试析电气电子产品生命周期评价标准体系的搭建

2018-01-08 07:14中国电器工业协会张亮滕云
电器工业 2017年12期
关键词:电子产品环境影响生命周期

/中国电器工业协会 张亮 滕云/

试析电气电子产品生命周期评价标准体系的搭建

/中国电器工业协会 张亮 滕云/

为支撑实施《中国制造2025》,全面推行绿色制造,《绿色制造工程实施指南(2016-2020年)》提出初步建成绿色制造相关评价标准体系的阶段性要求。作为一种量化产品整个生命周期环境影响和环境绩效的方法,生命周期评价将在未来一段时期得到更广泛的应用。本文从现有生命周期评价标准及环境声明标准的角度入手,对生命周期评价标准体系的缺失做出分析,针对电气电子产品功能众多的特点,提出分步建设产品种类规则标准的建议。

一、背景

《中国制造2025》作为我国实施制造强国战略第一个十年的行动纲领,强调坚持把可持续发展作为建设制造强国的重要着力点,走生态文明的发展道路。同时把“绿色制造工程”作为重点实施的五大工程之一,部署全面推行绿色制造,努力构建高效、清洁、低碳、循环的绿色制造体系。

在工信部于2016年发布的《绿色制造工程实施指南(2016-2020年)》中提出,“到2020年,绿色制造水平明显提升,绿色制造体系初步建立。初步建成较为完善的绿色制造相关评价标准体系和认证机制,推广万种绿色产品,绿色制造市场化推进机制基本形成。制造业发展对资源环境的影响初步缓解。”

生命周期评价(Life Cycle Assessment,简称LCA)是对产品整个生命周期各个阶段所产生的环境影响和环境绩效做出量化的评价方法,是产品绿色设计、研究和开发的重要支撑方法之一。

可以预见,伴随绿色制造工程体系的构建进程,产品绿色设计及产品生命周期评价将逐渐成为推进绿色制造的重要手段。研究制定产品生命周期评价标准,在各产品领域依据标准科学合理地推行生命周期评价,为市场提供清晰可信的产品环境影响和环境绩效量化信息,有利于促进绿色制造市场的形成。

二、生命周期评价体系

在实践方面,欧美地区和国家在产品生命周期评价领域已开展了近50年的实践。生命周期评价最早起源于1969年美国中西部研究所受可口可乐委托对饮料容器从原材料获取到生命末期处置的整个生命周期进行定量分析,这项研究使可口可乐公司抛弃了它过去长期使用的玻璃瓶,转而采用塑料瓶包装。伴随生命周期评价理论和实践的不断进步,欧美地区和国家已建立了相对系统的产品生命周期评价体系和评价服务,包括评价方法、标准、评价工具(软件)、数据库等。

在标准化方面,ISO(国际标准化组织)于1993年启动生命周期评价标准化工作,并于1999年正式发布ISO14040《环境管理体系 生命周期评价 原则和框架》。其中首次对生命周期评价提出标准化要求。标准中将“生命周期评价”定义为“对一个产品系统的生命周期中输入、输出及其潜在环境影响的汇编和评价”。与后续发布的ISO 14044《环境管理体系 生命周期评价 要求和指南》配合使用,共同构成了产品生命周期评价所需要符合的最基本的技术要求。

然而,即便是目前广泛使用的各种生命周期评价方法和标准,例如ISO 14044、欧盟ILCD手册、生态足迹、法国环境足迹等,在各种具体要求上均存在一定差异、甚至是缺陷,导致评价结果无法协调一致,特别是无法做出横向比较。为此,欧美地区和国家也在不断分析研究各个专业领域所适用的生命周期评价方法具体要求,力争提高评价结果的一致性和可比性。

在我国,随着绿色制造产业政策要求逐步清晰,利用生命周期评价做出产品环境绩效分析并通过进一步改进环境绩效的可行性分析,做出科学合理的产品环境绩效提升方案,正逐步被国内产业理解、接受。同时,我国在产品生命周期评价标准及数据库等方面还与欧美国家具有较大差距,在一定程度上阻碍了我国产品生命周期评价的市场应用和推广。

三、生命周期评价标准

(一)生命周期评价标准

ISO 14044已经明确规定了产品生命周期评价的步骤和要求,主要包括产品生命周期评价目的和范围的确定、生命周期清单分析、生命周期环境影响评价和生命周期评价结果解释四个步骤(如图1所示)。

图1 ISO 14040关于生命周期评价的四个步骤

确定生命周期评价的目的和范围是第一步,包括确定功能单位(或产品单位)、系统边界和数据质量等,可视为是生命周期评价的基本定位,决定整个生命周期评价过程的走向,这部分内容随生命周期评价的目的不同可能出现很大差异。

开展生命周期清单分析是第二步,首先是收集数据,并通过数据验证、关联/取舍/分配、计算得出产品系统各种输入输出,作为环境影响评价的依据。输入包括物质和能量,输出包括产品、以及向大气、水和土壤的排放。清单分析的数据质量,决定了环境影响评价的质量。

生命周期环境影响评价是第三步,包括环境影响归类、特征化和量化评价。环境影响归类是将从清单分析的数据归到各类环境影响类别,如气候变化、臭氧消耗、人体毒性等。特征化是以环境科学知识为基础,将每一种大类环境影响中的不同细类环境影响进行汇总。量化评价是用于不同影响类型的贡献权重,以便能得到一个可供比较的单一量化指标。

对生命周期环境影响评价标准做出分析解释是第四步,找出产品潜在、可行的改进机会,旨在促进产品整个生命周期的环境影响最小化。

(二)环境声明标准

根据产品生命周期评价的结果做出面向市场或客户的声明(III型环境声明)则主要依据ISO 14025《环境标志和声明 III型环境声明 原则和程序》。ISO 14025中提出,III型环境声明是依据ISO 14040(产品生命周期评价)系列标准,使用预设参数,基于独立验证过程的生命周期评价数据、生命周期清单分析数据和信息模型做出的量化环境数据声明。

在ISO 14025中,还提出了产品种类规则(Product Category Rules,简称PCR)的概念,是指“对一个或多个产品种类进行III型环境声明所必须满足的一套具体的规则、要求和指南。”编制、使用产品种类规则的主要目的是协调各种不同生命周期评价项目,从而提升环境声明的可对比性。由此可见,虽然产品种类规则并不是做出环境声明的必要条件,但产品种类规则可以使具体产品开展生命周期评价的执行过程更加规范,提升评价结果和环境声明的可比性,是向市场做出环境声明的优选条件。

(三)产品种类规则标准

依据ISO 14025,产品种类规则应包括:

1)产品种类的定义及其描述;

2)依据ISO 14040系列标准中关于开展产品生命周期评价的目的与范围,确定产品功能单位、系统边界、数据描述、输入和输出的选取准则、数据质量要求、单位;

3)清单分析,包括数据收集、计算程序、以及材料流、能量流和排放的分配。

上述编制条目,与ISO 14040中规定的“目的和范围的确定”和“清单分析”框架一致;之所以需要在产品种类规则中对这些框架针对产品种类细化,主要是由于不同产品在各个生命周期阶段的过程、输入和输出均存在显著差异;相对的,如果存在统一的产品种类规则,可以有效避免重复的数据获取工作。采用产品种类规则的步骤与实施生命周期评价的步骤之间的对应关系如图2所示。

此外,ISO 14025中还规定了若干使III型环境声明具有可比性的前提条件,主要包括:

1)产品种类定义和描述一致;

2)功能单位一致;系统边界等同;数据描述等同;输入、输出的取舍要求一致;数据要求等同;单位一致;

4)数据收集方法等同;计算程序一致;物质流、能量流和排放分配等同;

5)选择一致的环境影响类别和计算规则;

6)生命周期数据报告预设参数一致;

7)附加环境信息要求等同;

8)声明材料和物质等同;

9)创建声明所需要数据的要求等同;

10)III环境声明格式内容要求等同;

11)有效期等同。

图2 采用产品种类规则的步骤与实施生命周期评价的步骤之间的对应关系

四、生命周期评价标准体系的搭建

针对电气电子产品,在功能单位定义、系统边界描述、单位过程众多且分配数据较为复杂的情况下,非常有必要开展电气电子产品种类规则标准的研制。同时,考虑到标准体系建设的可操作性,建议将电气电子通用产品种类规则和具体电气电子产品种类规则(如电机、便携式计算机、移动电话等)分别制定。

首先,需要制定电气电子通用产品种类规则,重点是协调部分生命周期评价的预设参数,同时协调统一具体电气电子产品种类规则的编写方法。标准内容包括:

1)针对电气电子产品如何定义功能单位/产品单位、系统边界。这部分内容可参考IEC/TR 62725《电气电子产品和系统温室气体排放量化方法分析》;同时明确系统边界中排除的内容,如产品研究开发本身所导致的环境影响;

2)在ISO 14044的基础上细化电气电子产品生命周期评价数据质量要求,特别是数据的取选要求,并结合现阶段可行的实践(例如数据库建设)确定哪些数据必须获取原始数据。

3)对环境影响类别的选取以及环境影响计算规则。鉴于电气电子产品生命周期中对物质(材料)和能量两方面的显著消耗,在初始阶段可以主要选择温室气体排放和物质消耗等环境影响指标。

其次,需要制定具体电气电子产品种类规则,只规定针对具体电气电子产品的规定,包括功能单位、基准流、产品使用阶段的能量流计算方法等。原则上,不属于具体电气电子产品特性的,直接应用电气电子通用产品种类规则要求。

五、总结

从国际国内绿色产品制造技术发展趋势来看,产品生命周期评价作为科学量化产品环境影响、清晰反映产品环境绩效的一种方法,正逐步被政策、市场所接受。同时,为提高产品生命周期评价的可操作性以及环境声明的可比性,产品生命周期评价标准体系还需要在相当长的一段时期内进行补充、完善。因此,有必要合理规划产品生命周期评价及产品种类规则标准体系的顶层设计。针对各类电气电子产品功能多样、原材料和结构各异的特点,宜划分为电气电子通用产品种类规则标准和具体电气电子产品种类规则标准开展制定。

[1] ISO 14025:2006 Environmental labels and declarations type III environmental declarations principles and procedures[S].

[2] ISO 14040:2006 Environmental management life cycle assessment principles and framework[S].

[3] ISO 14044:2006 Environmental management life cycle assessment requirements and guidelines[S].

[4] Simone Manfredi, Karen Allacker, Kirana Chomkhamsri, Nathan Pelletier, Danielle Maia de Souza, Product Environmental Footprint (PEF)Guide, European Commission (EC), Joint Research Centre (JRC) [j]. Institute for Environment and Sustainability (IES), July 17, 2012.

[5] Product category rules for electrical, electronic and HVAC-R products[C]. PEP association,2015.

项目支持:质检公益科研项目《电子电气产品生态设计评价体系构建及关键技术研究》(课题编号:201510077)

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