生命周期评价在食品工业应用的最新进展

文/贾佳 通标标准技术服务(上海)有限公司

生命周期评价在食品工业应用的最新进展

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食品工业是全球经济的支柱产业，近几年随着全球人口的不断增长，食品作为刚性需求，并不受全球经济的影响，一直处于稳定增长的状态，而随之带来的环境影响也日益严重，例如资源占用，环境污染，能源消耗和人类健康的影响等等。由于各个国家或区域的食品工业结构和发展水平的差异，使其产生的环境影响程度和类型也有所不同，因此采用生命周期评价的方法能应地制宜地对各个国家或地区食品行业产生的环境影响进行评估和量化，有助于政府制定出相应的环境政策，进而有效地引导各国家食品工业的可持续发展。

什么是生命周期评价

生命周期评价（life cycle assessment,简称LCA）是对产品在生命周期中所产生潜在的环境影响进行量化评估的工具，通常我们也将生命周期称作“从摇篮到坟墓”，包括产品的原材料获取，加工制造，运输分销，使用废弃或循环利用等阶段。

LCA研究包含以下4个阶段。

如图1所示，首先是目的与范围的确定。这是LCA最重要的环节，直接影响了LCA评价结果的广度和深度。LCA的目的,通常根据开展LCA研究的原因,研究结果的接收者以及是否用于对比论断或向公众发布来确定。LCA的范围设定则考虑的因素会更多，其中最重要的两个因素为功能单位和系统边界。功能单位就是所选定的产品功能的量化表示，对于食品工业来说，大多数功能单位都以质量或体积来表示，例如1t牛奶，一瓶500ml的PET瓶装矿泉水。也有由于LCA目的设定，而选用营养价值，经济价值或者是土地面积等表示产品的功能单位。在理想状况下,LCA通过模拟产品系统来开展，在建立产品系统时，宜使其边界系统上的输入和输出均为基本流，即系统中资源的使用和向空气，水体和土壤的排放物。但是食品的原材料大都来自于农，林，牧，渔等行业，而这些行业受自然条件等因素的影响较多，具有很大的不确定性，因此当食品加工企业进行LCA研究时，可以根据实际情况设定系统边界，这是产品流也可以作为输入输出部分。

其次是清单分析。此阶段是LCA中工作量最大时间花费最长的阶段。在清单分析过程中通过数据的收集和计算，以量化产品系统中相关的输入和输出。如果客户和供应商积极配合提供数据，能够有效地减少项目花费的时间。由于食品具有易腐败的特性，在食品的运输分销阶段会有冷链的要求。与其他工业产品在运输上存在差异。同时一些半成品由于可选择不同的加工方式，使其被消费者购买后在享用的过程中所需要的能耗或材料消耗也有所不同。因此一个专业的食品行业生命周期数据库对食品的环境影响的量化评估也是至关重要的。

第三是生命周期影响评价阶段，该阶段的目的是根据清单分析的结果对环境的潜在影响程度进行评价。目前国际上主流且通用的生命周期影响评价的方法学有CML 2000，EDIP 2003，ReCiPe Midpoint/Endpoint等。在针对食品的生命周期影响评价时，应该考虑食品安全的影响，如食品添加剂的使用，包装中有毒有害物质的迁移等等。

最后的生命周期解释是综合考虑清单分析和影响评价发现的一个阶段。解释阶段的结果应得出相应的结论，对局限性作出解释，以及提出建议。最好采取向决策者提交结论和建议的形式,帮助决策者了解产品在生命周期中每个阶段的环境影响状况，辨识改进空间，在减少食品环境影响的同时，保证食品安全。

经过上述四个阶段，LCA结果应用在企业层面,为进行产品生态设计,研发更加有益于环境的产品提供了有效的数据支持和评价方法.同时可以通过市场营销的手段,宣传产品的环境绩效,树立企业的可持续发展形象.LCA可以帮助食品企业在产品研发时引入环境影响的因素,有利于提升成品的环境绩效.在政府层面,LCA可以帮助制定食品行业的政策,宏观规划食品行业的可持续发展.目前在欧美等国家已经利用LCA的方法建立了很多产品的环境标志或生态标志等项目.通过这些项目,政府对各行业的可持续发展进行了积极的引导.

生命周期评价在食品工业中的发展

LCA起源于二十世纪60年代末美国开展的资源与环境状况分析（REPA）项目，最经典的案例出自于食品工业，1969年由美国中西部资源研究所针对可口可乐的饮料包装瓶进行的研究。该研究从生产包装瓶的原材料获取到最终包装瓶使用废弃的整个过程进行了全程跟踪和定量分析，帮助可口可乐公司确定了使用塑料瓶比玻璃瓶对环境更加有益。经过20多年的发展，国际标准化组织（ISO）于90年代末颁布了LCA相关一系列国际标准，在2006年该组织又将一系列标准合并，最终成为ISO14040《环境管理-生命周期评价的原则与框架》和ISO14044《环境管理-生命周期评价-要求和指南》，明确了LCA的方法学，对报告和鉴定性评审作出了具体的规定，而ISO14025《环境管理-环境标志和声明-Ⅲ型环境声明原则和程序》的发布，将LCA方法学纳入到环境标志的范围内，使其得到了更广泛的应用。

目前研究机构、食品企业和政府都在进行各自的LCA研究。从不同层面推动了食品工业LCA的发展。研究机构对食品工业的LCA研究大多都很有前瞻性，站在产业发展的角度上进行的。例如对乳品行业的研究显示在农场阶段会产生最大的环境影响。Berlin对硬质未熟奶酪的LCA研究显示农场阶段在整个生命周期中对全球变暖的贡献占比为94%，酸化为99%，富营养化为99%，而该产品的加工，运输，销售，消费者食用和最终废弃阶段贡献了剩余部分的环境影响。在荷兰，农场生产的牛奶产生了50% NH3排放, 15%CO2排放, 48% CH4排放, 大约37%N2O排放和大约45%水体的富营养化。为减少这些环境影响,荷兰政府和欧盟共同出台了一些环境政策,使得农场主不得不寻找一些手段减少富营养化和温室气体排放。荷兰的一些研究机构和大学对21家牛奶企业的有机牛奶和传统牛奶进行了LCA的研究，为探索农场生产类型对环境的影响,为乳品业的环境政策提供一些数据支持，该研究结果显示有机农场生产每公斤牛奶的能源消耗和富营养化潜势来看好于传统农场,而有机牛奶的酸化和全球暖化潜势与传统牛奶无明显差异。通过这些研究,发现了牛奶生命周期中的环境影响热点,同时提出了一些减少环境影响的建议。吉林大学针对啤酒工业的包装系统进行LCA研究，旨在为消费者，企业和政府提供所需的信息。该研究建立了啤酒包装系统的环境影响评价模型，将酸化，富营养化，固体废弃物，烟尘和粉尘以及全球暖化作为评价指标，并确定五个评价指标的标准人当量值和权重。研究显示：啤酒包装系统对环境影响贡献最大的影响因子依次为：富营养化，酸化，全球变暖、烟尘和粉尘及固体废弃物。

近几年，企业也纷纷开展LCA研究，在指导自身开发更加有益于环境的产品的同时，将产品的环境绩效通过产品环境声明（Environmental product declaration, EPD）的方式展示给客户和消费者。EPD就是将产品信息和环境绩效简明展示的工具，其最核心的基础是LCA，同时只有经过有资质的第三方核查后才可以申请完成注册。International EPD计划就是根据ISO14025建立的III型环境标志项目，目前已有来自全球26个国家的企业和机构在该计划下注册EPD。该计划现有13类产品种类规则（Product category rules, PCR），其中食品类分成了农业园艺产品，牛乳鸡蛋类，鱼类及其他水产制品，肉类水果蔬菜食用油，乳蛋制品和饮料，共包含37个产品种类规则。已有众多食品公司在International EPD平台上完成了129项EPD注册，如瑞典Lantm®nnen公司早在2008年发布了24款面粉类制品的EPD，意大利Granarolo S.p.A.乳品公司在自2014年起发布了8款产品（酸奶，黄油和奶酪）的EPD，这些EPD都公开在International EPD的官网上，方便消费者和客户的查询和对比。另一方面由于LCA方法和III型环境标志的计划众多，企业可能会面临来自不同客户的多种LCA评价的要求，同时面对各式各样并不具备可比性的环境声明，使得消费者无法从中选择出更加环境友好的产品。欧盟在2014年6月将15个食品和饮料类别纳入了产品环境足迹(Product environmental footprint, PEF)第二阶段试运行项目中，包含啤酒，咖啡，酒类，食用油，柑桔，罐装果蔬，乳制品，瓶装水，鱼类，肉类，意大利面，可食用动物脂肪，茶叶和其他于食品和饮料相关的产品。此项目旨在欧盟建立统一的产品环境信息评价方法和环境标志要求，帮助各成员国和企业进行产品环境影响评价、展示和设立基准，同时能更好地了解消费行为，提供更明确地环境信息，避免企业的“漂绿行为”。

所面临的问题及建议

LCA经过了近半个世纪的发展，目前应用比较成熟的领域就是绿色建筑评价体系。但由于各类行业都有自身的特性，各个地区和国家的能源结构和资源配置情况又有所不同，因此LCA在以下方面还存在着较大的改善空间：1，方法学的完善，由于研究对象本身差异很大，因此LCA的方法学需要有针对性，同时随着环境污染不断加剧，许多地区都出现了新的污染问题，这就需要对LCA的评价指标进行进一步的完善和更新。2，数据库是LCA的基础，但由于个地区和国家信息的开放性不同，数据收集的方式不同，使得数据库的代表性也存在的一定的争议。目前世界上数据含量最多的是瑞士LCI中心提供的Ecoinvent，包含了超过20000个数据量，代表了全球350个国家和地区[11]。而我国虽然已有众多数据库，但是在数据量还相对较少，而且数据大都来源于文献资料和行业报告，缺乏实地调研的初级数据同时目前已有的数据库中，针对食品工业特别是食品原材料的数据很少，因此LCA的数据库还需要进一步扩充。3，产品种类规则的开发。食品工业由于和各个国家或地区的文化有大关系，因此在原料选用，加工方式上地域性差异较大，如果没有比较全面的具有代表性的产品种类规则，这直接影响到产品LCA结果的可比较性，对LCA的市场营销的应用也收到了许多限制。

结论

综上所述，食品关系到国计民生的问题，食品工业健康有序地发展，对国家安全和稳定起到了至关重要的作用。LCA作为全球公认的环境影响评价方法，如果能导入到食品工业，可以帮助政府制定出更符合国情和当地饮食文化的政策，为企业实现绿色营销，开发生态友好产品提供一个有效的工具，因此完善食品工业LCA方法学和PCR，建立食品工业数据库迫在眉睫。