基于全生命周期的秸秆家具产品碳足迹体系研究

顾 艺 陈 健 Gu Yi& Chen Jian

(1.2 同济大学建筑与城市规划学院，上海 200092)

基于全生命周期的秸秆家具产品碳足迹体系研究

顾 艺1陈 健2Gu Yi1& Chen Jian2

(1.2 同济大学建筑与城市规划学院，上海 200092)

对于我国当前经济发展中，家具行业多提倡绿色经济，以环保设计理念融入到家居家具产品生产中，可以降低环境危害影响，降低资源能耗，实现秸秆家具产业的可持续发展。研究秸秆家具产品碳足迹体系,以全生命周期方法为基础，建立秸秆家具的碳足迹认证体系，可以有效衡量秸秆家具生产过程中排放温室气体含量，定量计算碳足迹，量化分析秸秆家具低碳评价指标,以优化提升整个秸秆家具产业技术进步。本文基于全生命周期法，根据碳足迹评估核算理论，以秸秆家具产品为案例，对其碳足迹体系进行分析评估。

秸秆家具；碳足迹；全生命周期；可持续发展

随着我国气候问题的影响，在家具生产领域，创新开发生产秸秆家具产品，不仅可以减少秸秆燃烧污染，也可以重复利用秸秆资源，降低二氧化碳排放，实现绿色经济，且对秸秆家具产品进行“碳足迹”体系研究工作，衡量秸秆家具产品生产中排碳对气候变化的影响，对于家具企业的节能减排有着重要的指导意义。

1 浅析秸秆家具产品

我国是一个农业大国，每年农作物的秸秆产量可达到7亿多吨，基于当代资源环保意识，并且由于在农作物秸秆中富含矿物质，在家具制造行业中，采用秸秆替代木材原料，有效缓解我国森林资源短缺的困境。秸秆家具产品，就是在家具制造中以秸秆制成人造板，并以该秸秆产品设计制成现代家具。在绿色设计层面，秸秆家具核心思想就是要变废为宝，在实际应用中，秸秆家具产品已显现出巨大的环境社会经济效益[1]。秸秆在生长过程中，吸收大量空气中的二氧化碳,形成碳储存,降低碳排放总量，对于家具产品质量提升有重要影响。针对秸秆家具产品是否低碳，是否能够满足家具的“绿色要求”，就应该秸秆家具产品进行科学的分析、评价方法，选择合适的评价方法，对秸秆家具产品进行评价分析[2]。秸秆家具产品不仅可以满足家具使用功能，同时采取秸秆结构的人造板替代木质材料的家具产品，秸秆中以异氰酸酯(MDI)树脂为胶粘剂，秸秆家具产品充分利用可再生资源，是绿色无污染的新材料。

2 进行全生命周期秸秆家具碳足迹体系研究的必要性

2.1 碳足迹体系研究的必要性

产品碳足迹，针对某产品全生命周期中，对其原材料生产、分销、使用、处置等阶段，排放的各种温室气体(GHG)，如二氧化碳、甲烷、氮氧化物、氢氟碳化物、全氟化物、六氟化硫进行产品碳足迹体系研究。秸秆家具进行碳足迹研究，通过量化评估分析的方法，揭示秸秆终端家具产品含有的绿色属性，是衡量低碳设计及产品改进的指标[3]。对于秸秆家具产品实施碳足迹认证，使家具行业采用节能环保技术,通过对秸秆家具产品碳足迹进行核算,家具生产企业可以了解秸秆家具产品在整个生命周期中的热源排放,从而可以制定出相应的降耗减排计划,促使家眷企业提高其生产效率，实施碳足迹体系检查，可以很大程度上提高中国家具出口市场，减少资源消耗。

2.2 全生命周期必要性

生态足迹的概念基础的碳足迹，在秸秆家具产品碳足迹体系研究中，由于不同企业生产工艺千差万别，使得家具碳足迹核算过程出现弊端，故此基于全生命周期方法，在全生命周期方法中，对于秸秆家具产品碳足迹体系研究中，制定一个进度安排，预先计划进度，识别和监控关键路径，然后任务工作量，分资源，制定进度时序[4]。在全生命周期碳足迹探究中，可以对于其不确定的事件或情况，将会对项目目标产生不确定的影响，识别碳足迹体系研究中出、主要的风险，并且完成风险分类以后，接受风险，缓解和降低风险，规避风险，转移风险[5]。家具产品碳足迹研究中，由于家具产品涉及材料品种多，生产过程复杂,企业标准化、机械化程度差别，因此，应该建设家具碳标签认证制度,基于全生命周期开展碳足迹体系研究工作。

3 全生命周期下秸秆家具产品碳足迹体系研究步骤

通过计算分析碳足迹的方法，一直都是用来评价家具产品碳排放的有效办法，可以通过对秸秆家具产品的全生命周期进行碳足迹评估，就可以为秸秆家具产品生产提出科学有效的减排方案，为提升产品质量提供参考依据。

3.1 启动秸秆家具产品碳足迹研究项目

在碳足迹体系研究中，可以根据产品生产整个过程中的温室气体排放量，依据个人碳足迹、产品碳足迹以及企业碳足迹等多个角度，研究全生命周期产品碳足迹。同样，在全生命周期碳足迹体系实际研究之中，启动项目，设定目标，选择产品，并且由产品供应商参与，开启研究项目[6]。在碳足迹全生命方法研究中，有采取“自下而上”的模型，其主要就是以过程分析作为基础进行项目分析；同时，还有一种“自上而下”模型结构，主要将产品生产的投入产出作为分析中的切入重点。建立生产流程图，确定计算边界，收集数据，计算碳排放量，检验不确定度（如图1）。

图1 过程图

基于全生命周期项目研究，应用自底向上方法，细分待开发的秸秆家具产品碳足迹，直到可以将其每一个子任务，都能够明确其开发工作量为止，然后可以把它们的工作量加起来，得到秸秆家具产品碳足迹的总工作量。该方法的优点是，可以提出各个部分估算的准确性，足以实现碳足迹体系研究需求。通过对各类秸秆家具产品中，假设采用一致的数据源作为边界条件，比较分析其全生命周期的碳足迹差异，根据原料选择等多角度减少GHG排放。由供应商参与，了解秸秆家具产品的全周期以及收集数据，由秸秆家具产品的制造企业以及秸秆人造板制造企业、物流企业共同参与，进行秸秆家具产品碳足迹体系研究工作。

3.2 构建秸秆家具产品碳足迹

这是第二阶段,主要绘制过程图，实施边界审查，确定优先序，数据搜集，碳足迹计算，不确定性检查[7]。采用过程分析法,即以过程分析为基本出发点,根据生命周期清单，应用过程分析全生命周期评价法，建立生命周期流程图，尽可能将产品生命周期涉及原料列出，确定组织边界与营运边界，收集产品生命周期涵盖所有物质排放因子，应是初级数据。

首先，绘制秸秆家具产品碳足迹图，要知道在秸秆家具产品碳足迹的计算过程之中，应用碳足迹图，可以根据其提供的计算起点，指导收集全生命周期数据，为计算秸秆家具产品的碳足迹提供参考（如图2）。

图2 碳足迹图

对于全生命周期秸秆家具产品的碳足迹研究之中，可以采用商业生产到消费者的模式，以及集合商品评价，从秸秆家具产品原材料，通过秸秆家具产品制造、分销、零售，到秸秆家具产品消费者使用，以及秸秆家具产品最终处置利用进行研究。

其次，确定秸秆家具产品碳足迹评价边界定义基于全生命周期中，碳足迹系统边界，确定秸秆家具产品碳足迹计算范围，评估秸秆家具产品生命周期阶段。其边界为：秸秆板生产制造边界，各阶段运输边界，秸秆家具制造边界，秸秆家具销售边界，生产余料边界，秸秆家具回收处置边界；可以应用估值的方式、行业数据以及搜索同类产品方式，确定好秸秆家具产品碳足迹的评价边界范围。

再有，就是进行秸秆家具产品原材料采集，在计算秸秆家具产品碳足迹中，需要活动水平数据和排放因子。由于秸秆家具产品会存在跨厂数据整合困难,难以动态管理；秸秆家具产品生产线多、产品多，排放量化基准资料缺乏,难以落实执行碳足迹核查数据收集工作。故此建设秸秆家具产品碳排放数据采集数据库，合理选择秸秆家具产品数据种类，提高秸秆家具产品全生命周期数据采集质量，将全生命周期这些数据转换成温室气体排放量，存储到数据库中，进行收集整理。

3.3 评估计算全生命周期秸秆家具产品碳足迹

针对全生命周期碳足迹直接排放，将碳元素的燃烧视为完全燃烧，根据碳元素守恒法，计算CO2排放量，分析计算研究对象的全生命周期中的碳排放，计算碳足迹。秸秆家具产品碳足迹计算中，根据碳足迹“质量平衡”，在秸秆家具产品碳足迹评价边界内，确保定义的输入、输出以及废物流被计入，在全生命周期方法基础上，计算每个子系统边界碳排放。同样，在计算全生命周期内秸秆家具的碳足迹时，可根据产品全生命周期的过程图，根据产品的边界子系统编号，逐步计算每项生命周期内活动的碳足迹范围。计算秸秆运输的排放量中，每次运输的总排放量为200千克，每吨秸秆的排放量为10千克，每立方秸秆的排放量为16千克，可以对于其计算出的每个边界排放量进行分析，计算碳足迹。

考虑秸秆家具产品在其全生命周期内的碳存储，故此植物碳材料组成的秸秆家具产品，存储碳在生长过程中，也会中从大气中去除GHG，同时在一年内，秸秆家具加工制造过程中，可清除50%以上植物碳。秸秆家具碳足迹计算中，应该从全生命周期角度进行计算，秸秆家具产品碳足迹计算公式为：

其中，S为秸秆家具产品在其全生命周期内碳存储量，计算秸秆家具产品碳足迹。同时，秸秆家具产品碳足迹体系研究中，也可以对全生命周期内的秸秆家具产品进行碳足迹不确定性检查，通过碳足迹不确定检查，最小化秸秆家具产品碳足迹计算不确定性，优化秸秆家具产品碳足迹计算模型，细化秸秆家具碳足迹计算过程，可以聘请专家评审碳足迹体系研究结果，优化秸秆家具产品碳足迹结果。

4 分析秸秆家具产品碳足迹体系研究结果

在秸秆家具产品碳足迹体系研究中，可以根据全局全生命周期的视角，评价秸秆家具产品碳足迹体系。能够根据上面得到的秸秆家具产品碳足迹评价，计算秸秆家具产品的碳足迹，使研发秸秆家具企业能直观全面的掌握产品生产碳含量，在其生命周期的各阶段内GHG排放来源，从而强化家具绿色设计制造方法。

分析秸秆家具碳足迹影响因素,通过比较不同企业秸秆家具产品设计、材料选择、结构形式、生产工艺、等因素,分析其对于产品碳足迹影响程度,强化秸秆家具降低碳排放的措施。产品碳足迹计算完成后,还需要对秸秆家具产品碳足迹整个过程进行检查,对秸秆家具产品碳足迹计算中的不确定性，有利于秸秆家具产品企业真正认识到产品碳排影响,并优化秸秆家具产品生产流程,降低秸秆家具产品整个供应链中的二氧化碳排放量。对秸秆家具产品全周期中每个节点碳量进行统计,建立统一数据库,核算碳足迹，降低秸秆家具产品成本,增强秸秆家具产品市场竞争力,提升秸秆家具产品质量。

5 结论

综上所述，基于全生命周期方法，研究秸秆家具产品的碳足迹，可以给家具生产企业提供有效核算秸秆家具生产阶段碳排放的方法，同时也可以更加直观的使消费者了解产品生产过程中的碳排放量,从而促进绿色消费与企业绿色生产的互动，规范家具产品生产消费市场经济，促使家具行业采用节能环保技术, 促进家具行业节能减排,从而使家具生产产业可以走上低碳的可持续发展道路，大力推广应用秸秆家具产品，实现环保与节能的双向经济提升，具有使用研究价值。

（责任编辑：黄 炎）

[1]马倩倩,卢宝荣,张清文.碳足迹评价及其在造纸行业的应用[J].中国造纸,2012,07(18)：41-42.

[2]范丽丽,祁忆青.秸秆板在家具方面的应用对策探析[J].家具与室内装饰,2011,(10)：104-105

[3]年鹤,王晓敏.瓦楞纸箱生产碳足迹的计算方法与实例分析[J].家具与室内装饰,2010,21(14)：56-57.

[4]刘韵,师华定,曾贤刚.基于全生命周期评价的电力企业碳足迹评估——以山西省吕梁市某燃煤电厂为例[J].资源科学,2011,06(34)：45-46.

[5]刘玮,申黎明.基于产品碳足迹的秸秆家具绿色评价方法研究[J].家具与室内装饰,2012,05(12)：34-32.

[6]千一凡,申黎明,黄琼涛.秸秆板在板木结构美式床具中的应用[J].家具与室内装饰, 2014,(07)：18-19

[7]计军平,马晓明.碳足迹的概念和核算方法研究进展[J].生态经济.2011,12(04)：33-36.

Analysis of Carbon Footprint System in Straw-Furniture Based on Product Life Cycle

Nowadays,the concept of Green Design was appreciated in the furniture industry and the Design for Environment Protection,concept,also was adopted into the production of furniture, which could minimize the effect of environment pollution and reduce the energy consumption to develop sustainably the furniture industry in current economic development. Research on the carbon footprint system of the straw-furniture is based on the way of product life cycle. Establishing the certifi cation system of the carbon footprint could measure effectively the greenhouse gas emission from the production process of the straw-furniture ,calculate quantitively the carbon footprint and analyze quantitively the carbon evaluation index of the straw-furniture to improve the technology in straw-furniture industry.In this essay,the author made case analysis of the straw-furniture and evaluation about the carbon footprint system based on the product life cycle and the theory of calculating the carbon footprint.

Straw-Furniture; Carbon Footprint; The Product Life Cycle; Sustainable Development

TS664.01

A

1006-8260(2015)01-0026-02

上海市教育委员会“顾艺-2013年度上海高校中青年教师国外访学进修计划”项目；上海市教育委员会科研创新项目（编号：14YS117)