木基材料产品碳足迹的核算与分析

林立平，黄圣游

（西南林业大学，云南 昆明 650224）

木基材料产品碳足迹的核算与分析

林立平，黄圣游

（西南林业大学，云南 昆明 650224）

采用生命周期评价法，以两款基材不同但尺寸和功能相同的木质床头柜为例，通过现场测定和统计核算木基材料产品在主要生产阶段的碳足迹，分析产品碳排放的特征。结果表明：（1）实木产品的碳足迹大于饰面刨花板产品的碳足迹，一个实木床头柜和一个板式床头柜的碳足迹分别为16.5 kgCO2eq和12.26 kgCO2eq，实木产品的电力排放远大于板式产品，喷涂相关过程耗费的油漆和电力碳排放相加达6.19 kgCO2eq，是实木床头柜碳足迹大于板式床头柜的主要原因；（2）上游原材料是木基材料产品的最大排放源，分别占实木床头柜和板式床头柜总排放的61%和95%，其中辅助材料以15%以下的材料重量占了35%以上的碳排放；（3）碳足迹核算能有效分析木基材料产品各排放源的碳排放特征，为制定低碳产业政策和企业的碳减排提供依据。

木基材料；板式家具；实木家具；产品碳足迹

目前，以气候变暖为特征的全球气候变化已经成为人类发展必须面临的重大挑战[1]。低碳减排将成为今后人类社会经济发展的核心理念，已是不争的事实[2]，低碳因素活跃于生产、消费和贸易等各个环节，成为各国产业发展重要的影响因素[3]。产品碳足迹是指某个产品在其整个生命周期内的各种温室效应气体（Greenhouse Gas，GHG）排放，即从原材料一直到生产（或提供服务）、分销、使用和处置/再生利用等所有阶段的GHG排放[4]。当前国际上对产品碳足迹的研究已经较为深入，但主要集中于核查的一般标准和规范，针对木质产品核查的研究不多，国内也仅有少数企业和研究者进行过初步的探索。由于木基材料产品类型多变和生产过程不同，碳测量和管理基本方法的应用更加复杂，将碳足迹核查方法引入木基材料产品的绿色评价，无疑具有重要的理论价值与现实意义。对木质产品碳足迹的组成和排放特征进行核算与分析，能使企业了解产品在整个生命周期过程中的碳排放源，制定相应的减排计划和目标，调整产品的设计和生产技术，减少资源的浪费和消耗；有利于企业突破贸易壁垒，创造新的发展商机，巩固出口第一大国的地位；能为比较不同产品的环境绩效和环境成本提供依据，有利于管理部门制定相应的环保政策和产业政策。

1 研究方法

1.1 研究对象与方法

包括低碳家具在内的各种低碳产品目前在国内的“低碳产品认证”才刚起步，其相关的程序和条文也并不成熟[5]。本研究的目的在于通过定量计算典型木基材料产品的碳排放，分析产品碳足迹的组成特征，找出影响碳排放的主要影响因素，指导企业优化其产品设计、原材料采购、生产制造等过程，使企业发展从依赖成本驱动向科技驱动和环保驱动转变。

目前，我国的家具产业已稳居世界产量和出口量第一，家具产业多年来发展迅速，但整体素质不高，增长方式粗放，能耗和物耗都较高。木质家具是家具产品中的一个主要类别，产值约占家具总产值的70%～80%[6]，其生产过程包括木材采伐、中间材料制造、最终产品的加工，生产链条完整，因此选择木质家具进行碳足迹研究在木基材料产品中有较强的典型性。木质家具主要包括板式家具和实木家具，而床头柜是民用家具中一种常见的产品，在板式家具和实木家具中均有一定的代表性。为了便于比较，本次核算选取了一款板式床头柜和一款实木床头柜作为研究对象，核算生产主要阶段的碳足迹。

研究采用生命周期评价法，参照英国PAS2050标准[7]进行碳足迹核算的案例分析。按照生命周期评价法，碳足迹的计算公式为：

式（1）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为单位碳排放因子（CO2e/单位）

1.2 核查的功能单位

功能单位的选取一般应反映出消费者实际购买和使用该产品的方式和单位，如1 L饮料、1 m2木地板、1台确定容积的冰箱等，因此确定以一件床头柜作为核算的功能单位。选定的实木床头柜（图1）用桦木锯材和桦木集成材制造；板式床头柜（图2）以刨花板为基材，三聚氰胺浸渍纸饰面。两件产品尺寸相同，均为550 mm×420 mm×450 mm，木质基材的用量基本相当，功能上都是单个抽屉。

图1 实木床头柜Fig.1 Solid wood bedside cupboard

图2 板式床头柜Fig.2 Plate bedside cupboard

1.3 系统边界的确定

本研究确定的产品系统边界类型为“从摇篮到大门”，包括上游产品生产和现场生产两大阶段。上游产品生产主要包括实木、集成材、三聚氰胺浸渍纸饰面的刨花板和中密度纤维板、胶粘剂、油漆、五金配件、珍珠棉、聚苯乙烯泡沫板、瓦楞纸箱等材料从自然资源获取到生产的过程。现场生产按照国内家具制造的一般工艺，主要包括切削加工、砂光、涂饰、封边、包装等过程。计算排除了以下过程：固定资产的建设，设备的维护与损耗，非生产部门的物质与能源消耗、员工的交通。

1.4 数据采集

本研究数据采集于云南某家具企业。该厂同时生产板式家具和实木家具，年产值约为8千万元，生产工艺与国内的中型家具企业相近，设备布置为单台机器按加工顺序排列，油漆采用负压式喷漆房，代表了国内家具制造的中等技术水平。

家具生产过程的直接排放很少，参考已有的一些核查数据，现场直接排放均远小于总排放的1%[8-9]，根据通行的产品碳足迹核查标准，本次核算没有统计直接排放数据。因此，数据采集只涉及到原材料消耗量、电力消耗量以及相应的排放因子。通过收集各加工过程所加工的材料质量及加工单位质量零部件所消耗的能量和电力生产排放因子等清单数据，可计算产品加工过程的间接碳排放[10]。原材料的消耗主要根据产品详细的零部件图、原材料下料清单，参考企业的材料利用率统计数据计算而得，部分无法准确计算的材料如胶粘剂和油漆则通过一段时间的统计，平均分配到单位产品上。现场电力消耗根据相关设备正常工作的功率、占用吸尘系统风量、吸尘系统功率和加工时间计算得来，其中加工时间的获得采用了单次加工现场测定和多次统计再取平均值的方法。原材料的排放因子从Simapro软件内所带数据库和相关文献中收集，人造板贴面的三聚氰胺浸渍纸由树脂和纸计算得到[11]。电力排放因子采用国家发改委公布的2014年中国区域电网基准线排放因子，云南属于南方电网，排放因子为0.918 3 kgCO2eq /kW·h。

根据产品图纸、现场数据，并查阅相关文献，得到两个床头柜的原材料消耗量、电力消耗量、排放因子数据清单（表1、表2）。将原材料和电力消耗清单与排放因子相乘，即可得到碳排放值。

表1 实木床头柜排放数据清单Table 1 Carbon emissions list of solid wood bedside cupboard

2 结果与分析

2.1 实木床头柜的碳足迹特征

经过计算，1个实木床头柜的碳排放为16.5 kgCO2eq。从表1中可以看出，在实木床头柜的碳排放中，电力消耗的排放值最大，达39%，其次为木质材料（实木与集成材）排放，占24%，上游原材料排放占总排放的61%，其中除木质材料外较多的为油漆和五金件排放，分别为13%和15%。

除了木基材料以外的辅助材料的重量只占总材料重量的14.8%，但其碳排放占产品碳排放的37%，这是因为金属、塑料、油漆等材料从矿产开采到制成品经过了复杂且高耗能的加工，因此减少辅助材料的用量，选择低排放因子的辅材对木基材料产品的碳减排意义重大。

表2 板式床头柜排放数据清单Table 2 Carbon emissions list of plate bedside cupboard

2.2 板式床头柜的碳足迹特征

1个板式床头柜的碳排放为12.36 kgCO2eq。板式床头柜的碳排放主要集中于饰面人造板排放（包括三聚氰胺饰面的刨花板和中密度纤维板），达到58%，上游原材料的碳排放更是达到95%，而电力消耗的排放仅占总排放的5%。

板式家具电力消耗少的原因是人造板在进家具厂前已经加工成规整的型材，并已经经过贴面装饰，生产过程简单，因此选择严格控制碳排放的供应商，降低基材的碳排放因子是板式家具碳减排的首要工作。木基材料外的辅助材料占总材料重量的10.8%，但碳排放也占产品碳足迹的36%，这些材料的选择和使用同样对碳减排有举足轻重的影响。

2.3 两款床头柜的碳足迹分布比较分析

把2个床头柜的排放数据放到一起对比（图3），我们可以更深入地分析他们的排放特点。

（1）实木床头柜和板式床头柜所消耗的基材体积基本相同，分别为0.025 m3和0.024 m3，但实木床头柜的碳排放总量大于板式床头柜，两件产品的碳足迹分别为16.5 kgCO2eq和12.36 kgCO2eq。实木床头柜中木质基材的碳排放为3.99 kgCO2eq，远小于板式床头柜木基材料的7.32 kgCO2eq，这是由于饰面刨花板与中密度纤维板的加工程度更高，且需要热压成型和高温高压的贴面加工。

（2）上游原材料排放对于2款产品都是最大的排放源，实木床头柜的原材料排放为10.15 kgCO2eq，板式床头柜的原材料排放为11.78 kgCO2eq。

（3）两件产品的电力碳排放差距很大，实木床头柜的电力碳排放为6.35 kgCO2eq，占排放总量的39%，而板式床头柜的电力碳排放仅为0.58 kgCO2eq，占排放总量的5%。这主要是因为实木家具零件多、加工工序复杂，每个零件都需要锯切、铣边、砂光、涂饰，而板式家具零部件少，仅需要经过板材开料、封边、钻孔等几个简单的工序，

且所需设备功率都较小。

（4）除木基材料和油漆外，实木床头柜的五金件和其他材料的排放为4.01 kgCO2eq，板式床头柜五金件和其他材料的排放为4.46 kgCO2eq，两者相差不大，这是因为两款产品都采用了类似的拆装结构，所用的五金件和包装材料种类与用量都相近。

（5）喷涂油漆是造成实木床头柜碳排放总量大于板式床头柜的主要原因。由于实木油漆需要多次利用大型砂光机和喷涂设备，在核算过程中发现，实木床头柜的电力消耗中有一半多是与油漆有关的加工，这部分电力排放加上油漆材料的排放，达到6.19 kgCO2eq，超过了2个床头柜的碳足迹差额4.14 kgCO2eq。由此可以认定，改进产品表面喷涂的材料选择和施工工艺，将大大减少实木产品的碳排放。

图3 两件床头柜的碳足迹对比Fig.3 Carbon emissions distribution of two bedside cupboard

2.4 两款床头柜碳足迹核查的不确定性分析

判断和量化输入数据对结果所产生的不确定性是碳足迹评价结果分析的重要组成部分[12-13]。通常不确定性来自供应链中某些数据的缺失，或者数据本身的质量问题，如数据非特定或来源不可靠等[14]。本次核算的原材料消耗数据来自于生产图纸和现场测量，加工电力消耗数据来源于设备参数和现场测定，并经稳定批量生产的修正，因此这些碳排放强度数据真实可靠。由于国内缺乏具体材料的排放因子，只能从数据库中查找相近的数据，排放因子数据来源可靠但代表性有所欠缺。电力排放因子采用国家发改委公布的2014年中国区域电网基准线排放因子，数据质量较高。本次核查对象的原材料均采购自当地，但有少量五金件为供应商代理的省外产品，本次核算没有将这些材料到工厂的运输排放计入。因多数材料的运输距离很短，长距离运输的材料用量极少，对核查结果不会造成大的影响。

从以上分析可知本次核算的活动强度数据、电力排放因子准确可靠，原材料排放因子质量中等，核算结果具有较高的可信度。

3 结论与讨论

本研究核算的2个床头柜在材料、结构、生产工艺方面分别在实木家具和板式家具中有典型性。从核查结果可以得到以下结论：

（1）“从摇篮到大门”阶段，在功能相同、基材用量相同的情况下，预贴面的板式家具比采用油漆喷涂饰面的实木家具更具有低碳特征。油漆饰面所耗费的涂料以及喷涂相关过程中的电力消耗是造成实木产品碳排放总量大于饰面人造板产品的主要原因。

（2）木基材料产品最大的碳排放源是上游原材料排放，分别占2件核算产品碳足迹的61%和95%，在产品中单位饰面人造板的碳排放大于相同体积的实木材料。

（3）辅助材料的重量在材料总重中占比少于15%的情况下，其碳排放有时会达到木基材料产品碳足迹的35%以上，选择低排放因子的辅材并减少用量能显著降低产品的碳排放。

（4）实木产品的精细机加工和喷涂会消耗大量的电力，避免过度加工、减少油漆面积和改进涂饰工艺应当作为实木家具最有效的减排措施。

不同类型木质产品的碳排放特征有所不同，随着更多的典型产品得到核算，对木基材料产品碳足迹的认识将不断深入和准确，整个行业的碳减排也将得到更可靠的理论支持。

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Carbon footprint assessment of wood-based product

LIN Li-ping, HUANG Sheng-you
(Southwest Forestry University, Kunming 650224, Yunnan, China)

Taking two wooden bedside cupboards with different base material and same size and function as the research object, the study calculated the carbon footprint of the wood-based products in the main production stage by life cycle assessment method, analyzed the emission characteristics. The main results are as follows：(1) the carbon footprint of solid wood products is larger than that of veneer particleboard products, the value of two bedside cupboards is 16.5 kgCO2eq and 12.26 kgCO2eq respectively. Electric emission of solid wood products is far greater than that of the wood based panel products. The carbon emission of the paint and power of spraying related process reach 6.19 kgCO2eq. It’s the main reason for the carbon footprint of the solid wood bedside cupboard larger than that of the plate bedside cupboard；(2) upstream raw material is the largest carbon emissions source of wood-based products, respectively accounted for 61% and 95% of the total emissions of two products. The auxiliary material accounted for more than 35% of the carbon emissions by 15%material weight；(3) carbon footprint assessment can effectively analyze the carbon emission characteristics of each emission source for wood-based products, provide the basis for the development of low carbon industrial policy and the carbon emission reduction.

wood based materials; plate furniture; solid wood furniture; product carbon footprint

S719；S781.4

A

1673-923X(2016)12-0135-05

10.14067/j.cnki.1673-923x.2016.12.023

http: //qks.csuft.edu.cn

2016-04-05

教育部人文社科项目（13YJC760034）；云南省教育厅项目（2013Y130）

林立平，讲师，硕士

黄圣游，副教授，博士； E-mail：765180130@qq.com

林立平，黄圣游. 木基材料产品碳足迹的核算与分析[J].中南林业科技大学学报，2016, 36(12): 135-139.

[本文编校：文凤鸣]