分析。数据的采集和计算遵照《生命周期清单指导研究》、《全球生命周期数据库指导原则》进行。

本文以1m²竹集成材板的生产为功能单位，案例企业现场数据来源于现场收集、原料消耗总量换算、设备参数及生产相关记录等。具体数据清单如表1。

表2中，案例企业生产所用原材料一毛竹，产自浙江省安吉县刘家塘村，距案例企业8km。运输车辆为江淮某中型运输车，燃料为柴油。从该车型经销商网站获知该车综合燃烧消耗量为12.7L/100km。经换算，从原材料产地至案例企业公路运输耗油量为1.016L.烟尘主要为截锯、砂光时产生的锯末，本文将其折合成同等质量的废弃固体物（竹板下脚料），最终按焚烧处理方式进行碳足迹计算。

2.2碳排放系数

碳排放因子指消耗单位质量物质伴随的温室气体的生成量，是表征某种物质温室气体排放特征的重要参数。碳排放因子的来源可以通过查阅相关国际数据库、国家或地区发布的报告、行业分析报告等，本文所涉及全球变暖潜能值指的是在PAS2050标准给定的时间里，单位质量内的某种温室气体，辐射强度影响和同等质量下的二氧化碳气体辐射程度影响相关联的系数。竹集成材茶几生产涉及到的温室气体种类及其潜能值如表3。

3碳足迹的计算

根据前文确定的竹集成材茶几系统边界，结合实际调研过程所收集到的数据，本文将碳足迹计算分为两部分：间接碳排放和直接碳排放，并将碳足迹换算成温室气体排放单位，以可直接进行对比分析的二氧化碳排放当量的形式表示出来。具体计算方法如下：

（1）间接碳排放。间接碳排放是整个碳足迹计算的主体部分，它包括竹条加工过程的碳足迹计算、竹集成材板加工生产以及竹集成材茶几成品阶段的碳足迹计算。间接碳足迹的计算依据实际企业调研数据清单和IPCC2006提供的温室气体全球变暖潜能值（GWP），经由碳排放计算的特征化方程来计算GHGs排放量。

特征化方程为：

（2）直接碳排放。直接碳排放的数据来源由企业自测数据或燃料数据换算得出。该碳排放计算公式为：

在上述公式中，GHGi指的是温室气体的排放量，即碳足迹；i指温室气体（GHGs）的种类；Ci指第i种温室气体的活动数据；GWPi指第i种温室气体的全球变暖潜能值；E时旨第i种温室气体的碳排放系数。本文中的温室气体涉及二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、氧化亚氮（N2O）。

基于以上计算方法，竹条加工生产阶段、竹集成材板加工生产阶段及竹茶几成品阶段的分别如表4、5、6所示。

4结果解释

结果解释是生命周期评价的最后一个阶段，是对清单分析及其产生的影响进行综合评估，确认计算得出的结果与前文确定的目标与范围是否相符合，便于得出论文结论，提出相关建议策略。根据前文对竹茶几各环节碳排放的计算，将所得碳排放数据汇总，根据标准化系数将其折合为一件成品的碳排放量，并计算出其在碳排放总量中所占百分比，结果如表7、8所示。

由表7和表8分析可以看出：

（1）在竹集成材茶几的加工生产过程中，排放的温室气体种类及其碳足迹所占比例分别为CO2—99.42%、CH4—0.0018%、N2O—9.37E-7%。

（2）在总排放中，二氧化碳的排放量最高，排放主要来源于竹条加工和竹集成材板生产阶段的间接排放，这其中贡献最大的是蒸汽的使用。

（3）在系统边界范围内，竹集成材茶几成品阶段的生产碳排放最少，上游竹条加工产生的碳排放最多。

（4）竹家具企业进行低碳生产时，应将关注重点放在上游阶段。对设计师而言，进行竹集成材家具设计时需要尽可能地减少在电力加工、结构和表面处理材料上的使用。

5 结语

本文把碳足迹的概念引入了竹家具的加工生產过程中，在生命周期评价的方法基础上对竹集成材茶几从原材料到成品的各个阶段进行了碳排放的整理计算，这一过程中，由于涉及碳排放的因素非常多，因此，对于数据的采集至关重要。明确各环节的碳足迹也是企业减排的首要任务。然后参考确切的数据清单，依据企业自身条件进行改进、创造，来最终实现减少碳排放的目的。