低碳经济下的印染服装碳足迹、水足迹的核算及碳市场的发展(待续)

2022-04-16 01:14陈荣圻
印染助剂 2022年3期
关键词:足迹核算标签

陈荣圻

中国国家主席习近平于2020 年9 月在联合国大会一般性辩论上承诺中国力争在2030 年前实现碳达峰,2060 年前实现碳中和,并在2021 年4月的40 国气候会议上重申上述承诺。

碳达峰指在某一个时间点的二氧化碳排放量不再增长而达到峰值,之后逐步回落。碳中和指在一定时间点通过植树造林、节能减排,抵消产生的二氧化碳,实现二氧化碳零排放,后30 年二氧化碳排放量逐年减少至净碳归零。

为了实现上述承诺,在2021 年全国人大代表会议上,政府工作报告指出“做好碳达峰、碳中和工作”成为2021 年的重点任务之一,“十四五”规划也将加快推进绿色低碳发展列入其中。实现碳达峰和碳中和必须推动经济社会的全面绿色低碳转型,关键要依靠再生新能源和相关的绿色低碳经济、节能环保技术。据清华大学研究机构估算,仅可再生新能源基础设施领域,2020—2050 年的累计投资需求就高达100 万~138 万亿元人民币,带动的其他节能环保产业的发展更是不可估量。

鉴于中国碳排放量约占全球的28%,2019 年全球约51.7%的煤炭消费来自中国,煤炭消费占中国能源消费总量的57%左右,其中约7.8%来自进口,今后10 年里中国将大幅削减对煤炭的需求。天然气消费在过去几年仅占能源消费总量的2%~3%,现在仍然不到10%,使用成本低于太阳能和风能,但是随着技术发展,后者成本将大幅下降,而且天然气所含甲烷(也是温室气体)高达85%,其次是乙烷、丙烷和丁烷。2019 年,全球约14.5%的石油消费来自中国,约占中国能源消费总量的19.7%,其中逾66.2%依赖进口。不过,中国油气消费量在今后的10 年内将保持稳定并开始大幅下降。2019 年全球约12.5%的核能消费来自中国,仅占中国能源消费总量的2.2%左右,大有发展空间。2019 年中国水电消费量占全球30.1%左右,占中国能源消费总量的8%。中国水力发电资源丰富,除早期的长江三峡水电站外,云南、贵州等地水资源丰富。2021 年竣工的云南白鹤滩水电站装机容量仅次于长江三峡水电站。核电站目前已建成约490座,发电量仅占总发电量的5%(美国约占20%),发展空间很大。2021 年5 月19 日,中俄合作在田湾和徐大堡开工建造核电站,建成后发电量将达到376 亿kWh,相当于每年减排3 068 t 二氧化碳。中国新疆、宁夏、甘肃等西北地区地域广阔、日照时间长,风力资源丰富。2021 年在甘肃酒泉戈壁上竣工的风电场装机容量达10 GW,相当于长江三峡发电量的1/2;2025 年装机容量翻番,达到20 GW。甘肃玉门也有一个风能发电站。风能和太阳能发展的同时还能使贫瘠的大西北经济不断增长。

中国在未来2 个5 年计划内需将核电消费量提高到原来的6 倍,将水电消费量提高到原来的2 倍才能取代燃煤发电。这种转变可能对全球市场造成迅速且积极的影响,而且是持久的影响。各国能否从零碳的中国获得好处,取决于这些国家的出口结构。

1 中国减碳对实现现代化的重要性

联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)于2021 年8 月中旬发布报告称,在今后的20 年内,全球变暖幅度可能会达到或超过1.5 ℃。但是如果各国特别是发达国家以及中国在10 年内采取积极的减排措施,到21 世纪中叶,升温幅度可能会控制在1.6 ℃以内,到2100 年将控制在1.4 ℃以内。其实到2015 年,中国“十二五”时期应对气候变化目标:比2010 年单位GDP CO2排放下降17%,单位GDP 能耗下降16%,共节能6.7 亿t 标准煤,相当于少排放CO215.5 亿t。作为碳排放量巨大的国家之一,中国将是这些努力的核心。中国已经制定了减缓碳排放增长以及开发清洁能源的目标,中国现在已经是世界上最大的太阳能电池板、风能涡轮发电机和价格最低氢能主要设备——电解槽的生产国。

中国在2020 年9 月和2021 年4 月所承诺的目标给能源密集型部门带来压力,使其加快脱碳速度。占中国碳排放总量约15%的钢铁行业打算在承诺日期前达到额定目标,即2025 年达到碳排放的峰值。中国目前共237 家钢铁企业,钢铁产能约6.5 亿t,已完成超低排放改造。总部设在赫尔辛基的能源与清洁空气研究中心于2021 年8 月13 日发布报告称,中国在这一领域的成功取决于政府对电力和钢铁行业的投资:从燃煤电厂和以煤为基础的炼钢永久转向零碳电力和低碳钢铁(革除传统的铁矿石和炼焦煤在高炉中产生生铁,然后在电炉中炼钢)。

中国加大了对清洁能源的投资力度。中国电力企业联合会称,2021 年年底,非化石能源发电装机规模及占比将首次超过煤电。2021 年一季度,重点调查企业91%的电源投资投入非化石能源发电。

除了发电和钢铁企业是化石燃料消费大户外,使用石油的重点还有汽车行业。石油(原油)中含有烷烃、环烷烃和芳香烃(平均质量分数为84%~87%),经高温裂解分馏为用于汽车的汽油和柴油,替代能源是锂电池。截至2020 年6 月底,我国电动车保有量达450 万辆;全国累计共建成充电站38 万座,换电站449 座,各种充电桩132.2 万个,数量均为世界第一[1]。尽管如此,电动车保有量仍然与目前燃油车保有量2.4 亿辆有相当大的差距。电动车的车速、行驶距离还有待技术上的提高,电动车电池大有发展余地,充电站使用的应是绿色电力。

不仅是中国的可再生能源发展迅速,国际气候及能源独立智库(Ember)于2021 年8 月18 日发布的报告显示,欧盟于6~7 月的太阳能发电量创历史新高,占欧盟发电总量的10%。期间欧盟太阳能发电量接近39 TWh,其中德国最多,为13.4 TWh,占该国发电总量的17%左右;西班牙其次,由2018 年同期的3.1 TWh 增加至6.4 TWh,占西班牙发电总量的16%。但是欧盟6~7 月煤电占发电总量的14%,仍然高于太阳能发电量。

2 低碳经济和碳标签

2.1 低碳经济

1972 年6 月,联合国第一次人类环境会议在瑞典斯德哥尔摩召开,揭开了人类历史上将生态环境保护放到重要位置的新篇章。世界环境与发展委员会(WECD)经过长期研究,于1987 年在日本东京召开世界环境与发展大会,共同探讨如何使人类社会踏上可持续发展道路。会议发表了时任世界环境与发展委员会主席布伦特兰夫人主持起草的《我们共同的未来》报告。在这份报告中,可持续发展被定义为既要满足当代发展需要,又不破坏后代发展能力。该报告首次将环境问题提上政治日程,第一次在全球范围内确认了可持续发展的内涵与任务。《21 世纪议程》《里约环境与发展宣言》详细阐述了可持续发展的模式和内涵[2-3]。

1992 年,联合国在里约热内卢的峰会上首次将气候变化作为必须首先解决的可持续发展问题,并决定成立联合国气候变化框架组织(UNFCCC),在UNFCCC 下的缔约方大会(COP)是各国磋商事务的大会,并通过了《联合国气候变化框架公约》(1994 年3月21日正式生效)。

在1997 年召开的第3 次COP 会议通过了《京都议定书》,规定管制的6 种温室气体为:二氧化碳、甲烷、氧化亚氮、六氟化硫、全氟碳化物和氢碳氟化物,最终有37 个国家签署了议定书,这些国家排放的温室气体占当时全球温室气体排放总量的55%以上。

2003 年,英国政府发表《能源白皮书》,其中的Our Energy Future-Creating a Low Carbon Economy首次提出“低碳经济”概念。2007 年7 月,美国参议院提出《低碳经济法案》,表明低碳经济的发展道路是未来美国的重要战略选择。

低碳经济着眼于解决气候变化问题,而气候变化是环境问题之一。可持续发展所涉及的范围比低碳经济要广,包括经济、环境和社会问题,低碳经济符合可持续发展的原则和方针,也是通往可持续发展的必经之路。低碳经济是以低能耗、低污染、低排放为基础的经济模式,是人类社会继农业文明、工业文明之后的又一次重大进步。低碳经济和节能减排的相同之处在于节约和减少能源消耗,减少排放;不同之处在于低碳经济开发低碳、无碳排放的新能源,如风能、太阳能、水力能、核能、地热能、潮汐能、生物能、氢能等。低碳经济不仅影响生产方式,而且渗透到消费方式、生活方式和生存理念中。

联合国制定了可持续发展及温室气体减排政策,对中国产生了不小的影响。当前中国正处于城市化进程中,正处在能源需求快速增长阶段,中国特有的富煤、缺油、少气的资源结构决定了以煤为主的资源消耗方向,火力发电所占比例高达77%以上,高碳能源占绝对统治地位。中国的经济主体是第二产业,工业生产技术水平相对落后(工业能源消耗占总量的70%),创新研发能力又有限,因此低碳经济的发展模式将会对中国造成巨大冲击。通过多年努力,现今中国的太阳能、风能和电动车资源总量已居世界首位,有利于攻克“碳堡垒”。但是当前高能耗产业比重过高的问题仍然比较突出,实现2030 年前碳达峰和2060 年前碳中和目标首先就要调整和优化产业结构。企业向绿色低碳经济转型,需要加快产品结构和布局调整,优化供需关系,实现减碳发展。近年来,我国在钢铁、建材、石化、高铁、电子、航空、航天等产业通过补短板、强弱项,在迈向全球产业链和价值链的中高端方面取得了巨大进步。但是企业创新能力还不强,特别是核心技术(例如芯片,特别是超细纳米芯片)受制于人,高端产品有效供给能力不足,产品结构性矛盾突出,严重影响汽车、手机的生产。要大力调整产业结构,投入开发资金,通过提升供给质量,落实供给侧结构性改革,淘汰低效产能,落实好产能置换;要优化原燃料(包括煤、天然气、石油)和能源结构,优化工艺流程,进行结构改革,淘汰落后的工艺和设备;要不断推进产能布局优化,在坚持生态环境承载力前提下,耗电量大的产业(如电解铝、工业硅、金属镁等)、碳排放量高的企业逐步向可再生能源富集且消纳能力不足的地区转移。

加快绿色低碳技术创新和推广应用,提升节能降碳能力。随着风能、太阳能等绿色能源的发电成本逐步下降,在绿色电能比重增加的情况下,应重点关注储能、智慧电网、高效电耗蒸汽以及大规模电解水制氢,由此重点推动钢铁行业围绕氢冶炼、发展直接还原、熔融还原等非高炉焦炭冶炼、冶金渣余热回收及综合利用,同样铝电解槽也要实施余热回收。要探索二氧化碳资源化利用的途径、技术以及工艺。建设完整的二氧化碳捕集、利用一体化试点项目工程。例如中石油在吉林油田建成了国内首个二氧化碳分离、捕集以及驱油等全产业链项目基地,在保障气田清洁生产的同时,二氧化碳埋存率达到93%以上。盛虹石化捕集高浓度二氧化碳生产碳酸二甲酯,已实现几十万t规模的利用目标。

2021 年3 月,在人力资源和社会保障部向社会发布的新职业目录中,“碳排放管理员”应运而生,石化等部分行业已经针对这个新职业开发了职业标准和培训课程,估计后期还会有更多行业完善这个职业培训,以配合达到碳达峰和碳中和目标。

2.2 纺织品生态环境标签和碳足迹标签

2.2.1 纺织品生态环境标签

欧洲于20 世纪末对纺织品服装推行生态环境标签获得很大成功。自1978 年世界上第一个环境标志——德国的“蓝色天使”标志问世以来,环境标志成为一种环境管理手段风行世界。加拿大、日本于1988年,丹麦、芬兰、冰岛、挪威、瑞典于1989 年,法国于1991 年相继开展环境标志工作。目前已有40 个国家和地区发布环境标志。其中有政府机构的环境标志,如欧盟的Eco-Label;非政府环境标志中最著名的是“国际生态纺织品研究和检验协会”的STANDARD 100 by OEKO-TEX®;也有生态纺织认证机构的环境标志,如英国Intertek(天祥)、瑞士SGS、德国TüV Rheinland 的Toxproof、瑞士TESTEX 等。它们的生态环境标志如图1所示。

2.2.2 纺织品碳足迹标签

正因为生态环境标志获得巨大成功,在应对气候变化、发展低碳经济成为主题后,碳足迹标签机制应运而生。碳足迹标签作为一种能够促进可持续生产与消费的基本手段,创造了一个对企业节能减排给予经济回报的市场机制。通过评估产品的碳足迹并如实告知消费者选用绿色产品,鼓励生产企业不断减少原材料的使用、改进生产工艺,以减少产品消费对环境产生的负面影响。通过产品碳标签赋予消费者知情权,消费者根据温室气体排放量选择购置低碳产品。碳足迹标签从目前仅局限于纺织品服装推广应用于高碳排放行业。

世界上首个纺织品服装碳足迹标签诞生于英国,由英国政府资助的半官方碳信托基金(Carbon Trust)是英国政府于2001 年基于应对气候变化开始实施的气候变化税。碳信托公司于2001 年4 月成立,2007 年3 月发布首个碳足迹标签(见图2)。该标签所示是某个产品在生命周期(从原材料的获取、产品制造、包装运输、分销、产品使用一直到产品废弃后处理的整个过程)中所释放的所有温室气体量(显示650 g),即碳足迹(Carbon footprint)。

日本标准协会于2009 年4 月公布碳足迹标准(TS Q0010);法国参议院于2009 年通过“新环保法”,发布了世界第一个强制性碳足迹标签;美国、加拿大、瑞士、德国、澳大利亚、韩国、中国台湾、中国香港等地相继发布碳足迹标签;中国发改委已在数年前酝酿制定中国纺织服装的碳足迹标签,各国碳足迹标签如表1 所示。碳足迹标签的使用在推动节能降耗方面具有很大潜力,但是发展中国家受到来自发达国家的强制性要求(例如对达不到相应碳排放量的产品设限),可能形成相关的技术性贸易壁垒。首次提出碳足迹概念的是一篇发表于1990 年由Rees[5]撰写的论文,Wackernage[6]将其完善成为生态足迹(EF)理论,这是近30 年来定量可持续发展中最重要的进展之一。EF 是指在一定技术条件和消费水平下,某个国家、地区企业可持续发展所必须实行的下一个绿色通行证。

表1 各国的碳足迹标签[3-4]

2.3 各国纺织品碳足迹标签的制定

2.3.1 英国Carbon Reduction Label[7]

由英国政府资助的碳信托公司于2007 年推出减碳标签,并于2008 年推出相应的碳足迹核算规范PAS 2050。减排标签的认证依据是PAS 2050 认证程序(对碳足迹进行核算、认证、制定并执行减排计划和发布标签)。

TESCO 是碳信托公司的合作伙伴,从一开始就参与其中,提出的低碳目标之一是对其经销的7 万多种商品全部进行碳标识。TESCO 已于2008 年开始在英国本土销售的200 多种商品上贴碳标识,但在中国的乐购超市至今未见商品上贴碳标签。

2.3.2 美国Carbon Free Label及Climate Conscious Label[8]

Carbon Free Label是由Carbon Fund公司推出的美国第一个适用于碳中和产品的碳标签,认证对象是英国颁布的B2C 产品。该认证采用生命周期评估(LCA)法来进行碳足迹核算,认证程序包括碳足迹核算、制定并执行碳中和计划以及发布碳标签。

美国的Walmart 作为全球最大的零售商之一,已经于2014 年完成10 万个供应商品的能耗、物耗和排放评估,重点在中国市场。美国还有Addidas、Nike、Apple、Home Depot 和Dell 等品牌都有相应的碳标签推行计划。

2.3.3 法国Group Casino Indice Carbone[9]

Group Casino Indice Carbone 是由法国连锁超市Casino 于2008 年6 月自行推出的碳标签,认证对象为B2C 产品,均为Casino 超市的自售产品。该标签采用由Bis 智能服务环境咨询公司开发的LCA 法进行碳足迹核算。

Casino 推出的碳标签得到了法国环境能源管理局的认可。法国政府呼吁国内所有零售商采用相似的碳足迹和碳标签体系。2010 年7 月,“新环保法规”得到法国国民议会的采纳,2011 年7 月1 日起开始试运行,该法案要求法国市场上销售的商品必须披露产品整个生命周期及其包装的碳足迹数值。

2.3.4 瑞士Climatop[7]

Climatop 标签由瑞士最大的连锁超市Migous 发起,应用于其自有品牌产品。如今,非Migous 的所有B2C 产品均可以申请该标签认证。该标签上并无碳足迹具体数值,获得该标签表示产品已有效减少碳排放量的20%。

2.3.5 德国Product Carbon Footprint[10]

2008 年,德国政府支持启动“德国产品碳足迹试点项目”,世界自然基金会(WWF)、德国生态研究所、波茨坦气候影响研究会以及德国低碳社会推进小组共同协助完成产品碳足迹标志的试点。该标签的碳足迹核算方法以ISO 14040/44 为基础,并参照PAS 2050。认证对象为所有B2C 产品,目前获得标签的产品包括家用纺织品和食品等。

2.3.6 澳大利亚Greenhouse Friendly Label

Greenhouse Friendly 计划由澳大利亚气候变化与能源效率部于2001 年发起,作为计划的一部分,碳标签认证工作也随之展开。该标签为碳中和标签,认证程序包括碳足迹核算、制定并执行碳中和计划以及发布标签。

2.3.7 日本Carbon Label[11]

日本于2009 年1 月发布“技术规范(TS Q0010 产品碳足迹评估和贴标基本规范)”草案,随后开展了为期3 年的碳足迹试点计划。计划分为4 步:(1)生产同一类别产品的公司联合行动,制定统一的产品类别碳足迹核算方法;(2)根据核算结果授予碳标签;(3)参照ISO 标准和相关国际标准制定可信的碳足迹试点计划;(4)完成数据库的建设。该认证对象为B2C产品,目前已完成食品、材料和电子等多个类别产品的碳标签认证。

中国纺织服装行业进行低碳认证尚处在起步阶段,大部分企业对于低碳认证知之甚少,重点在于电力、钢铁和汽车行业,这些“碳堡垒”行业正在实行行之有效的可再生能源发展方案,而且有些已经处于世界领先地位。纺织服装行业碳排放量相对较低,企业要全面推行低碳制造,需要大量的前期投入,如使用低碳环保的生产原料,引进节能环保的生产技术,更新现有的生产设备。中国国家发改委应对气候变化司已经声明,中国已经启动重点行业典型产品及重点减排项目低碳认证制度,已经出台《中国低碳产品认证管理办法》[12]。

3 产品碳足迹概念

随着碳标签制度的发展,产品的碳足迹核算也随之普及。一些国家开始将碳标签强制化,许多大公司通过产品碳足迹核算进行内部和零售商供应链的环境管理与成本控制,实施商业竞争,并引领绿色发展潮流。

产品碳足迹是指某个产品在整个生命周期过程中所直接和间接排放的温室气体总量。目前已知的温室气体总量有100 多种,但是《京都议定书》要求减排的6 种温室气体是二氧化碳CO2、甲烷CH4、氧化亚氮N2O、六氟化硫SF6、全氟碳化物PFCs、氢碳氟化物HFCs,重点是二氧化碳。在染料和印染行业,直接排放是指在重氮化过程中产生N2O,间接排放是指使用PFOS 及PFOA 整理剂。

不同温室气体的温室效应(GWP)不同,已知CO2的GWP 为1,其他温室气体则可以通过GWP 转换为CO2当量。例如CH4的GWP 为25,即1个单位的CH4释放量相当于25 个单位的CO2,从而可以比较产品的GWP;N2O相当于298个单位的CO2,SF6相当于22 800个单位的CO2,HFCs 相当于124~14 800 个单位的CO2,PFCs则等同于7 390~12 200个单位的CO2。

产品的生命周期过程是指从原材料的获取、产品生产、产品包装、产品分销运输、产品使用和处置、再生回收利用等所有阶段,也就是“从摇篮到坟墓”的概念。对许多中间产品进行碳足迹核算时,可以将产品的生命周期定义为“从摇篮到大门”,也就是从原材料提取到完成中间产品并送到下游加工厂的工厂大门(见图3)。

产品的碳足迹是实用的衡量指标,通过对产品碳足迹的核算,企业可以了解产品在整个生命周期过程中排放的温室气体量,从而制定相应的减排计划和目标,同时可以对影响环境之一的温室效应进行量化评估。产品碳足迹核算也为比较同类或不同类别产品的环境绩效或环境成本提供了依据。因此,产品碳足迹也是企业进行环境管理,改进低碳产品的工具之一。

德国的服装由零售业OTTO 集团完成了某些产品的碳足迹核算。以一件女式长款衬衣为例,其碳足迹核算结果为10.66 kg CO2当量,其中棉花生长环节产生的碳足迹约为1.27 kg CO2当量,包括纺纱、织布、染色和缝制等生产环节的碳足迹约为3.00 kg CO2当量,包装、配送、运输等环节的碳足迹约为2.84 kg CO2当量,产品使用阶段的碳足迹约为3.30 kg CO2当量。生产加工和使用阶段(新衣到穿旧而废弃)占了59%,属于大头,所以生产加工工艺和使用方法是值得改进的地方。英国玛莎(Mark &Spencer)在服装使用阶段进行碳足迹核算时,将产品洗涤温度从40 ℃降低到30 ℃[13],节省下的电力相当可观,由此减少了产品的碳排放量,同时也促进洗涤剂生产企业开发添加氧化剂和活化剂且适合低温使用的洗涤剂。纺织品服装的碳足迹核算不但可以促进企业减排、开发绿色低碳产品,又能改善生态环境,也可带动上游企业开发低碳绿色产品。

3.1 产品的生命周期评估

对碳足迹进行评估需要使用生命周期评估(LCA)法。LCA 是评价一个产品整个生命周期阶段(从原料的取得、加工到产品生产、包装、市场营销、使用,直到再循环使用和最终废物处理)的环境影响。按照ISO 14040 的定义[14],LCA 主要由定义分析目的、确定分析范围、建立和分析生命周期清单、影响评价和结果解释4部分构成。

生命周期评价的基础是生命周期清单(LCI),LCI 是LCA 基本数据的一种表达,即产品在整个生命周期阶段的资源、能源消耗和向环境排放(包括废气、废水、固体废弃物及其他环境释放物)数据的目录。通过建立产品功能分析单位表达产品系统的输入和输出,以了解企业的物耗、能耗及环境表现。

影响评价实质上是对清单分析阶段的数据进行定性或者定量排序的过程。根据需要,影响评价可以分为影响分类、特征化、量化3 个阶段。影响分类首先将从清单分析中得来的数据归类到不同的环境影响类型,如生态影响大类下包含全球变暖潜能值GWP、臭氧层破坏、酸雨、光化学烟雾、水体富营养化等。特征化是指按照影响类型建立清单模型,指通过环境模型将经过分类的物理、化学、生物以及毒理学数据描述的各种环境干预换算成一定的环境效应评分。例如产品碳足迹就是由归类于全球变暖的清单物质乘以特征化因子(温室效应因子)而得到。量化是指通过建立生命周期清单以及对清单进行分析(影响归类和特征化)得到产品的环境足迹。例如了解产品在生命周期过程中的碳足迹、水足迹、能量足迹以及对臭氧层的破坏等,就可以对产品的环境影响有更加客观的认识。

通过LCA,产品在各个阶段的能耗、物耗以及排放数据都能够得以量化。利用LCA 可以了解哪些环节对产品的环境足迹影响比较大。LCA 的这些功能使其成为绿色设计以及环境效益和经济效益评价的辅助工具。

3.2 产品碳足迹核算[14-15]

根据上述对LCI 的阐述,对其中归类于全球变暖的数据进行特征化,最终得出碳足迹。因此产品碳足迹评估可以按照ISO 14040/44[16-17]进行。由于在《京都议定书》之后建立的一系列温室气体减排政策架构和市场机制,特别是一些国家和地区的产品碳标识法规和产品碳标签体系的执行,产品碳足迹核算逐渐普及。考虑到LCA 法的复杂性、与下游消费者交流的必要性以及同类产品相互比较等方面的因素,专门用于碳足迹核算的标准有PAS 2050(世界上首个专门用于碳足迹核算的标准)、世界资源研究所(WRI)[18]产品碳足迹协议和ISO14060 等。这些标准都是依据ISO 14040/44 进行制定并进行了一定的简化。这些标准的制定与出台将进一步推动碳足迹核算在供应链和产品层面的应用,同时也为LCA 法在工业领域的大规模应用打下基础。

3.3 企业碳足迹核算依据

《京都议定书》的制定、碳贸易机制的执行以及政府节能减排的需求,都要求企业进行温室气体的核算和管理。WRI 和世界可持续发展工商理事会(WBCSD)于1998 年共同发起温室气体盘查议定书倡议活动,并于2001 年9 月正式公布了一套企业温室气体会计与报告的标准,该标准参照IPCC 的标准制定。1996 年国家温室气体协议对企业温室气体核算和核定做出规定,范围涵盖《京都议定书》中的6 种管制温室气体。

2006 年,国际标准化组织(ISO)参照WRI 的企业温室气体协议制定了ISO 14064-1[19],以便在全球范围内规范、指导企业的温室气体核算和管理。国际标准化组织于1993 年成立环境管理技术委员会(ISO/TC 207),着手制定ISO 14000 环境管理体系标准。从14001 到14100 有100 个标准号:ISO 14001-14009 环境管理体系(EMS)、ISO 14010-14019环境审核(EA)、ISO 14020-14029 环境标志(EL)、ISO 14030-14039 环境绩效评估(EPE)、ISO 14040-14049 生命周期评价(LCA)、ISO 14050-14059环境管理术语(EMV)、ISO 14060-14069 温室气体计算与核实(GGAV)。当前备用标准号为ISO 14070-14100。

3.4 企业碳足迹核算

目前核算公司碳足迹的标准有ISO/TC 207、ISO 14064-1以及WRI GHG Protocol。其中ISO 14064-1是参照WRI 的企业温室气体盘查议定书制定的,两者并无本质区别。

4 印染与水足迹

水资源作为主要的自然资源,是生物赖以生存的主要物资,但地球上可以直接利用的淡水资源十分匮乏,且人口不断增长和工农业生产的快速发展造成水资源短缺,同时水污染的严重越发加快水资源危机,成为各国在经济和技术上面临的复杂问题。

纺织工业是中国国民经济传统产业,是重要的民生行业,由于纺织印染行业快速发展所造成的水资源问题非常严重。据不完全统计,中国纺织行业年耗水量达95.48 亿t,新鲜水用量居全国各行业第二位,废水排放量居全国第六位。目前我国纺织行业中80%的用水量和污水排放量来自印染行业[20],而印染废水的年回用率不到10%。因此,降低水的消耗量是印染行业节能减排的重要环节,开展水足迹核算是节约用水的有力工具。

水足迹是水资源管理的重要工具,可以清楚地阐明产品生命周期中使用的新鲜水量和稀释污染物的水量。荷兰学者Hockstra 于2002 年首先提出水足迹概念[21]。2008 年,WWF 公布的《地球生命力报告》首次引入水足迹,并将其作为衡量地球健康状态的第3 个指标,用来说明水资源对地球生态系统的重要性[22]。2009 年,Hockstra 开发了水足迹评价指南[23],用以计算和评价水足迹。2010 年末,通过水足迹网络,水足迹的计算方法得到统一[24]。

4.1 水足迹概念

水足迹是与消费相关的新鲜水使用指标,不仅包括生产者和消费者的直接用水,还包括间接用水,可以看作是新鲜水资源占有的综合指标。产品的水足迹是指在整个供应链中用于生产该产品所需新鲜水的使用量,是一种能够显示不同来源用水量和不同类型污染物污染量的多方面指标。

水足迹数据为合理使用水资源提供精确信息,能够实现水的可持续使用和分配[25]。根据各阶段的水足迹值,有针对性地安排节水,能够实现工业的低耗水发展,为企业提高国际市场竞争力、实现行业的低耗水生产以及有效缓解水资源匮乏做出贡献,也为社会和经济影响的局部评估奠定良好基础。

4.2 纺织印染服装产品水足迹的重要性

纺织行业是全世界耗水量最大的行业之一,特别是印染行业中高附加值的纯棉机织物,经过退浆、煮练、漂白、丝光的染整前处理,染色、印花直到后整理都为湿处理,因此纺织品的印染环节更是高耗水工艺阶段。中国环境保护部和国家质量监督检验检疫总局继发布GB 4287—1992《纺织染整工业水污染物排放标准》后,又于2012 年发布GB 4287—2012 修正本,并同时发布另外3 个强制性国家标准,即GB 28936—2012《缫丝工业水污染物排放标准》、GB 28937—2012《毛纺工业水污染物排放标准》以及GB 28938—2012《麻纺工业水污染物排放标准》,突出各种织物的单位产品基准排水量(m3/t 标准品),限制产品在生产过程中的用水量。这些法规的出台旨在为印染行业实施节能节水降耗、减排污染物等提供依据。

在2021 年9 月13 日国务院新闻办公室召开的新闻发布会上,工信部部长肖亚庆说,在通过优化产业结构实现节能减排,初步建立起落后产能退出长效机制的同时,工信部大力推动工业节能节水、资源综合利用和清洁生产,通过绿色制造提高资源能源利用率。截至2020 年底,全国共打造2 121 家绿色工厂,171 个绿色工业园区。目前已经探索出了一批具有地方、行业特色的绿色制造和节能节水转型模式。

纺织印染服装行业是有关国计民生的重要行业,对传统落后的耗能耗水企业必须进行生产工艺路线的智能化改造。针对高耗水与高废水排放的印染工艺阶段,有学者强调核算与研究纺织服装在该阶段水足迹的重要性和必要性。有人指出[26]纺织印染行业不仅是高耗水行业,也是高废水行业,水资源利用率影响纺织行业的未来发展。笔者曾到过一些印染企业,看到他们对废水的处理程度已经达到可以养鱼的标准,并且可以重新回用到生产中,但这也只是个别企业。只有把印染企业集中在一个个工业园区内进行废水综合集中处理,并对其提出严格的排放要求,才能对印染企业产品水足迹进行精确核算。

4.3 水足迹的核算

产品水足迹可以对整个生产链所有工艺步骤消耗水量、废水量和处理后的水回用量进行估算,适用于各类产品。估算产品水足迹首先要了解产品的生产系统,这包含很多连续的工艺阶段。就纯棉服装的生产系统来说,其包含棉花生长→收获→轧花→梳理→编织为织物→织物前处理→染色或印花→后整理→裁制成服装等一系列工艺流程,其中还包括各阶段的包装→仓储→物流。实际上,一个生产系统中有很多次原料输入或半成品输出,由很多如上述单线式工艺组成。为了更形象地研究产品水足迹,必须将整个生产系统简化成有限数量的连续工艺步骤,即生产系统的图示化。

产品水足迹的计算方法有连锁求和法和步进式累积法,计算结果相同[23]。

4.3.1 连锁求和法

这种方法相对于步进式累积法更为方便简单,但只适用于生产系统只有一个产品输出的情况。在这一简单生产系统中,产品的水足迹(体积/质量)等于所有相关工艺的水足迹之和与该产品产量的比值。例如织物染整前处理的水足迹计算需要将退浆、煮练、漂白和丝光等工艺水足迹之和除以处理后的织物产量,再加上原坯布的水足迹。传统的前处理是在高温下的高浓度烧碱中煮练,煮练结束后,需要用大量水洗除残留的烧碱和纯棉坯布上的伴生物。如今的前处理已改为生物酶处理法,不但节能,还能节水;漂白从添加稳定剂到添加活化剂,又可以节能节水;而丝光也从高浓度烧碱处理发展到液氨整理,整个水足迹核算结果大相径庭。

这种单一产品(前处理织物)的输出系统很少存在,因而有必要设计更加通用的计算方法,以保证能够无重复地将整个生产系统所需用水计算到各个输出产品中。

4.3.2 步进式累积法

步进式累积法是计算产品水足迹的通用方法,基于经过各工序的最终产品所需输入产品的水足迹。假设有许多输入产品而只有单个输出产品,则输出产品的水足迹为输入产品水足迹之和再加上工艺水足迹;另一种情况是单个输入产品和许多输出产品,则需要将输入产品的水足迹按照一定比例分配到各个输出产品中去。这种方法用于染色、印花和后整理工序的产品水足迹计算:将原织物、染料及印花颜料、印花及染色用助剂(如分散剂、润湿剂、印花浆料、黏合剂和功能性整理剂等)输入产品的水足迹之和,再加上染色、印花工艺的水足迹,即可得到染色织物和印花织物的水足迹。将传统的高浴比(1∶10 已淘汰)间歇式染色与超小浴比染色、传统网印印花与数码印花进行比较,两者的水足迹又相去甚远。

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