劉 瑋，申黎明

LIU Wei, SHEN Li-ming

（南京林業(yè)大學(xué) 家具與工業(yè)設(shè)計學(xué)院，南京 210037）

0 引言

秸稈家具是以秸稈人造板為主要材料，設(shè)計制造的家具產(chǎn)品。我國是農(nóng)業(yè)大國，每年產(chǎn)生的農(nóng)作物秸稈總量可達(dá)7億噸，秸稈中富含礦物質(zhì)、粗纖維和木質(zhì)素，是一種理想的木材原料替代品，其綜合利用作為緩解我國森林資源短缺、木材供應(yīng)緊張的主要途徑之一[1]，在實(shí)際應(yīng)用中已顯現(xiàn)出巨大的環(huán)境效益、社會效益與經(jīng)濟(jì)效益。因木材資源緊張而衍生出的秸稈家具是否滿足家具產(chǎn)品的“綠色要求”和環(huán)境目標(biāo)，需對其進(jìn)行科學(xué)的分析與評價，對秸稈家具的綠色評價是涉及多學(xué)科內(nèi)容和諸多過程數(shù)據(jù)的復(fù)雜過程，需在總體評價原則與框架的基礎(chǔ)上，選擇合適的評價方法對其進(jìn)行環(huán)境與效能評價分析。常用于評價的各類方法有：加權(quán)平均法、成本效益法、價值分析法、模糊評價法、層次分析法(AHP法)等[2]。碳足跡分析法是近年來國際社會正在開展深入研究的一種綠色評價方法，它從全局的視角評價產(chǎn)品整個生命周期的環(huán)境足跡，其計算指標(biāo)與環(huán)境更具直接相關(guān)性，為低碳環(huán)保、綠色設(shè)計提供科學(xué)技術(shù)依據(jù)。

1 碳足跡及秸稈家具產(chǎn)品碳足跡評價的必要性

1.1 碳足跡的概念及其評價標(biāo)準(zhǔn)

“碳足跡”(Carbon Footprint，CF)指的是一項(xiàng)活動或者產(chǎn)品在整個生命周期中直接或間接產(chǎn)生的溫室氣體排放量，通常包含四個層面：個人碳足跡、產(chǎn)品碳足跡、企業(yè)碳足跡和國家/城市碳足跡。“產(chǎn)品碳足跡”是指某個產(chǎn)品在其整個生命周期內(nèi)的各種GHG（Greenhouse Gas）排放，即從原材料一直到生產(chǎn)（或提供服務(wù)）、分銷、使用和處置/再生利用等所有階段的GHG排放。產(chǎn)品碳足跡通過量化的方法揭示了終端產(chǎn)品的綠色屬性及對于全球氣候變化的影響。

目前國際上出臺的碳足跡評價標(biāo)準(zhǔn)主要有：針對企業(yè)的GHG Protocol、ISO14064標(biāo)準(zhǔn)；針對產(chǎn)品的PAS 2050、TS Q 0010標(biāo)準(zhǔn)等。目前已有的產(chǎn)品碳足跡評價案例大部分采用英國標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會（BSI）2008 年出版的PAS2050及其指導(dǎo)文件為評價標(biāo)準(zhǔn)[3]。

1.2 秸稈家具產(chǎn)品碳足跡評價的必要性

秸稈家具是在滿足家具的功能、結(jié)構(gòu)、性能要求的基礎(chǔ)上，以秸稈人造板全部或部分替代實(shí)木或木質(zhì)人造板等傳統(tǒng)木質(zhì)材料的家具產(chǎn)品。秸稈人造板以秸稈為原料，以異氰酸酯(MDI)樹脂為膠粘劑[4]，其常規(guī)力學(xué)性能、防水性、剖面密度、機(jī)械加工性能、貼面及涂飾性等均十分優(yōu)異，且無甲醛釋放，是一種綠色、環(huán)保、無污染的新材料，是木質(zhì)人造板理想的替代材料。秸稈家具的制造技術(shù)工藝與木質(zhì)家具基本相同，家具企業(yè)利用現(xiàn)有設(shè)備，即可生產(chǎn)出秸稈家具。在滿足相同性能要求的前提下，秸稈家具在充分利用可再生秸稈資源、緩解木材供應(yīng)緊張，無醛環(huán)保等方面無疑具有非常顯著的綠色屬性。但產(chǎn)品對環(huán)境的真實(shí)影響僅僅從某一方面是無法全面概括的。因此，創(chuàng)建以產(chǎn)品生命周期評估（LAC）為依據(jù)的綠色設(shè)計與評價規(guī)范，從真正意義上比較不同家具產(chǎn)品及其材料來源的環(huán)境足跡，為提高家具產(chǎn)品的綠色環(huán)境屬性提供可行的建議，是一項(xiàng)具有重要現(xiàn)實(shí)意義的研究工作。

2 秸稈家具產(chǎn)品碳足跡評價的啟動

2.1 秸稈家具產(chǎn)品碳足跡評價目標(biāo)的設(shè)定

不同家具產(chǎn)品均可采用碳足跡評價法進(jìn)行環(huán)境評估。確定秸稈家具產(chǎn)品碳足跡，通過在各類家具產(chǎn)品之間采用保持一致的數(shù)據(jù)源、邊界條件和其它假設(shè)，對它們的碳足跡差異進(jìn)行比較分析，可從原料選擇、設(shè)計制造、使用回收等多角度提出設(shè)計對策，減少GHG排放，從而提高家具產(chǎn)品的環(huán)境效益。

2.2 確定產(chǎn)品功能單位

在計算產(chǎn)品碳足跡時，確定功能單位是一個非常重要的步驟。功能單位是某一特定產(chǎn)品的一個有意義的數(shù)量，一般需要能反映出該產(chǎn)品被最終用戶實(shí)際消費(fèi)的方式和單位，它提供了比較的基礎(chǔ)。秸稈家具產(chǎn)品碳足跡評價的功能單位可確定為：某型號秸稈家具1件。

2.3 供應(yīng)商參與

產(chǎn)品碳足跡評價需要供應(yīng)商、經(jīng)銷商、運(yùn)輸?shù)热藛T的參與，這對于了解產(chǎn)品的生命周期以及收集數(shù)據(jù)至關(guān)重要。通常情況下，產(chǎn)品的制造企業(yè)完全了解自己的生產(chǎn)過程；但是，在公司邊界以外的地方，對過程、材料、能量需求和廢物的了解卻往往有很大的不同。秸稈家具產(chǎn)品碳足跡分析具體需要秸稈人造板制造企業(yè)、物流企業(yè)、家具賣場等參與。

3 秸稈家具產(chǎn)品碳足跡的計算

3.1 繪制產(chǎn)品生命周期過程圖

過程圖是產(chǎn)品碳足跡計算過程中十分重要的工具，它提供計算的起點(diǎn)，指導(dǎo)收集數(shù)據(jù)和計算碳足跡的圖示參考。秸稈家具采用商業(yè)-到-消費(fèi)者（B2C）的商品評價模式，過程圖步驟包括從原材料，通過制造、分銷和零售，到消費(fèi)者使用，以及最終處置和再生利用，如圖1所示。

圖1 秸稈家具產(chǎn)品生命周期過程圖

3.2 確定產(chǎn)品碳足跡評價系統(tǒng)邊界

定義系統(tǒng)邊界的目的是確定產(chǎn)品碳足跡計算的范圍，即哪些生命周期階段、輸入和輸出宜納入評估。確定系統(tǒng)邊界的關(guān)鍵原則是列入產(chǎn)品在生產(chǎn)、使用并處置或再生利用的過程中直接或間接產(chǎn)生的所有的“實(shí)質(zhì)性”排放。確定一個排放源是否可能是實(shí)質(zhì)性的，可通過估值、搜索同類產(chǎn)品LCA研究報告和行業(yè)協(xié)會公布的數(shù)據(jù)等方式確定。對于秸稈家具產(chǎn)品的碳足跡評價系統(tǒng)邊界可確定為：

1）秸稈板生產(chǎn)制造。

2）各階段運(yùn)輸（秸稈及膠黏劑運(yùn)輸、秸稈板生產(chǎn)廢料運(yùn)輸、秸稈板運(yùn)輸、家具制造其他材料運(yùn)輸、家具制造余料運(yùn)輸、秸稈家具運(yùn)輸）。

3）秸稈家具制造（秸稈家具制造、秸稈家具包裝）。

4）秸稈家具銷售。

5）生產(chǎn)余料及秸稈家具用棄回收處置。

3.3 數(shù)據(jù)收集

計算碳足跡需要兩類數(shù)據(jù)：活動水平數(shù)據(jù)和排放因子。活動水平數(shù)據(jù)是指產(chǎn)品生命周期中涉及到的所有材料和能源。在秸稈家具產(chǎn)品生命周期中，物料輸入和輸出、能源使用、運(yùn)輸?shù)然顒铀綌?shù)據(jù)可由供應(yīng)鏈直接測量（初級活動水平數(shù)據(jù)）或通過同類過程平均或通用測量（次級數(shù)據(jù)）得到。初級活動水平數(shù)據(jù)的使用可有針對性得對某產(chǎn)品或某企業(yè)提高環(huán)境效益提供具體依據(jù)。次級數(shù)據(jù)在對某行業(yè)或某類型產(chǎn)品碳足跡評價的一致性和可比性方面則更為可取。排放因子是將活動水平數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成溫室氣體排放量的數(shù)學(xué)關(guān)系。如：根據(jù)國家發(fā)改委應(yīng)對氣候變化司2009年公布的數(shù)據(jù)，我國電力排放因子為1kWh電力排放CO2當(dāng)量0.8825 kg ～1.1293kg。

收集初級活動水平數(shù)據(jù)時可根據(jù)需要建立各階段相應(yīng)的數(shù)據(jù)收集模板，明確所需數(shù)據(jù)的關(guān)鍵點(diǎn)與獲得方式，如表1所示。將收集得到的數(shù)據(jù)整理成數(shù)據(jù)庫，以便調(diào)用。

表1 秸稈板生產(chǎn)制造初級數(shù)據(jù)收集模板

3.4 碳足跡計算

碳足跡計算通常需要“質(zhì)量平衡”，即確保定義在秸稈家具產(chǎn)品碳足跡評價系統(tǒng)邊界內(nèi)的輸入、輸出和廢物流均被計入。每個子系統(tǒng)碳排放的計算公式如式(1)所示。

i=1,2,…,5，代表上文秸稈家具碳足跡評價系統(tǒng)邊界中定義的五個范疇；

D:活動水平數(shù)據(jù)；

β:排放因子。

計算時可根據(jù)產(chǎn)品生命周期過程圖對納入系統(tǒng)邊界的每個子系統(tǒng)進(jìn)行編號，再逐步計算每項(xiàng)活動。例如，秸稈運(yùn)輸?shù)呐欧帕坑嬎闳鐖D2所示。

計算出每個子系統(tǒng)的排放量之后，還應(yīng)考慮秸稈家具產(chǎn)品生命周期內(nèi)存儲的所有碳。由植物碳為原材料組成的產(chǎn)品能存儲碳（如木制家具），它們在生長過程中從大氣中去除GHG，在一年或一年以上的時間內(nèi)，植物可從大氣中清除50%以上植物部分加工制造過程中產(chǎn)生的碳排放。秸稈家具是典型的以植物碳原材料為主要組成的產(chǎn)品，其碳存儲值在計算時予以充分考慮。因此，秸稈家具碳足跡C的計算公式為：

圖2 秸稈運(yùn)輸碳足跡計算圖

S: 秸稈家具生命周期內(nèi)碳存儲量。

3.5 碳足跡不確定性檢查

秸稈家具產(chǎn)品碳足跡計算是一項(xiàng)過程復(fù)雜、數(shù)據(jù)龐大的工作，其數(shù)據(jù)采集及計算過程具有較多不確定。通過檢查，使產(chǎn)品碳足跡計算中的不確定性最小化，有助于優(yōu)化產(chǎn)品碳足跡計算結(jié)果，提高碳足跡比較結(jié)果的可用度，提升家具產(chǎn)品綠色設(shè)計與制造的水平。減少不確定性來源的方法主要有：1）不斷優(yōu)化產(chǎn)品碳足跡計算模型，細(xì)化計算過程；2）合理選擇數(shù)據(jù)種類，提高數(shù)據(jù)采集質(zhì)量；3）聘請秸稈人造板制造及家具設(shè)計與制造的專家對碳足跡進(jìn)行評審或認(rèn)證。

4 秸稈家具產(chǎn)品碳足跡評價后續(xù)內(nèi)容

通過秸稈家具產(chǎn)品碳足跡的計算，家具研發(fā)制造企業(yè)可更直觀、全面得掌握產(chǎn)品生命周期各階段GHG排放的主要來源，從而更有針對性地探索家具綠色設(shè)計與制造的方法。同時，秸稈家具產(chǎn)品的相關(guān)碳足跡信息還應(yīng)向消費(fèi)者、行業(yè)協(xié)會、供應(yīng)鏈伙伴、媒體、政府、投資者等公開發(fā)布，用直觀的產(chǎn)品碳足跡數(shù)據(jù)推動輿論與公眾對綠色設(shè)計、低碳生活的關(guān)注與實(shí)踐。

5 結(jié)束語

秸稈家具在綠色設(shè)計層面的核心思想與實(shí)現(xiàn)途徑是變廢為寶的生物質(zhì)原材料的利用和趨于同質(zhì)化的家具制造工藝。這種基于原材料的綠色設(shè)計，其綜合綠色性能究竟如何？秸稈家具相比較于其他材料家具是否真正具有環(huán)境優(yōu)勢？這些問題都有賴于通過客觀、全面的評價體系與方法來完成。產(chǎn)品碳足跡評價法提供了一種基于產(chǎn)品全生命周期的碳排放量化評價方法，對其在秸稈家具領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行評價過程、具體步驟、數(shù)據(jù)采集方式、計算方式等前期基礎(chǔ)研究，可為后期的碳足跡實(shí)際計算提供相關(guān)的理論依據(jù)。在全球倡導(dǎo)低碳經(jīng)濟(jì)、可持續(xù)發(fā)展的今天，將產(chǎn)品碳足跡方法引入綠色家具評價體系，無疑具有重要的理論價值與現(xiàn)實(shí)意義。

[1]周定國,張洋.我國農(nóng)作物秸稈材料產(chǎn)業(yè)的形成與發(fā)展[J].木材工業(yè),2007,(1):5-8.

[2]吳智慧.綠色家具的評價體系與評價方法[J].木材工業(yè),2008,(5):29-32.

[3]蔣婷.碳足跡評價標(biāo)準(zhǔn)概述[J].信息技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化,2010,(11):15-18.

[4]GB/T 21723-2008,麥(稻)秸稈刨花板[S].