工厂化食用菌生产企业的低碳核算与评价

2012-09-19杨敬严铃王芳*姜庆

食药用菌 2012年3期

杨敬严铃王芳* 姜庆

(1.宜宾市长宁县农业局经济作物技术推广站,四川宜宾 644300;2.四川农业大学,成都 611130;3.雅安职业技术学院,四川雅安 625000)

消费者在选购产品时,要求较容易地对不同产品的碳排放量进行横向比较。企业也希望对其不同时期发展低碳技术的成果,能够有一个纵向评价指标,并能判别其在产品制造过程、能源利用和环境保护上的薄弱环节,以求改进。出口企业更需要对国际上可能出现的碳排放贸易障碍做到知已知彼。政府开征碳排放税和碳排放权交易需要基础性数据,并以此为依据对不同发展程度的企业进行引导和选择,做到优胜劣汰,以实现温室气体的减排。所有的这些都指向温室气体的排放核算。本文正是在这个认识基础上,试图编制适合工厂化食用菌企业的温室气体排放清单,建立二氧化碳排放核算模型 (企业间横向评价指标)以及企业不同发展期的纵向评价指标,并根据二氧化碳排放核算模型对企业的高二氧化碳排放环节进行分析,以求有所改进。

本文理论研究环节参考了生命周期评估 (LCA)法[1～3]和国际温室气体排放核算、验证标准[4],同时借鉴其他产业的碳核算成功案例。在实证研究方面,参考一个日产1.25吨杏鲍菇的工厂化生产企业的生产数据[5]。但由于实际生产的复杂性,一些数据准确度不够,对一些影响力较小的数据只能忽略不计,或者凭经验给出,但对论文的整个逻辑性影响不大。

1 文献综述

1.1 发展低碳经济的时代背景

在过去一百年里全球气温增加了0.6℃,科学家预计到2030年将再升高1～3℃,而地球的最大承受度只能增加3℃[6]。尽管科学界对于导致气候变暖的根本原因尚存在争议[7],但对温室气体的排放是气候变暖的重要原因已经成为社会各界的共识。限制温室气体的排放,主要是限制二氧化碳的排放 (简称碳排放)。这是解决这一问题的重要途径。

从1992年的《联合国气候变化框架公约》,1997年的《京都议定书》,直到2009年底的哥本哈根会议,“低碳”始为普通民众所知[8]。围绕着政治、经济、社会、文化诸多方面,形成了许多与低碳相关的名词,如低碳消费、碳税、碳关税、碳金融、低碳文化等[9]。

中国是世界上主要的碳排放国之一。2009年12月19日,温家宝总理在哥本哈根气候变化会议上代表中国政府承诺:“到2020年,单位国内生产总值二氧化碳排放量比2005年下降40%～45%[10]。”中国最大的碳排放源是建筑业,建设部2008年数据显示,我国建筑业直接和间接产生的能耗已经占到全社会总能耗的46.7%[11]。从任务的艰巨性以及政府的决心可以判断,今后的政策导向是鼓励企业走低碳发展之路。它将决定企业的技术革新方向、产品营销方向以及发展的战略,工厂化食用菌企业也不例外。

1.2 进行二氧化碳排放核算与认证的意义

核算工厂化食用菌生产企业在生产过程中的二氧化碳排放量,是表征资源或能源利用率及其对环境造成影响的重要指标。可用于判别企业在产品制造过程、能源利用和环境保护上的薄弱环节,以便于促进企业采取技术措施或改进管理手段,以提高竞争力。对于出口企业核算温室气体排放,可应对国际上可能出现的碳排放贸易障碍。尽管国际上对碳排放的责任还有异议,但是从长远角度看,减少温室气体排放,缓解气候变化,发展低碳经济是全球经济发展的必然趋势,是企业与国际接轨应承担的社会责任,还很有可能成为法律责任;同时也是我国内专家呼吁开征碳排放税和碳排放权交易的基础性数据[12]。

低碳产品认证,就是相关认证机构以一定的方法和核算体系对产品进行碳核算,再根据碳核算结果授予产品相应等级的低碳标志。而低碳标志的作用就是使消费者在选择产品时,较容易地对产品进行低碳比较和作出最终选择[13]。低碳核算与低碳认证在低碳产品的消费与贸易中可起到联系的作用。

1.3 消费、贸易制度与低碳认证

一方面,以低碳理念引导低碳消费,以低碳消费促使企业进行低碳创新,生产出低碳产品,消费者再次选择低碳产品,以此形成一个 “低碳理念-消费-产品-企业-产品”的强化循环链条。另一方面,通过碳关税、碳税、碳交易等经济和制度手段选择低排放企业,淘汰高排放企业。在低碳消费文化和低碳贸易制度安排下,选择低碳生产模式将成为企业发展的必然路径。

2 工厂化食用菌生产企业的温室气体排放清单、模型与评价指标

2.1 工厂化食用菌生产企业的温室气体排放清单

企业温室气体排放分为直接排放 (SCOPE1)和基于电热或热能使用的间接排放 (SCOPE2),以及其他间接排放 (SCOPE3)。SCOPE1包括公司所有的车辆以及燃料燃烧的温室气体排放;SCOPE2包括自用的采购电力产生的温室气体排放;SCOPE3包括生产采购的原料、产品使用、外包的活动、承包商的所有车辆、废物处置以及雇员公务旅行产生的温室气体排放。企业在以上3个范围内排放的CO2、SF6、CH4、N2O 、HFCs、PFCs都属于受管制的(即被国际标准关注的)温室气体[14]。

根据食用菌生产企业的特点和生产流程,拟出一个温室气体排放 (主要为碳排放)的清单 (表1),可以较准确地计算出食用菌生产企业的碳排放量。

2.2 二氧化碳排放核算模型

二氧化碳排放核算模型,是企业间横向评价的指标。由于食用菌生产是一个受人为控制的大量物质能量输入输出的复杂过程,涉及到各种形式的物质循环和迁移,碳排放清单较为复杂,不利于不同企业间的快速核算,因此有必要通过假设建立模型,对其进行评价。假设原则:(1)减排潜力原则。即所选因素是能够通过技术途径减少排放;而企业员工的呼吸量则无法通过某种手段使其减排,这部分数据不予考虑。(2)利于核算原则。对于一些获取难度较大的数据,比如企业厂房设备等在生产过程中的间接排放量可予忽略不计。(3)主要因素原则。对于总体影响不大的那部分也可忽略不计。

条件假设:①厂房、设备和塑料袋,以及各种废弃物等在其生产或处理过程中间接排放的二氧化碳,因为数据较难获得,且分摊到每个周期的量很少,对整个分析过程的影响不大,可以忽略不计。②因为工厂化食用菌在一年中的不同季节能耗与产量是不同的,故以一个周年为核算周期。③劳动者即使不进行食用菌生产,也要进行呼吸,排出二氧化碳,所以我们不将其考虑在本研究系统内。④假设企业使用的是火电。⑤大部分食用菌生产企业采用的都是地下水或者井水,只消耗掉在水转移和处理过程中所需要的电能。⑥食用菌在长过程中的有机物积累量与呼吸消耗量相等。⑦6种温室气体中,最主要的是二氧化碳,其他的可忽略不计。

图1 温室气体排放清单

将整个工厂的生产过程看做一个黑箱,由温室气体排放清单和上述条件的假设可以得知 (图2),企业生产投入的有水、电、煤、汽油、培养料等;产出的有产品 (食用菌子实体)、二氧化碳和废弃的菌袋等。其中培养料最终转化成3个部分,一是在食用菌生长过程中因呼吸作用而产生的二氧化碳;二是转化成为生物有机体;三是以废菌袋的形式存在,其中只有变成二氧化碳的部分释放进入空气中。由此可以得出,工厂食用菌企业在整个生产过程中释放到空气中的二氧化碳总量包括:水、电消耗所释放的二氧化碳,煤和汽油燃烧所释放的二氧化碳,以及食用菌生长过程中的呼吸作用所释放到空气中的二氧化碳。

因为企业使用的是火电,根据国家发改委提供的数据,一吨标准煤可以发电3 000千瓦时 (3 000度)[4]。把企业用电量 (E)换算成为标准煤 (C),即企业标准煤的总用量为E/3 000+C。再以一吨标准煤排放二氧化碳为 2.66～ 2.72(取值 2.7)吨计[15],有:CO2(汽油)+CO2(电)+CO2(煤)=CO2(煤+电)=CO2(汽油)+CO2(E/3000+C)=CO2(汽油)+(E/3 000+C) ×2.7。

再按一升汽油重约0.756千克,燃烧后约产生2.4千克的二氧化碳计算[16],一升 (体积)汽油换成二氧化碳 (重量)有0.0 024吨,即得:CO2(总释放量)=(E/3 000+C)×2.7+0.0 024L+CO2(呼吸量)。

由于食用菌在生长过程中的有机物积累量与呼吸消耗量相等,因此二氧化碳的呼吸量等于产量 (G)。

表1 工厂化食用菌企业的碳排放清单

图2 食用菌生产过程中的投入与产出

综上所述,工厂化食用菌企业的碳释放总量模型可表述为:

CO2(总释放量)=2.7×(E/3 000+C)+0.0024L+G。其中,E表示企业年度总耗电量,C表示年度总耗煤量,G表示年度总产量,L表示年度总耗汽油量。

通过这个模型可以进行食用菌生产企业之间的横向低碳比较。将表1中的数据代入模型为:CO2(总释放量)=2.7×(480 000/3 000+160)+0.0 024×17 600+450=1 356.24(吨)。

2.3 工厂化食用菌生产企业低碳纵向评价指标

纵向比较,也需要一个简单可行的评价指标。如果企业的产量增长速度大于二氧化碳排放的速度,就可以基本肯定其在低碳之路上的进步。借鉴陈飞、诸大建[17]在《低碳城市研究的理论方法与上海实证分析》中对低碳城市的评价方法所采用的弹性系数 (R)作为评价指标,其中R=CO2排放增长率/产量增长率。

对工厂化食用菌企业进行评价的结果可以出现以下4种情景:①弹性系数R＞1,说明企业减排方面在退步;②弹性系数R=1,为当前惯性情景,企业的减排没有变化;③弹性系数0.5≤R＜1,为相对脱钩情景,企业在减排方面有所进步;④弹性系数0＜R≤0.5,也为相对脱钩情景,企业减排进步显著;⑤弹性系数R≤0,为绝对脱钩情景,表明企业产量提高不依赖于能源的消耗和二氧化碳的排放。

假设菌厂第一年的产量G1为450吨,二氧化碳排放量C1为1 356.24吨,第二年产量G2为500吨,二氧化碳排放C2为1 300吨,那么就应该有R=[(C2-C1)/C1]/[(G2-G1)/G2]=-0.0 415/0.1 111=-0.3735≤0,为绝对脱钩情景,此时企业产量提高不依赖于能源的消耗和二氧化碳的排放。

3 推进工厂化食用菌生产企业低碳发展的对策建议

3.1 加强生产环节的减碳技术创新

从CO2(总释放量)=2.7×(E/3 000+C)+0.0 024L+G模式中可以得出,企业要进行低碳技术创新,需在年度总耗电量、年度总耗煤量、年度总产量,以及年度总耗汽油量等4个方面入手。在年度总耗电量方面,可以通过改变生产工艺来减少,如进行反季节生产时可在适合食用菌生长的温度范围内尽可能使培养温度靠近自然温度,在光照方面尽量采用自然光或节能灯,并减少通风等;也可以通过使用水电、风电、核电等减少二氧化碳的排放量。在灭菌时,可以采用节能灭菌设备,使用同等热量的低排放燃料,以水电、核电等代替煤,也可利用太阳能等绿色能源。在基础研究方面,探索食用菌的生长代谢机制,将其在营养消耗中产生的代谢物尽量用于有机体的组成,而非作为能量物质消耗掉。同时还可以建立制度,鼓励公务人员外出乘坐公共交通工具。

3.2 推行碳汇措施,减少碳源排放

食用菌生产不能像植物那样通过光合作用固定二氧化碳、释放氧气而形成碳汇。要解决这个矛盾,一方面,可以在机械设备、生产工艺等方面采取措施,尽量减少碳源;另一方面,企业可以利用现阶段国内碳汇成本较低的条件来储存碳汇,种植碳汇林,并将其内化为企业的一部分。很多外国企业和基金在中国种植碳汇林,这是一个重要原因。