碳足迹计算新趋势：生命周期评价法大揭秘
碳足迹计算新趋势：生命周期评价法大揭秘
随着全球气候变化的日益严峻，碳足迹计算已成为衡量个人和企业环境影响的重要指标。其中，生命周期评价法（Life Cycle Assessment，LCA）因其全面评估产品从原材料采集到最终废弃处理全过程中的温室气体排放而备受推崇。这种方法不仅帮助企业了解自身的碳排放情况，还推动了低碳生产和消费模式的发展。本文将深入解析生命周期评价法在碳足迹计算中的应用及其最新趋势。
LCA的定义与原理
LCA按照国际标准化组织（ISO）的定义，是一种“对产品系统生命周期中输入、输出及其潜在环境影响的汇编和评价”的方法。它包括四个主要步骤：目标和范围定义、清单分析（Life Cycle Inventory, LCI）、影响评估（Life Cycle Impact Assessment, LCIA）、以及解释。LCA不仅关注直接的环境影响，如能源消耗和温室气体排放，还包括间接影响，如供应链中的环境负荷。
LCA在碳足迹计算中的应用现状
在碳中和的全球背景下，碳足迹的概念得到广泛关注。碳足迹帮助人们评价一个活动、产品、组织或者个人在其生命周期内造成的温室气体排放情况，是全球为实现碳中和目标不可或缺的指标工具。对于各界热议的产品碳足迹，其官方定义参考ISO14067: 2018以及我国《温室气体产品碳足迹量化要求和指南》（征求意见稿）中的表述，是基于生命周期评价（Life Cycle Assessment）的产品系统中温室气体排放量和温室气体清除量之和，以二氧化碳当量表示。
近年来，针对产品碳足迹的管理，国际上陆续推出了一系列政策和法规，其中以欧盟对于环境足迹的政策要求为代表。早在2011年，欧盟就启动了一项对于已有产品及机构环境足迹方法学的研究项目，并于2013年首次发布了关于如何衡量产品和机构生命周期环境表现的通用方法建议。后续在2013至2018年间，欧盟启动了环境足迹的试点阶段，以进一步形成不同产品以及不同领域的环境足迹规则，并由此出台了产品环境足迹分类规则（PEFCR）和机构环境足迹分类规则（OEFSR），对特定产品及行业类别进行更细节的环境足迹分析。2019年起，欧盟环境足迹研究进入新的过渡阶段（Transition Phase），以为现有的产品和机构环境足迹分类规则制定一个监督框架，同时进一步制定新的细分领域规则。2021年12月，欧盟通过了《环境足迹方法学使用建议》的修订版，用于帮助企业去计算相应的环境足迹，成为了在欧洲绿色行政（European Green Deal）以及欧盟循环经济行动计划（Circular Economy Action Plan，CEAP）背景下的重要政策组成之一。
目前，欧盟对于碳足迹的监管要求已迈入立法层面，预计将成为国际贸易中的重要影响因素。2023年8月，《欧盟新电池法》（New Batteries Regulation）正式生效，要求未来的电池产品具有更低的碳足迹，同时对于容量大于2kWh的电动汽车电池、可充电的工业电池，以及LMT电池（轻型运输工具电池）要求起草碳足迹声明，并规定了碳足迹声明中至少应当包含的内容，例如电池的总体的碳足迹、分生命周期阶段的电池碳足迹等，同时要对上述电池进行贴标，表明电池的碳足迹，并要求其碳足迹低于一定的最大阈值。具体碳足迹测算的方法则基于欧盟最新的产品环境足迹（PEF）方法以及相应的产品环境足迹分类规则中，针对产品碳足迹这一特定的环境影响类别的测算方法。测算默认采用“摇篮到坟墓”全生命周期的方法，其系统边界所包括的生命周期阶段以及过程具体如下：
表1 欧盟新电池法规定的生命周期阶段和涉及的过程
资料来源：《欧盟新电池法》附件二：碳足迹
针对不同电池产品类型，《欧盟新电池法》分别规定了碳足迹声明披露要求、贴标要求以及阙值要求的具体生效时间，总体在2025年2月18日或相关授权或实施法案生效后的12个月以后，留给了相关的生产主体一定的适应和调整时间。
中国目前也在加快提升产品碳足迹的管理水平，已在多部文件中提出了与碳足迹相关的具体工作。表2 中国碳足迹相关政策进展
截至目前，除了《2030年前碳达峰行动方案》以及国家标准体系建设方面明确提出了要探索建立重点产品全生命周期碳足迹标准外，原料药、光伏、农业、石化、化纤等产业发展相关政策文件中也提到要开展产品碳排放核算，可见各部门已均已认识产品碳足迹核算对于未来市场贸易的重要性。随着2023年11月13日五部门联合印发的《关于加快建立产品碳足迹管理体系的意见》正式出台，我国碳足迹管理各项重点任务进入系统部署推进阶段。
该意见系统提出了我国碳足迹管理体系建设的五大重点任务，即制定产品碳足迹核算规则标准、加强碳足迹背景数据库建设、建立产品碳标识认证制度、丰富产品碳足迹应用场景和推动碳足迹国际衔接与互认。其中对于碳足迹管理的核心基础——碳足迹核算规则和标准，意见提出了明确目标，即到2025年，国家层面出台50个左右重点产品碳足迹核算规则和标准；到2030年，国家层面出台200个左右重点产品碳足迹核算
企业实践案例
LCA已被广泛应用于多个领域，帮助企业识别环境影响热点并优化生产流程。以下是一些具体案例：
产品设计与改进案例
2020年，LCA被用于评估一种新型生物可降解塑料包装材料的环境影响。研究者通过评估材料从原材料提取到生产、使用、废弃处理的全生命周期环境负荷，确定了减少化石燃料使用和增加生物基材料比例的设计改进方案，显著降低了产品的碳足迹。环境影响评估案例
2019年，一项研究利用LCA评估了不同交通方式的全生命周期环境影响。研究发现，尽管电动汽车在制造阶段的能源消耗和环境影响较大，但在使用阶段的排放远低于传统燃油汽车，从而在全生命周期内提供了更环保的交通解决方案。供应链管理案例
2018年，LCA应用于评估一个大型服装品牌的供应链环境影响。通过分析从原材料生产到成衣制造、运输、使用和废弃处理的每个环节，品牌识别了供应链中的环境热点，如染色和洗涤过程中的水资源消耗和废水排放，进而采取措施提高供应链的可持续性。政策制定与规划案例
2021年，LCA结果被用于支持一项国家能源政策的制定。通过评估不同能源技术（如太阳能、风能、化石燃料）的全生命周期环境影响，政策制定者能够全面了解各种能源选择的环境后果，并制定出促进清洁能源使用的激励政策。
LCA工具和软件的最新发展
全球LCA软件市场规模快速增长，预计从2024年的2.301亿美元增长到2032年的6.953亿美元，复合年增长率为14.8%。AI和物联网的集成提高了LCA的效率和准确性，但高成本和缺乏专业知识成为市场发展的主要障碍。
- 人工智能的影响
人工智能与LCA软件的集成可自动执行材料分析任务，以促进市场增长。生命周期评估（LCA）是一种环境工具，需要大量数据来衡量产品的性能并模拟建议的场景以提高其性能。人工智能 (AI) 技术与 LCA 软件的集成有助于支持基于不断增长的数据和信息可用性、数据建模以及数据分析概念的环境工具。使用不同的人工智能算法和 LCA 模型有助于构建机器学习的预测模型以实现决策。
人工智能与生命周期评估工具的结合有助于使用动态产品生命周期和新颖的人工智能方法来开发一个集成的有价值的可持续燃料运输框架。人工智能与 LCA 的集成还优化了可持续建筑材料的设计和制造流程。可持续建筑材料的生命周期评估是一种用于分析材料从提取到处置的整个生命周期对环境影响的方法。同样，将人工智能与 LCA 流程结合使用可以自动执行重复任务、解释和数据分析，这有助于估计不同材料的耐用性和维护，减少浪费和能源消耗，并提高运营效率。
- 物联网集成
LCA软件与物联网(IoT)的集成带来多项优势，包括实时数据收集、供应链监控和预测性分析。物联网传感器可以监测产品性能和环境影响，提供更准确的环境足迹信息。
未来展望
LCA作为评估工具，为实现环境可持续性提供了重要的科学支持。随着方法的不断改进和应用的拓展，LCA将在未来的环境管理和政策制定中发挥更加关键的作用。随着全球对可持续发展和环境保护的日益关注，生命周期评估（LCA）作为一种全面评估产品从原材料获取、生产、使用到最终废弃整个生命周期中对环境影响的方法，已成为企业和政策制定者的重要工具。
LCA为产品设计、工艺优化、供应链管理、政策制定和市场沟通提供了科学依据，帮助识别和减少产品全生命周期的环境影响。随着方法的不断改进和应用的拓展，LCA将在未来的环境管理和政策制定中发挥更加关键的作用。