低碳产品和服务评价技术标准及碳标签发展现状

2010-02-23 09:12刘正权
中国建材科技 2010年2期
关键词:足迹生命周期排放量

刘正权 陈 璐

(中国建筑材料科学研究总院,中国建筑材料检验认证中心有限公司,北京 100024)

1 能源与环境

人类的能源利用经历了从薪柴时代到煤炭时代,再到油气时代的演变,在能源利用总量不断增长的同时,能源结构也在不断变化。每一次能源时代的变迁,都伴随着生产力的巨大飞跃,极大地推动了人类经济社会的发展。同时,随着人类使用能源特别是化石能源的数量越来越多,能源对人类经济社会发展的制约和对资源环境的影响也越来越明显[1]。我国是一个经济高速增长的发展中国家,在未来很长一段时间内,我国将继续处于国际产业链低端,工业化与城镇化的同步发展对能源的需求还将持续增长。

能源的开发和利用促进了世界经济的发展,同时也带来了严重的生态环境问题。统计研究表明,地球大气中的CO2浓度在工业革命前基本保持在280ppmv,而从工业革命到目前的100多年间已经上升了近100ppmv,达到了379ppmv(图1),全球的平均气温也在近150年内升高了0.74℃(图2),特别是近30年温升更为明显,如果不加控制,到2100年温度预计会上升6.4℃。

图1 150年来大气中CO2浓度变化[2]

图2 近百年全球平均气温变化[3]

我国目前的能源消费结构也是以煤炭、石油等化石能源为主,可再生能源和核电占一次能源消费的比重不足10%。大量的采掘和使用化石能源所产生的CO2、SO2和粉尘等是温室气体和大气污 染的主要来源。其中,CO2、CH4、N2O等是导致全球变暖的主要温室气体。中国作为一个发展中国家,经济的高速发展对能源的需求不断加大,尽管人均CO2排放量低于世界平均水平(图3),但也面临着温室气体减排的压力(图4)。

图3 国内外人均CO2 排放量比较

图4 2005年世界主要国家CO2排放量

为了减少温室气体排放,减缓地球变暖,1992年5月在巴西里约热内卢举行了首次“地球首脑会议”,通过了《联合国气候变化框架公约》;1997年12月,第3次缔约方大会在京都举行,共同签署了《京都议定书》,它规定从2009年到2012年期间,主要工业化国家的温室气体排放量要在1990年的基础上平均减少5.2%,其中欧盟将6种温室气体的排放量削减8%,美国削减7%,日本削减5.2%;2000年11,美国在海牙举行了第6次缔约方大会中宣布退出《京都议定书》;2007年12月,第13次缔约方大会在印度尼西亚巴厘岛举行,会议着重讨论“后京都”问题,即《京都议定书》第一承诺期在2012年到期后如何进一步降低温室气体排放,联合国气候变化大会通过了“巴厘岛路线图”,启动了加强《联合国气候变化框架公约》和《京都议定书》全面实施的谈判进程,致力于在2009年年底完成《京都议定书》第一承诺期在2012年到期后全球应对气候变化新安排的谈判并签署有关协议;2009年12月,第15次缔约方大会在丹麦哥本哈根举行,共同讨论第二期(2020年)减排目标,192个国家多个谈判阵营,最终意见不一,谈判失败。

哥本哈根会议的召开使得低碳经济再次成为全球瞩目的焦点,以低能耗、低污染、低排放为基础的低碳经济是应对全球气候变暖的全新经济模式[4]。我国遵守《联合国气候变化框架公约》和《京都议定书》基本框架,把应对气候变化纳入国民经济和社会发展规划,培育以低碳排放为特征的新的经济增长点,加快建设以低碳排放为特征的工业、建筑、交通体系,开展低碳经济试点示范,推动形成资源节约、环境友好的生产、生活和消费方式[5]。我国政府向世界承诺:到2020年将单位GDP的碳排放强度在2005年的基础上降低40-45%,并加大低碳经济投资,预计“十二五”期间低碳经济投资为GDP的2%,大约3.1万亿元。

气候变化问题不仅是全球环境问题,更是涉及到各国经济能否可持续发展的重大问题。发展低碳经济作为应对气候变化、促进可持续发展的一项战略选择,正日益受到国际社会的高度关注。而发展低碳经济,离不开政策制度的创新和发展,其中制定温室气体排放管理标准、研究碳足迹计算方法、建立碳标签标识制度以及碳关税等贸易政策工具被认为是构建气候变化政策体系的一项重要内容[6~8]。

2 低碳评价技术标准

目前,世界上已发布的温室气体管理标准主要有:温室气体排放报告标准(ISO 14064),温室气体认证要求标准(ISO 14065)和《商品和服务生命周期温室气体排放评估规范》(PAS 2050)。此外,还有诸如世界资源研究所(WRI)及世界可持续发展工商理事会(WBCSD)等组织发布的产品碳足迹评价方法等。

2.1 WRI/WBCSD-GHG Protocol

为了指导碳审计的实施与推广,WRI和WBCSD于2004年共同制定了《温室气体议定书:企业核算与报告准则》(通常称为“Greenhouse Gas Protocol,GHG Protocol”),形 成 了由企业温室气体计算和报告标准(Corporate Accounting and Reporting Standards)和项目温室气体协议和指南(Project Accounting Protocol and Guidelines)两大部分构成的既有联系又相对独立的方法学体系。WRI/WBCSD新的“Product GHG Protocol”正在研究之中。

2.2 ISO14064、ISO14065、ISO14066和ISO14067

国际标准化组织(ISO)环境管理技术委员会(ISO/TC207)于2006年3月1日 正 式 发 布了ISO 14064标准,该标准旨在提供一套透明且可核查的要求,帮助组织量化、监测、报告及核查其温室气体排放或清除,并帮助组织寻求潜在的减排或增加清除的机会。

ISO 14064标准提供给了政府和工业界一个项目的整套工具,旨在减少温室气体排放,以及增强排放权交易信用。该标准分三个部分,分别就温室气体在组织层面和项目层面的量化和报告,以及审查和核证报告做出了规范。

ISO 14064-1:2006《温室气体-第一部分:在组织层面温室气体排放、消减、监测和报告指南性规范》

详细规定了在组织(或公司)层次上GHG清单的设计、制订、管理和报告的原则和要求,包括GHG排放边界、量化GHG的排放和清除以及识别公司改善GHG管理具体措施或活动等方面的要求。此外,还包括对清单的质量管理、报告、内部审核、组织在和查活动中的职责等方面的要求和指导。

ISO 14064-2:2006《温室气体-第二部分:项目的温室气体排放和削减的量化、监测和报告规范》

针对专门用来减少GHG排放或增加GHG清除的项目(或基于项目的活动)。包括确定项目的基准线情景及对照基准线情景进行监测、量化和报告的原则和要求,并提供进行GHG项目审定和核查的基础。

ISO 14064-3:2006《温室气体-第三部分:温室气体声明验证和确认指导规范》

详细规定了GHG项目审定或核查的原则和要求,说明了GHG的审定和核查过程,并规定了其具体内容,如审定或核查的计划、评价程序以及对组织或项目的GHG声明评估等。组织或独立机构可根据该标准对GHG声明进行审定或核查。

构成标准的三个部分的关系如图5所示。

图5 ISO 14064标准三部分之间的关系

ISO/TC207于2007年成立了温室气体管理标准化分技术委员会(SC7),专门致力于建立温室气体管理标准体系及制定相关系列标准。其中,第2工作组(WG2),正在起草关于产品碳足迹评价的国际标准(ISO 14067)。该标准共包括两个部分,第一部分为“产品碳足迹:量化”,第二部分为“产品碳足迹:沟通”。企业可利用该标准对其产品在整个生命周期内(从原材料的获取,到生产、销售、使用和废弃后的处理)的碳足迹进行评估,并可将碳足迹信息用于内部管理、或对外公布及交流。目前,该标准已形成CD稿,预计将于2012年正式颁布。ISO/TC207 SC7分技术委员会制定的系列标准见表1所示。

表1 ISO/TC207 SC7制定的系列标准

国际化标准组织(ISO)、WRI和WBCSD于2008年宣布联手推广GHG核算和报告标准,并签署了一份谅解备忘录,同意共同推广ISO 14064标准以及WRI和WBCSD“GHG议定书”标准。目前,联合国CDM项目执行理事会和国内开展的CDM项目采用的温室气体减排核查和验证所依据的标准就是ISO 14064和WRI/WBCSD《温室气体议定书:企业核算与报告准则》。

2.3 PAS 2050: 2008

PAS 2050: 2008《商品和服务在生命周期内的温室气体排放评价规范》和Guide to PAS 2050: 2008《PAS 2050使用指南:如何评价商品和服务的碳足迹》是由碳基金(Carbon Trust)和英国环境、食品和乡村事务部(Defra)联合发起,英国标准协会(BSI)编制的一套公众可获取的规范(Publicly Available Specification,PAS),该规范主要用于计算产品和服务在整个生命周期内(从原材料的获取到生产、分销、使用和废弃后的处理)温室气体排放量,旨在帮助企业寻找在产品设计、生产和供应等过程中降低温室气体排放的机会。

PAS 2050规范建立在现有生命周期评价方法(LCA)之上,而这些方法则是根据BS EN ISO 14040和BS EN ISO 14044标准并通过明确规定各种商品和服务在生命周期内的温室气体排放评价要求而制定的。根据PAS 2050计算产品(商品和服务)在生命周期内,包括生产使用和弃置各个阶段所排放二氧化碳及其他温室气体的总量主要包含5个基本步骤,每个步骤的工作内容和意义如图6所示。

绘制产品生命周期过程图(流程图)的目的是确定对所选产品生命周期有贡献的所有材料、活动或过程。生命周期通常涵盖一件商品从原材料开采(包括原材料的运输)、产品制造、商品流通零售、使用到最终废弃处置的整个供应链。系统边界定义了产品碳排放计算的范围,即哪些生命周期阶段、输入和输出宜纳入评估,列入所有的“实质性”排放。收集碳足迹需要活动水平数据和排放因子,汇总计算产品生命周期中所有活动的所有材料、能源和废物乘以其排放因子之和,得到产品的碳足迹。最后,依据《产品温室气体排放和减排声明践行条例》,为完成PAS 2050碳足迹计算的产品粘贴碳标签。

图6 PAS 2050碳足迹计算过程

2.4 PAS 2060:2010

2010年5月19日,BSI在现有的ISO 14000系列和PAS 2050等环境标准的基础制定并发布了世界首个碳中和承诺标准PAS 2060 Specification for the demonstration of carbon neutrality,提出了通过温室气体排放的量化, 还原和补偿来实现和实施碳中和的组织所必须符合的规定。 任何希望达到并证明碳中和的组织或个人,必须经由特定的温室气体排放的定量、减量和抵消来达成这些要求。

PAS 2060适用于任何类型的实体,例如企业、地区和地方政府、小区、学术机构、俱乐部和社会团体、家庭及个人,且适用于组织的任何标的,包括活动、城镇或城市、建筑物或产品。PAS 2060的目的在于建立一致的碳中和证明要求,确保一致且可比较的方法来处理碳中和。

2.5 TS Q 0010-2009

日本于2009年4月20日公布了产品碳足迹技术规范TS Q 0010《评价产品碳足迹与标签的一般性原则》,该规范适用于任何种类的产品,包含《京都议定书》规定6种温室气体(二氧化碳、甲烷、氧化亚氮、HFCs、PFCs和SF6),计算涵盖整个生命周期内的原材料获取(Raw material acquisition)、生产(Production)、分销和销售(Distribution/selling)、使用/维修管理(Use/maintenance control)、处置/回收利用(Disposal/recycling),计算时原则上以主要活动数据来计算产品的温室气体排放量,计算公式如下:

GHG emissions=Σ(activityi×GHG emission factori)

式中,i代表过程。

TS Q 0010规定计算出的碳足迹应标示于产品或包装上,原则上每项产品需标示其整个生命周期的CO2当量排放量,以gCO2e、kgCO2e、tCO2e、为单位表示。日本已经建立了碳标签标识制度。

3 碳足迹(Carbon Footprint)

3.1 碳足迹的概念

“碳足迹”的概念缘起于“生态足迹”[9-10],主要是指在人类生产和消费活动中所排放的与气候变化相关的气体总量,分析产品生命周期或与活动直接和间接相关的碳排放过程。国内外学者和机构对“碳足迹”有各种不同的理解和认识,如表2所示。

表2 碳足迹的定义[11]

碳足迹分析是一种评价碳排放影响的全新测度方法,其从生命周期的角度揭示不同对象的碳排放过程,具体衡量某种产品全生命周期或某种活动过程中直接和间接相关的碳排放量,为探索合理有效的温室气体减排途径提供科学依据。国外对于碳足迹分别从概念内涵、计算方法以及实例计算开展研究[17,19],研究尺度包括个人/产品、家庭、组织机构、城市以及国家等[17,22-27],产业部门涉及工业、交通、建筑、医疗等[18,23,28-29],而国内在的碳足迹方面的研究才刚刚起步。

3.2 碳足迹计算方法[11]

计算碳足迹是评价温室气体排放的重要而有效的途径之一,目前碳足迹研究中的主要方法有两类[19]:一是以过程分析为基础的“自下而上”模型;二是以投入产出分析为基础的“自上而下”模型。这两种方法的建立都依据生命周期评价的基本原理。

3.2.1 过程分析法

过程分析法以过程分析为基本出发点,通过生命周期清单分析得到所研究对象的输入和输出数据清单,进而计算研究对象全生命周期的碳排放,即碳足迹。该方法以节碳基金(Carbon Trust)[9]基于生命周期评价理论提出的产品碳足迹计算方法最有代表性。PAS 2050即采用的过程分析法计算产品生命周期的碳足迹,基本公式为:

其中:E 为产品的碳足迹;Qi为i 物质或活动的数量或强度数据(质量/体积/千米/千瓦时);Ci为单位碳排因子(CO2e/单位)。

过程分析法适用于产品/个人、家庭、组织机构、城市、区域乃至国家等不同尺度的碳足迹核算,但是在计算时使用的次级数据有可能会使得计算结果具有一定的不确定性。另外,碳足迹分析中也没有对原材料生产以及产品供应链中的非重要环节进行更深入思考,也无法准确获取产品零售过程中的碳排放,所以,过程分析法也具有一定的局限性。

3.2.2 投入产出法

Matthews[30]等根据WRI/WBCSD对于碳足迹的定义,结合投入产出模型和生命周期评价方法建立了经济投入产出-生命周期评价模型(EIO-LCA),该方法可用于评估工业部门、企业、家庭、政府组织等的碳足迹。该方法将碳足迹的计算分为三个层面,以工业部门为例:第一层面是来自工业部门生产及运输过程中的直接碳排放;第二层面将第一层面的碳排放边界扩大到工业部门所消耗的能源如电力等,具体指各能源生产的全生命周期碳排放;第三层面涵盖了以上两个层面,是指所有涉及到工业部门生产链的直接和间接碳排放,也就是从摇篮到坟墓的整个过程。计算过程如下:

(1)根据投入产出分析,建立矩阵,计算总产出

其中:x为总产出;I为单位矩阵;A为直接消耗矩阵;y 为最终需求;A*y 为部门的直接产出;A*A*y 为部门的间接产出,以此类推。

(2)根据研究需要,计算各层面碳足迹

其中:bi为碳足迹;Ri为CO2排放矩阵,该矩阵的对角线值分别代表各子部门单位产值的CO2排放量(由该子部门的总CO2排放量除以该子部门的生产总值得到);A’ 为能源提供部门的直接消耗矩阵。

投入产出分析的一个突出的优点是它能利用投入产出表提供的信息,计算经济变化对环境产生的直接和间接影响.投入产出分析方法核算结果只能得到行业数据,无法获悉产品的情况,因此只能用于评价某个部门或产业的碳足迹,而不能计算单一产品的碳足迹。

4 碳标签(Carbon Label)

碳标签(Carbon Label)就是将产品生命周期(即从原料、制造、储运、废弃到回收的全过程)的温室气体排放量(碳足迹)在产品标签上用量化的指数标示出来,以标签的形式告知消费者产品的碳信息。即利用在商品上加注碳足迹标签的方式引导消费者选择更低碳排放的商品,从而达到减少温室气体的排放、缓解气候变化的目的[6-7]。

较成熟的碳标签由英国发起。从2007 年起,英国政府为应对气候变化专门成立了Carbon Trust(碳基金),鼓励向英国企业推广使用碳标签。日本紧随其后,鼓励本国公司在商品包装上详细标注产品生命周期每个阶段的碳足迹。欧盟也积极推出新的规则对生物燃料的碳足迹衡量做出强制性规定。法国政府也鼓励零售商对碳足迹进行核算,签发了零售商和贸易企业可持续发展的规定。美国、瑞典、加拿大、韩国、台湾等国家和地区都已在国内推广使用碳标签。

表3 世界各国和地区碳标签

地区 碳标签名称 碳标签 计算准则 碳标签图示说明日本 Carbon footprint TS Q 0010 标签主要意涵为产品已达到CO2e减量,标章上方数字为减量数据韩国 CooL (CO2 Low)Label LCA PAS 2050碳标签分为两类,一类标示碳排放量,另一类标示碳排放减量;右上方的数字为排放或减量数据,左方文字表示企业对气候变迁的回应或标明此产品为益于环境的低碳产品泰国 Carbon Label UNFCCC/CDM Methodology此标签为宣告碳排放减量百分比,以不同颜色分别表示减量百分比,由左至右为10%至50%的减量标章澳洲 Greenhouse Friendly Label LCA该标签表示企业已对产品进行碳排放量之生命周期分析,并从已注册之减量专案中抵销排放量法国 Indice Carbone Bilan Carbone标签的中部为碳排放量,上部为Indice Carbone标识台湾 Carbon Footprint Label PAS 2050 LCA标签上部的数字代表碳足迹,下方的绿叶代表绿色、环保和健康

从表3中可以看出,各国和地区碳标签的推动机构有政府、政府支持的非盈利组织、民间非盈利组织、民间盈利组织(企业);核发产品的类别根据B2B和B2C而有所区别,以消费者为对象的产品,标签着重于外包装上,而以企业为对象的产品,着重于广告形式宣告;查验机构有的是由执行单位直接进行查验,有的是由执行单位认可的第三方进行查验;碳足迹的计算准则以PAS 2050、LCA等方法为主;标签所揭露的讯息包括二氧化碳当量CO2e、碳减排量标示、低碳标示、碳中和标示、碳等级标示等;标签的张贴和应用范围较广,产品本身、外包装、使用手册、广告等都可以使用所获得的碳标签。

5 我国低碳建材与低碳建筑的发展框架

5.1 低碳建材

建材工业是国民经济重要的原材料工业,我国已成为世界最大的建材生产和消费国,建材工业能耗总量约占全国能耗总量和工业部门能耗总量的7%和10%,废气排放总量占全国工业废气排放总量的18%。并且,我国正处在工业化和城镇化进程的提速阶段,城市基础设施、道路、桥梁、铁路、地铁、机场、轻轨及房地产建设都处在上升阶段,各行业的快速发展也同步推动了我国建材行业的迅速前进。所以,开展建材行业及建材产品低碳评价技术研究对于贯彻国家低碳发展战略,加快低碳经济建设,推动低碳建材产业的发展与进步,实现我国低碳建材发展的战略目标等具有重要意义。

我国建材工业2005年万元增加值综合能耗6.66吨标准煤,二氧化碳排放量约为16.65吨/万元,到2009年建材工业万元增加值综合能耗约为3.60吨标准煤,二氧化碳排放量约为9.0吨/万元,已经下降了45.9%,从而可以看出,建材工业是我国碳减排的主力军先锋队。根据这个减排速度,中国建筑材料流通协会提出的目标是:到2012年全行业碳减排在2005年基础上下降56%左右,即建材工业万元增加值碳排放量降至7.33吨/万元左右(图7)。

图7 全国建材工业万元增加值碳排放路线图

我国的建材行业主动性碳减排启程于2005年,但这4年来的“减碳”努力,主要还是着力于对现有“三高”产能的“关停并转”,也即所谓的“硬减碳”。从2009年起,尤其是2013开始的“十二五”期间,“减碳”当更多借助生产工艺、生产工装、生产手段的技术升级和技术创新,致力于绿色产业的大力发展和产业化应用,也即所谓的“软减碳”。

为了实现建材行业的减排目标,2010年4月11日中国建筑材料流通协会与中国建筑材料检验认证中心签署了《关于促进全国低碳建材发展的战略合作框架协议》,并联合成立了“全国低碳建材促进行动委员会”,开始逐步推进低碳建材的评估和标准制定工作,助推企业的转型升级,引导低碳经济在我国建材行业的科学发展。目前,已经编制完成了浮法玻璃和金属复合装饰板的产品种类规则国家标准,正在开展低碳建材认证的基础研究工作。

5.2 低碳建筑

低碳建筑是指在建筑材料与设备制造、施工建造和建筑物使用的整个生命周期内,减少石化能源的使用,提高能效,降低二氧化碳等温室气体的排放量的建筑。

中国房地产研究会住宅产业发展和技术委员会初步编制了《低碳住宅产业化技术体系框架及减排指标》,把低碳技术分为八项:低碳用能、低碳设计、低碳构造、低碳运营、低碳排放、低碳营造、低碳用材、绿植碳汇(图8)。低碳住宅产业化技术框架下重点推广15项技术和2类住宅体系(被动式住宅体系和SI住宅体系),并已开始实施“低碳之星”培育计划和“低碳之星产品库”培育计划,目的是使示范项目均能达到5个高标准(高标准空间设计、高标准舒适程度、高标准节能减排、高标准功能配置和高标准寿命周期)要求。

图8 低碳住宅技术体系框架

6 结语

以PAS 2050为代表的一系列国外低碳标准和技术规范以及碳标签制度在国家和行业碳减排、企业低碳文件建设、居民低碳生活方式的培养等方面起到了重要的作用。我国已成为世界上碳排放量最大的国家之一,发挥政府的主导作用,制定相应的低碳标准,建立碳标签标识制度体系是我国应对日益激烈的国际低碳经济竞争挑战的必然选择,对于推进我国低碳经济建设、参与全球碳交易市场、完善相关法规和标准体系、规避技术贸易壁垒、提高企业和各类组织的竞争力优势等多方面具有重要的意义。建材和建筑行业的能耗占我国社会总能耗的比重较大,同时建材工业发展低碳经济也是实现建筑节能和低碳建筑的基础条件,所以,开展低碳建材和低碳建筑的基础研究、建立相关的低碳标准和技术规范和标识制度对于推动低碳建材和低碳建筑经济和技术的发展具有重要的作用,也是低碳社会发展的重要趋势。

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