胶合板产品生命周期(LCA)评价分析

王军会，杨秦丹

(1.陕西省林产品开发贸易总公司，西安 710003；2. 陕西省楼观台国有生态实验林场，陕西 周至 710400)

我国人均森林面积和蓄积量只有世界人均水平的1/4和1/7,木材资源匮乏，长期供不应求、依赖进口，并有逐年增加趋势，2016年我国木材进口量9347万立方米，而国内木材产量仅为6680万m3，对外依存度高达58.4%。其中，我国的造纸、木质家具和人造板行业的木材消耗量已名列世界第一[1]，这些行业对环境影响的广度和深度不容忽视。在人们对包括自身在内的环境健康日益重视的情况下，科学评价林产品加工与利用对资源、人体健康、生态等潜在影响，对实现林产品低碳出口认证及林业可持续发展具有重要意义[2-3]。胶合板是家具常用材料之一，亦可用于飞机、船舶、火车、汽车、建筑和包装箱等。然而由于当前我国木材资源紧缺，且木材利用率不高，生产过程中大气、废水、噪声污染和固废量大[4]，使用中有害气体释放量超标等，胶合板生产和利用对人体健康和生态环境已构成严重危害。因此需要探究其生产过程中所用原材料、生产工艺等，对其产品进行生命周期研究，推进胶合板绿色生产。然而目前国内少有胶合板生产生命周期过程中的温室气体清单分析。

生命周期评价(Life Cycle Assessment，LCA) 是评估一个产品或其整个生产过程对环境影响的一种工具，20世纪60年代末70年代初，最初应用于资源和环境状况分析，后期发展成对产品系统生命周期中输入、输出及其潜在环境影响的评价方法[5-6]。因此，基于该方法在源头上预防环境污染，而不是先污染再寻找解决途径的优点，用以指导企业进行相应的清洁生产、开发绿色产品和材料环境协调性设计等，在许多国家已成为评估产品和生产工艺的优先采用方法[7-8]。近年来，全国对LCA进行了全面的推广使用，尤其是在木材工业领域, 并取得了不少研究成果，但针对胶合板生产中的资源与环境影响评价不多，为此我们采取LCA方法，对典型胶合板生产生命周期中对资源耗竭潜力、酸化效应、初级能源消耗、富营养化潜值、全球温室变暖潜力和可吸入无机物进行了定量化计算，以期探明我国胶合板生命周期中的环境影响基本情况，并为我国本土化胶合板LCA数据库的建立和发展提供数据支持和研究基础。

1 研究方法与数据

本研究主要考虑胶合板产品从“摇篮”到“大门”过程中的清单数据，对温室气体造成的全球变暖潜力(GWP)进行清单分析[9-13]。本研究数据来源于对我国典型企业的现场调研。

1.1 系统边界

本研究设定的胶合板生命周期系统边界如图1所示，从原辅料生产及运输、能源生产、产品生产到产品出厂(从“摇篮”到“大门”)为止[14]，包括：原木、胶粘剂等原辅材料的生产；电力等能源的生产；主要原辅材料的运输过程和胶合板的生产过程。胶合板的后续使用及废弃回收等阶段由于受目前技术水平、数据缺失等限制，本研究并未纳入。

图1 胶合板生产生命周期系统边界

胶合板制作工艺流程主要经过：原木→原木锯断→木段蒸煮→木段剥皮→木段旋切→单板干燥→单板整理→涂胶组胚→预压→热压→裁边→砂光→贴面等过程，随后制得成品胶合板。胶合板生产工艺流程图[15-17](对应能源输入和环境影响)如图2。

1.2 企业数据与背景数据收集

通过对我国典型胶合板企业的现场调研，获得了胶合板生产所用的原辅材料与能源的生产和运输阶段原始数据，其中电力作为能源的主要组成部分。生产功能单位产品需要能源量为电力36.5 kWh、柴油0.9 kg、蒸汽120 kg；木材原料运输距离为15 km。背景数据主要来源于国内外公开的数据库，原辅材料、电力和公路运输的背景过程数据主要来源于北京工业大学数据库[18]和四川大学CLCD数据库，木材原料、固化剂和胶粘剂的背景过程数据主要来源于Eco-invent数据库。根据原辅材料使用量以及相应的运输过程和能源使用量，得到产品的生命周期影响清单、所有资源、能源输入数据如表1。

2 结果与讨论

从根据资源、能源数据以及eBalance软件模型进行的特征化计算结果(表2)可以看出，胶合板生命周期各环境影响因子重要性排序由大到小依次为：初级能源消耗(PED) >全球温室变暖潜力(GWP)>酸化效应(AP)>可吸入无机物(RI)>富营养化潜值(EP)>资源耗竭潜力(ADP)。

图2 基于生命周期评价的胶合板生产工艺流程图

表1 1 m3胶合板资源能源输入

表2 胶合板主要生产的特征化结果

从根据原材料、辅助、能源进行的环境影响相应贡献计算结果(表3)可以看出，胶合板生产过程中贴面用木材对各类环境的影响大，尤其是能源消耗(PED)影响最大(98.76%)。对各环境影响类型影响最大的原料、辅料、能源分别为资源耗竭潜力(ADP)是合成树脂(7.45%)，酸化效应(AP)是固化剂(16.69%)，初级能源消耗(PED)是柴油(0.43%)，富营养化(EP)是固化剂(13.12%)，全球温室变暖潜力(GWP)是固化剂(14.94%)，可吸入无机物(RI)是固化剂(10.20%)。由此可发现，我国胶合板生命周期对环境影响排在前两位的原材料、辅料、能源等是贴面用木材和固化剂。

4 结论与建议

本文通过对人造板的主要产品胶合板进行了LCA评价，完善了人造板LCA评价面。得出如下主要结论和建议：

(1)运用LCA方法进行我国典型胶合板生命周期各阶段对环境影响最大的是贴面用木材的消耗。

(2)整个胶合板材料生产中，贴面用天然木制装饰单板原材料消耗造成的环境影响较大，对资源耗竭潜力、酸化效应、初级能源消耗、富营养化潜值、全球温室变暖潜力和可吸入无机物，其贡献率分别为86.53%、77.63%、98.76%、78.23%、76.41%和82.85%。

表3 胶合板寿命期环境影响评价结果

(4)胶合板生命周期环境影响主要是贴面用天然木制装饰单板生产和固化剂，这是由胶合板生产工艺决定的。但随着全球环境意识和国内生态意识的增强，胶合板以及人造板生产不能再走过去高能耗、高污染的老路，必须严格管控全过程环境质量。因此，升级改造胶合板生产工艺，使用环境影响小的固化剂，逐步降低生产环境负荷，推动产业升级转型，对胶合板产业发展有着重要的意义。