Star - 宇星 | O ever youthful, O ever weeping.

生命周期评价(LCA)总体介绍

2016-11-27 Yuxing Liao Reading time ~1 minute
环境

生命周期评价是近年来提出的面向产品的环境管理方式,它关注的是从产品原材料的获取和处理、产品的加工与生产、产品的分配与运输、产品的使用与维修、到产品材料的再循环及废弃产品的最终处置等整个生命周期过程对环境产生的影响,从而找出减少或消除这些影响的措施与方法。这是一种全新的、适应可持续发展战略要求的环境管理模式。

生命周期评价

生命周期评价过去常常建立在可行的费用分析的基础上。在评价的目的和范围确定后,生命周期评价被分为三个部分:清单分析、影响评价、结果解释。生命周期评价不是一个线性或者是阶梯式的过程,更准确的说,从任何部分得到的信息可以补充其他部分的信息,环境效益在过程中可从每个部分实现。

例如,单独的清单分析或许常用来为减少排放,减少能量消耗和材料利用寻找机会。影响分析指出了生态和人类健康状况的资源损耗,还有其他的影响,如人类居住变化,清单中没能够分析。

用清单分析的方法对影响进行分析,作用是有局限的。并没有很大必要去一定要拓宽或者消除这个局限。

支持影响评价的数据定义和收集可能会作为清单准备的一部分。改善分析帮助确保任何潜在的减少战略最优化和改善计划没有产生附加的、为预料的对人类健康和周围环境产生的负面影响。

生命周期评价是评估一个产品或者是整体活动的、贯穿它的整个生命的环境后果的一种工具。

一个完整的生命周期评价包括四个有机组成部分:目的与范围的确定、清单分析、影响评价和生命周期解释。三个独立但是相互关联的生命周期评价包括:能量和资源的利用和向空气、水和土地的环境排放的识别和量化,技术质量和数量的特征和环境影响分析的后果的评价,减少环境负担的机会的评估和实施。

主要特点

作为有别于传统环境影响评价的生命周期评价,具有以下几个特点:

  1. 生命周期评价面向的是产品系统。

    产品系统是指与产品生产、使用和用后处理相关的全过程,包括原材料采掘、原材料生产、产品制造、产品使用和产品用后处理。

  2. 生命周期评价是对产品或服务“从摇篮到坟墓”的全过程的评价。

    生命周期评价对整个产品系统从原材料的采集、加工、生产、包装、运输、消费、回收到最终处理生命周期有关的环境负荷进行分析的过程,可以从以上每一个环节来找到环境影响的来源和解决办法,从而综合性地考虑资源的使用和排放物的回收、控制。

  3. 生命周期评价是一种系统性的,定量化的评价方法。

    生命周期评价以系统的思维方式去研究产品或行为在整个生命周期中每一个环节中的所有资源消耗、废弃物产生情况及其对环境的影响,定量评价这些能量和物质的使用以及所释放废物对环境的影响,辨识和评价改善环境影响的机会。对于产品系统,所有系统内外的物质、能量流都必须以量化的方式表达。

  4. 生命周期评价是一种充分重视环境影响的评价方法。

    列出了系统的生命周期清单分析,并不是LCA的最终结果。虽然清单分析的结果可以得到具体物质消耗和污染排放的量,但是生命周期评价强调分析产品或行为在生命周期各阶段对环境的影响,包括能源利用、土地占用及排放污染物等,最后以总量形式反映产品或行为的环境影响程度。

    生命周期评价注重研究系统在自然资源的影响、非生命生态系统的影响、人类健康和生态毒性影响领悟内的环境影响,从独立的、分散的清单数据中找出有明确针对性的环境影响关联。

    这些关联主要有短期人类健康影响、长期人类健康影响、恶臭等感官影响、水生生态毒性、陆生生态毒性、水体富营养化、可再生资源的利用、不可再生资源的使用或破坏、能量的使用、固体废弃物填埋、全球变暖、臭氧层破坏、光化学烟雾、酸化、大气质量、COD和TSS等方面,每种影响都是基于清单分析的数据以一定的计算模型进行的综合评价,有时一种排放物质可能参与几种环境影响的计算。

    通过这些影响指标可以得到比较明确的环境影响与特定产品系统中物质能量流的关联度,从而帮助我们找到解决问题的关键之所在。

  5. 生命周期评价是一种开放性的评价体系。

    生命周期评价体现的是先进的环境管理思想,只要有助于实现这种思想,尽管生命周期评价已经从最初的自由发展到现在以国际标准来规范评价的过程,任何先进的方法和技术都能为我所用。

最近,很多研究已经开始把生命周期思想纳入到工艺设计和最佳化过程中,这样就建立了环境影响、经济效益和具体工艺时间的链形关系。当然,这些新的发展仍然处于研究之中。一般来说,将LCA纳入到系统最佳化过程包括三个主要的步骤:

  1. 实施LCA;
  2. 根据LCA结果,将多目标最佳化问题用公式表示;
  3. 对多目标最佳化问题求解,寻找最佳解决方案。

LCA最佳化问题近似于传统最佳化模型,不同之处在于不仅考虑经济目标,同时也考虑环境目标,以环境影响值或环境负载表示,这样原来的一维最佳化问题就变成了多维最佳化问题,系统同时满足环境和经济目标最佳化而得以最佳化。

局限性

产品的生命周期评价只是风险评价、环境表现(行为)评价、环境审核、环境影响评价等环境管理技术中的一种,它并不是万能的。生命周期评价中主要的局限性有范围、方法、数据三个方面。

一、范围上的局限性

在范围上的局限性主要表现在两个方面:应用范围和评价范围。

1.LCA应用范围上的局限性

它只是评价对象在生态环境、人体健康、资源和能源的消耗等方面反映该对象整个生命周期内的环境冲击或环境影响。不可能涉及到经济、社会、文化方面的因素,也考虑不到企业生产的质量、经济成本、劳动力成本、利润、企业形象等。(真的吗?)

感觉在过程中计入经济成本和劳动力成本,同时假设零售价就能算出利润。在一定的过程中是能够计算出成本效益的。目前在Gabi 6.0中貌似也已经存在这样的附加值。

2.LCA评价范围上的局限性

生命周期评价中所作的选择假定,如系统边界的确定,可能具有主观性,针对全球性或区域性问题的生命周期评价研究结果可能不适当地应用,即全球或区域性条件不能充分体现当地条件,同时在某一时间所作的LCA结论存在时间上的局限性,还可能存在地域上的局限性。

所以需要不断的做LCA,数据是在不断更新变化的,所以可以制作一个属于自己的LCA模型,只变更数据就能马上得出结果就好了。

选择LCA分析的系统边界的问题上对于特定的环境问题的取舍一定要符合本地的实际情况,否则可能得到截然相反的结论,误导政策法令,造成严重的后果。

能否制作出一个易改的LCA模型,系统边界、清单分析、影响评价等一目了然而且便于修改,核心算法不变(修改核心算法就相当于修改了整个模型)。

二、LCA分析方法上的局限性

尽管ISO14000对LCA的方法进行了标准化,但是不可能覆盖LCA评价中的每一环节的具体问题,LCA的实施既依赖于LCA标准,也依赖于具体执行实施者对方法的理解和对评价对象的认识程度,以及自身的经验和技术背景。

所以,要解决或者改善这个局限性,我们就得想办法在不影响结果的情况下,弱化这些依赖。

在方法上的局限性主要有以下几个方面。

1.量化模型的局限性

用来进行清单分析或评价环境影响的模型要受到所做假定的限制,另外,对于某些影响或应用,可能无法建立适当的模型。

通常LCA希望尽量建立在客观的基础上,避免主观因素的影响,但是实际上在很多环节上是不能实现客观性量化的,也就是说需要引入一些主观的参数去人为的量化其环境影响,其评价结果必然是因人而异的,使其客观性受到影响。

所以一个好的LCA就会尽量减少以及避免引入这些不得不需要主观判断的参数。

2.权重因子的局限性

不同环境影响指标依赖于权重因子进行归一化,而权重因子的选择和确定也存在不确定的因素,在归一化的过程中对不同类型的环境影响进行比较和叠加时,由于量纲上存在差异,必然导致引入一些无量纲的权重因子。

而这些权重因子往往由LCA实施者来自由选择和定义,必然引入一些主观的因素。

在我看来,这是必须的,因为对于不同的人和环境来说,不同的环境影响本来就有着不同的重要性,这些没有必要一定从客观的角度论述,主观的判断也许反而更好。

3.检测精度上的局限性

由于仪器和方法上的局限性,同一污染源的检测结果其精确程度会有一些偏差。

无法消除的系统误差。

三、LCA分析数据的局限性

1.数据来源的局限性

由于无法取得或不具备有关数据,或是数据质量问题(如数据断档、数据类型、数据综合、数据平均、现场特性等)限制了生命周期研究的准确性。

2.数据分配的局限性

生命周期清单分析针对产品系统所有单元过程的输入和输出(原材料、能源、环境排放)进行清查和计算。然而实际生产单元过程不可能总是只有一种原料(或产品)输入(或输出),而且生产工艺常通过原料或配料相互连接,因此就需要对系统的输入和输出在各产品中进行分配。分配通常出现在多产品系统及开环再循环过程中。

在有多个子系统时,各子系统或过程相互间的输入(输出)关系并不是绝对的,进行量化数据的分配是十分困难的。尽管ISO14041标准给出了一些指导性的建议,但没有一个通用的方法,只能取决于实施者的选择

3.数据库的标准化和适用性

尽管世界上许多国家和地区建立了他们的LCA数据库,但是由于这些数据并不一定能直接用于我们的产品LCA分析,因此,有针对性、适用的数据的缺乏也是我们推广适用LCA的很大限制,尽快建立适合我国国情的LCA数据库是现在的当务之急。

参考:《生命周期评价》邓南圣,王小兵主编;化学工业出版社。


Comments