印刷服务碳足迹评价方法及碳排放计算器的开发应用

皮阳雪+陈海生+熊立贵

本文提到的“碳”，特指二氧化碳等温室气体。印刷服务碳足迹（Carbon Footprint）评价，是指分析印刷企业在生产过程中排放的温室气体的来源并计算总的排放量，用来描述印刷企业的能源意识和行为对自然环境产生的影响。本文将介绍的印刷服务碳足迹评价方法及碳排放计算器的开发应用，是2014年度中山市科技计划重点支持项目——《碳足迹分析与碳审计在包装印刷企业节能减排中的应用研究》（项目编号：2014A2FC339）的成果之一。

我国印刷行业碳足迹评价现状

印刷服务碳足迹评价具有诸多好处。对于印刷企业而言，确定生产中的碳足迹是减少碳排放行为的第一步，它能帮助企业辨识自身的服务在生命周期中主要的温室气体排放环节，以利于制定有效的碳减排方案；企业通过产品碳足迹分析，可以改善内部运营、节能减排、节省成本；其还可以作为一项营销策略帮助企业获得竞争优势；此外其也是满足市场需求、促进沟通的有效途径。对于政府而言，其有利于相关部门对企业的碳排放进行监督评比，责成企业承担绿色环保的社会责任。

在当前全球气候变暖的趋势下，印刷碳足迹评价工作日渐得到各国的重视。作为全球印刷大国，我国印刷行业推行绿色生产责无旁贷。相比欧美，我国的印刷碳足迹评价工作起步很晚，直到2011年，由中国环境保护部环境发展中心和中国印刷技术协会共同开展了对书刊以及塑料包装印刷碳足迹评价的研究，以PAS2050、ISO16759等作为主要参考，完成了《印刷产品/服务碳足迹行业层面评价指南——印刷》、《书刊印刷服务碳足迹评价实施规则》等标准的编制。但是，由于数据收集等工作十分复杂，尚未建立完善的数据库，所以有关印刷服务碳足迹的评价研究与应用在业界尚处于初始阶段，无论从理论方法还是应用方面都亟待发展，还未达到实际应用的地步。

印刷服务碳足迹评价方法

1.评价方法的选择

当前，碳足迹的评价方法主要包括生命周期评价法（Life Cycle Assessment，LCA）、投入产出评价法（Input-Output，IO）和混合分析评价法（Hybrid-IO-LCA）。

其中，生命周期评价法又称过程分析法（Process Analysis，PA），分析产品或服务在整个生产环节（过程）中的碳排放，即碳足迹。其计算过程考虑了生命周期中的每个碳排放节点，所得数据相比另外两种评价方法更加详细和准确，计算思路和方法也更易于被行业接受，所以生命周期评价法适合于印刷产品/服务的碳足迹计算，而且国际上已有成熟的相关标准可供参考，如《商品和服务在生命周期内的温室气体排放评价规范（PAS 2050∶2008）及使用指南》，以及《全球印刷媒体产品碳足迹计算的共同基础——ISO 16759》。本文的研究工作，同样基于生命周期评价法。

2.系统边界的确定

对基于生命周期评价法的碳足迹评价，如何划分系统的边界至关重要。印刷的碳足迹评价，存在印刷产品和印刷服务两种对象的评价模型。一般而言，印刷产品的生命周期要长于印刷服务，印刷服务只是印刷产品生命周期的一部分，两者最大的区别在于系统边界划分的不同，印刷品生命周期中的印刷承印物和印刷品的消费、废弃处理过程不包含在印刷服务中。

就目前印刷行业的生产特点而言，印刷企业大多是为客户代加工生产，因此以印刷服务为对象开展碳足迹评价工作，能更真实地反映印刷企业的碳排放水平，从而有效地指导印刷企业开展节能减排工作。

本文选择纸类印刷制品的加工生产服务为研究对象，包括出版物印刷和包装装潢印刷，以出版物印刷中的书刊印刷服务为例，基于生命周期评价的理论，借鉴《商品和服务在生命周期内的温室气体排放评价规范（PAS 2050∶2008）及使用指南》，结合书刊印刷服务的特点，确定书刊印刷服务的系统边界（图1）。

书刊印刷服务的系统边界范围包括：合同签订—原材料生产—印刷生产（印前、印刷、印后）—危废回收处理—产品流通至一级客户。其中，印刷生产具体包括以下阶段。

①印前阶段：包括图文制作、打样输出、制版输出（传统制版和CTP制版）以及此阶段所使用的原材料的运输、废弃物处理等。

②印刷阶段：包括采用单张纸对开4色和轮转8色（4+4）平版印刷以及原材料的生产和运输、溶剂的回收以及废弃物处理等。

③印后阶段：包括印张的折页、配帖、锁线、书芯加工、封面整饰（覆膜、烫金、UV上光）及书刊的装帧加工（骑订、胶订）等工序，包含原材料的生产和运输、废弃物的处理、印刷成品存储阶段的能源消耗及其分配至一级客户的过程。

3.基础数据的收集

印刷服务碳足迹评价中的基础数据，包括初级数据和次级数据。初级数据是指企业在生产活动中积累的一手数据，具有更好的实际代表性和准确性；次级数据是通过文献资料等其他来源所得，供参考使用。

（1）初级数据的收集

初级数据是指对生产流程中每个环节活动行为的量化值，包括测量值和基于测量值的计算值。初级数据的收集主要通过企业的统计调查和日常积累获得，包括企业的年度统计、企业报表、各主管部门的检查报告、环保部门的监测报告等。初级数据主要包括每个生产阶段的能源、原材料、运输方面的数据及相关信息。以书刊印刷服务为例，其印前、印刷、印后三个阶段的初级数据收集清单如表1。

（2）次级数据的收集

次级数据是指印刷企业从印刷服务生命周期所有生产环节直接测量或基于直接测量的计算值以外的其他来源所获得的数据。次级数据通过公共信息而获得，包括国内外正式出版的文献或其他研究成果，各类统计年鉴报表以及其他印刷企业己完成的生命周期评价或公开的数据库等。通常来说，次级数据包括运输距离和碳排放系数。碳排放系数的收集对象很广，包括书刊印刷服务周期的诸多数据，例如电力、燃油、液化石油气、公路运输、海运和空运、打样用纸、CTP版材、油墨/墨盒、显影液、定影液、洗车水、润版液、橡皮布、锁线、骑马钉、瓦楞纸板、胶片、喷粉、烫金纸、精装书壳板材、覆膜用薄膜、胶订用胶、覆膜用胶、拉伸膜、木托盘等。以上所列对象的碳排放系数如表2。

4.碳排放量的计算

碳排放量的计算通常是以研究对象在基准年的单位功能、单位活动数据展开的分析核算。计算公式为：E=∑Ei=∑（Fi×EFi+Fi×Fis×EFit）（公式1）。

其中：E为印刷服务在整个生命周期中的碳排放总量；Ei为排放源i以二氧化碳当量表示的碳排放量；Fi为排放源i的单位功能的活动水平数据；Fis为排放源i在评价过程中的运输距离；EFi为排放源i的碳排放系数；EFit为排放源i在所选运输方式下的交通碳排放系数。

碳排放计算器的开发与应用

1.碳排放计算器的开发

运用以上印刷服务碳足迹的评价模型和碳足迹的计算方法，并针对印刷企业的生产工艺特点采取卓有成效的技术措施实现节能减排，是当前和今后印刷企业面临的重大课题。印刷服务碳排放计算器的应用开发，就是将印刷服务碳足迹评价的理论方法转化为实际应用，对印刷服务过程中的碳排放进行量化计算、监督和评价，通过计算印刷服务在印前、印刷、印后工艺环节的能源消耗，使用的原材料，运输过程等的碳足迹，累计就得到了印刷服务的总的碳排放量。

印刷服务碳排放计算器由输入模块、运算模块以及输出模块组成。按照生命周期评价法的原理，输入模块包括印前、印刷、印后三个工艺单元及各自对应的能源消耗、原辅材料使用、危废处理、包装存储、交通运输、排放系数等计算选项组成，包含了书刊印刷服务所有的过程环节，其丰富的选项设计不仅适用于书刊印刷服务，同样适用于包装装潢印刷服务的碳足迹评价（图2）。

基于以上原理开发的印刷服务碳排放计算器，外形设计上借鉴了普通数学计算器，具有结构简单、流程清晰、布局合理、功能直观、使用方便的特点，将复杂抽象的印刷服务碳足迹评价理论方法在实际生产中具体运用，为印刷企业计算印刷服务的碳排放量提供了切实可行、易用好用的实体工具。

碳排放计算器由壳体（1）、显示屏（2）、选项（3）、语音播放（4）等几部分组成。其中选项（3）包括运算符号选项（31）、工艺单元选项（32）、计算选项（33）、数字输入选项（34）组成（如图3所示）。

计算印刷服务碳排放时，首先在工艺单元选项（32）中选择该服务采用的某个生产工艺，然后在计算选项（33）里对所选工艺对应的行为用数字输入选项（34），并和运算符号选项（31）逐一计算碳排放量，所用到的排放系数来自企业收集的初级数据或次级数据。每计算一个生产工艺所得的碳排放量会自动记忆，按同样的方法，将印刷服务采用的所有生产工艺逐个计算完成后，系统会给出该印刷服务总的碳排放量，通过显示屏显示或语音播报，其计算原理和方法如前文所列的公式1。

2.碳排放计算器的应用

2014年3月，项目组选择珠三角地区的4家大中型印刷企业进行碳排放计算器的试用，这4家印刷企业主要从事中小学课本、高档画册、国家重点图书、期刊、文件等印刷服务，主营业务类似，工艺流程基本相同，故选为试用对象。

为了能够在企业间对比说明问题，评价对象选择国内发行的某期刊，该期刊共192页，选用大16开、12印张、4+4对开印刷，共需96张对开印版，当期印刷量8万本，4家企业各自印刷2万本。为了方便数据收集，并保证数据的客观、准确性，此次碳足迹的评价范围仅包括印前阶段、印刷阶段、印后阶段，不包括产品到客户的运输过程。印前阶段以每张对开印版为评价单位，印刷和印后阶段以每个印张为评价单位，计算结果如表3。

对表3中的数据进行分析，可发现以下问题：

①企业三在印前阶段的碳排放量明显高于其他三家企业；

②企业一在印刷阶段的碳排放量远远高于其他三家企业；

③企业四在印后阶段的碳排放量明显低于其他三家企业；

④企业二总的碳排放水平低于其他三家企业。

针对以上发现的问题，对应的原因分析如下。

①企业三在印前阶段，由1名员工同时操作5台CTP制版进行印版输出，由于人手不够，5台机器换版工作不能连续，机器时而处于工作状态，时而处于长时间空闲等待状态，电能消耗无形中增长。

②企业一采用轮转八色机印刷，而其他三家企业采用单张纸四色机印刷，由于轮转印刷的烘干工序采用液化石油气作为燃料，碳排放量增高明显。

③企业四印后阶段的生产员工大部分接受过技能培训，经验丰富，生产效率高，物料损耗控制在较低水平。

④企业二是业界著名的印刷企业，主营海外业务，出口产品比重达85%，探索实施节能减排工作多年，绿色环保意识已融入企业文化，印刷服务的碳排放水平接近或达到国际标准，其出口产品都贴上了碳足迹标签，产品在生命周期内的碳排放水平一目了然。

综上，碳排放计算器的实用意义有如下几点。一是方便企业进行印刷服务的碳排放量计算，找到主要的碳排放源。二是有利于指导企业开展低能减排工作。比如，对于企业一，在保证印刷效果、阅读质量、生产时效的前提下，可以优先考虑采用单张纸平版四色印刷工艺；对于企业三，要提高印前CTP设备的利用率，避免不必要的能源消耗；而企业二和企业四的某些成功经验都值得其他企业借鉴学习。

历经1年多的试用，该碳排放计算器在60多家印刷企业中的满意度高达83%，指导企业实现节能减排30%，管理成本平均下降3.6%，企业利润平均上升2.5%，经济效益和社会效益显著。由此看来，采用生命周期法对印刷服务进行碳足迹评价，符合当前印刷行业的实际情况。只要系统的边界划分科学合理，重视对初级数据和次级数据的收集，建立相对完善的数据库，借助开发的碳排放计算器，企业完全可以将印刷服务碳足迹评价的理论方法应用于实际生产中，为印刷企业开展节能减排工作，加快发展绿色印刷起到积极作用。