□ 管志杰 馬東旭 李文遠 陳 程

2015年，習近平總書記在氣候變化巴黎大會開幕式上鄭重承諾：我國將于2030年左右使二氧化碳排放達到峰值，并爭取盡早實現(xiàn)；2030年單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2005年下降60%～65%。近年來，我國政府不斷加大力度推動碳減排和環(huán)境保護工作，先后發(fā)布了《“十三五”控制溫室氣體排放工作方案的通知》（國發(fā)[2016] 61 號）、《中共中央國務院關于全面加強生態(tài)環(huán)境保護堅決打好污染防治攻堅戰(zhàn)的意見》等文件，節(jié)能減排綠色發(fā)展在全國全社會形成高度共識。如何采用先進工藝技術和方法來減少資源能源消耗和污染物排放以降低對環(huán)境的影響，成為鋼鐵行業(yè)關注的熱點。生命周期評價為此提供了一個很好的方法和工具。

生命周期評價（Life Cycle Assessment，LCA）是一種“從搖籃到墳墓（cradle-to-grave）”的環(huán)境管理和分析工具，其是從產(chǎn)品生命周期全過程來量化其資源消耗和環(huán)境排放，并評價這些消耗和排放對資源、生態(tài)環(huán)境及人體健康帶來的影響[1]。

鋼鐵是國際上應用領域最廣、用量最大的基礎金屬材料。近年來，隨著人們環(huán)保意識的不斷提升，鋼鐵產(chǎn)品對環(huán)境的影響也日益受到廣泛關注。生命周期評價給人們提供了一種量化研究鋼鐵產(chǎn)品資源消耗、環(huán)境負荷及潛在環(huán)境影響的有力工具。

一、鋼鐵產(chǎn)品生命周期評價概述

鋼鐵產(chǎn)品生命周期評價主要研究在鐵礦石、煤、石灰石等原燃料的開采和運輸，耐火材料、石灰等輔料生產(chǎn)和運輸，鋼鐵產(chǎn)品生產(chǎn)（經(jīng)過焦化、燒結(jié)、球團、煉鐵、煉鋼、軋鋼等工序），鋼材物流配送和進一步深加工，以及建筑、機械、汽車等下游用鋼行業(yè)使用、下游用鋼產(chǎn)品報廢并回收利用的全過程中對資源、環(huán)境及人體健康帶來的影響。鋼鐵產(chǎn)品生命周期評價涉及鋼鐵行業(yè)及其上下游相關行業(yè)，是一項系統(tǒng)工程。

生命周期評價對鋼鐵企業(yè)具有重要意義，主要表現(xiàn)在以下方面。一是量化產(chǎn)品綠色程度。通過LCA評價可以量化單位鋼鐵產(chǎn)品的資源、能源消耗和環(huán)境指標，可以明確產(chǎn)品的綠色程度；通過與國內(nèi)外同類先進產(chǎn)品的LCA結(jié)果對比，可了解優(yōu)勢和差距，并提出相應的改進方案[1]。二是滿足用戶開拓市場需求。進行LCA研究有助于鋼鐵企業(yè)進行綠色產(chǎn)品的認證和發(fā)布，為鋼鐵企業(yè)應對趨勢越來越明顯的綠色貿(mào)易壁壘，參與國內(nèi)外市場競爭提供支撐；目前，部分國際鋼材訂單提出了使用碳排放達標鋼材并提供LCA報告的要求[2]。三是助力綠色新產(chǎn)品開發(fā)。由于LCA是從產(chǎn)品生產(chǎn)的全流程考慮資源、能源和環(huán)保排放，可充分了解從哪些方面著手降低資源能源消耗、減少環(huán)境排放有助于鋼鐵企業(yè)研發(fā)綠色鋼鐵產(chǎn)品[3]。四是促進節(jié)能降耗和環(huán)保提升。通過LCA，可準確發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)各工序的資源能源消耗和對污染物排放的影響，為鋼鐵企業(yè)節(jié)能降耗、減少污染提供決策依據(jù)。五是作為綠色產(chǎn)品認證基準。綠色產(chǎn)品認證的基礎就是鋼鐵產(chǎn)品生命周期評價結(jié)果，若申請公司產(chǎn)品的LCA結(jié)果優(yōu)于世界或地區(qū)同類產(chǎn)品平均水平，則易于獲取綠色產(chǎn)品認證[3]。

二、生命周期評價在國外鋼鐵行業(yè)的發(fā)展

生命周期評價（LCA）是國際上通用的認定綠色產(chǎn)品的方法，是國際綠色發(fā)展領域的標準語言，在國際上應用廣泛。

世界鋼鐵協(xié)會從1994—1995財年開始收集生命周期清單（LCI）數(shù)據(jù)，并分別于1999—2000財年、2005—2006財年、2012—2015年對清單數(shù)據(jù)進行數(shù)次更新，最新更新數(shù)據(jù)于2020年發(fā)布[4]，目前主要在建筑行業(yè)和汽車行業(yè)開展LCA工作。在歐洲，歐盟委員會發(fā)布環(huán)保政策——產(chǎn)品環(huán)境足跡認證（PEF）——的目標是形成綠色產(chǎn)品單一市場，形成評價產(chǎn)品生命周期環(huán)境績效的一般方法，減少差異，以實現(xiàn)產(chǎn)品的一致性比較。

與此同時，國外先進鋼鐵企業(yè)也開展了LCA的研究工作。塔塔鋼鐵歐洲公司采用LCA工具來評估新產(chǎn)品開發(fā)的可持續(xù)性，成功開發(fā)可拆卸復合地板及空心型鋼，并在建筑領域推廣應用。安賽樂米塔爾公司基于生命周期評估、生命周期成本計算、社會影響評估等17項關鍵績效指標建立評價方法，用于比較任何類型建筑的建筑施工方案對環(huán)境、經(jīng)濟和社會可持續(xù)性的影響，并推出了Steligence?這一全新的建筑用鋼概念，強調(diào)鋼鐵仍然是一種可持續(xù)材料和建筑行業(yè)的首選材料，Steligence?項目榮獲2018年世界鋼鐵協(xié)會生命周期評價卓越獎[5]。蒂森克虜伯歐洲鋼鐵公司在創(chuàng)新產(chǎn)品研發(fā)階段運用生命周期評價方法進行環(huán)境影響和可回收性評估，對可能造成更大環(huán)境影響或限制可回收性的產(chǎn)品進行識別，并開發(fā)了決策樹形式的程序，協(xié)助非LCA專業(yè)人員進行判斷決策[6]。浦項集團于2005年開始參與世界鋼鐵協(xié)會LCA項目，隨后獨立建設生命周期評價數(shù)據(jù)庫，開發(fā)LCA軟件，并成功用于汽車輕量化解決方案，實現(xiàn)車身減重8.5%。以浦項先進高強鋼在2015年的全球銷量為例，每年可節(jié)省14.7億升汽油、18.6億美元駕駛成本和316萬噸二氧化碳當量[6]。

鋼鐵產(chǎn)品LCA在國外已有廣泛應用，已形成完整的理論體系和方法論，并開始支撐環(huán)境政策、環(huán)境產(chǎn)品標準的制定。同時，鋼鐵產(chǎn)品LCA也為安賽樂米塔爾、塔塔、浦項等先進鋼鐵企業(yè)的產(chǎn)品研發(fā)、推廣等提供了全新的思維和視角。

三、生命周期評價在我國鋼鐵行業(yè)的應用與實踐

近年來，隨著我國綠色制造工作持續(xù)推進，尤其是《工業(yè)和信息化部辦公廳關于開展綠色制造體系建設的通知》（工信廳節(jié)函[2016]586號）政策的實施，我國鋼鐵行業(yè)關注和研究LCA工作的熱情大幅提升。近期，世界鋼鐵協(xié)會、中國金屬學會等國內(nèi)外鋼鐵行業(yè)組織積極推動我國鋼鐵企業(yè)開展LCA工作，引發(fā)廣泛關注。目前，已有寶鋼、包鋼、河鋼等鋼企開展了較為深入的生命周期評價研究和應用。

1.寶鋼

2003年，寶鋼在國內(nèi)鋼鐵企業(yè)中率先開展LCA的研究工作。截至目前，寶鋼仍是國內(nèi)鋼鐵企業(yè)開展LCA工作的領先者。寶鋼通過對鋼鐵產(chǎn)品LCA的持續(xù)研究與標準建設，已搭建起基于生命周期的綠色設計與綠色制造方法學、標準體系、產(chǎn)品碳足跡計算模型和數(shù)據(jù)庫，并結(jié)合上下游的全價值鏈環(huán)境績效分析，升華到產(chǎn)品的生態(tài)設計層面，形成了一整套應用體系[7]。2012年獲世界鋼鐵協(xié)會“生命周期評價領導獎”“可持續(xù)發(fā)展報告成就獎”[8]?！皩氫摦a(chǎn)品基于LCA的生產(chǎn)過程、環(huán)境友好的研究”課題獲2017年國家冶金科學技術獎一等獎。寶鋼通過LCA實現(xiàn)產(chǎn)品生態(tài)設計，2018年完成了超輕型白車身生命周期評價與生態(tài)設計研究。2019年，寶鋼完成薄板坯連鑄連軋技術生命周期評價。寶鋼綠色設計產(chǎn)品評價方法產(chǎn)品環(huán)境績效指數(shù)（BPEI），包含碳鋼、不銹鋼、特鋼共131個大類產(chǎn)品、35個具體牌號產(chǎn)品環(huán)境績效數(shù)據(jù)，建立了寶鋼鋼鐵產(chǎn)品碳足跡計算模型和數(shù)據(jù)庫。同時，寶鋼作為第一起草單位編制了國家標準《鋼鐵產(chǎn)品生產(chǎn)生命周期評價技術規(guī)范（產(chǎn)品種類規(guī)則）》（GB/T 30052）。此外，寶鋼已開發(fā)自己的Baosteel LCA軟件，具有可兼顧專業(yè)人員和非專業(yè)人員的矩陣模型，可實現(xiàn)動態(tài)化、組態(tài)化建模，這對于寶鋼在內(nèi)部及與下游用戶合作開展各細分產(chǎn)品的生命周期評價、進行產(chǎn)品的生態(tài)設計具有重要作用。

2.包鋼

2015年，包鋼開始進行LCA研究工作，選擇釹鐵硼磁性材料和稀土拋光粉2個稀土產(chǎn)品，以及U76CrRE鋼軌和BT610L汽車大梁鋼2個稀土鋼產(chǎn)品作為研究對象，研究邊界設定為“采礦-產(chǎn)品”，通過建立鐵礦石開采、稀土和稀土鋼產(chǎn)品LCA方法論、LCA計算模型、LCA計算軟件、LCA在線分析和展示系統(tǒng)，包鋼發(fā)布了釹鐵硼磁性材料、稀土拋光粉、U76CrRE鋼軌和BT610L汽車大梁鋼的產(chǎn)品環(huán)境聲明（EPD）和產(chǎn)品種類規(guī)則（PCR），并完成了《產(chǎn)品生命周期評價技術規(guī)范》 《綠色設計產(chǎn)品評價技術規(guī)范》等團體標準的編制[9]。2017年，包鋼因其在利用生命周期評價工具支持供應鏈的生態(tài)設計及改善環(huán)境方面的突出工作，榮獲世界鋼鐵協(xié)會生命周期評價卓越獎。

2019年，包鋼制定了《包鋼（集團）公司生態(tài)設計與綠色制造三年行動計劃（2019—2021年）》，組織開展稀土鋼產(chǎn)品和稀土產(chǎn)品的生命周期評價工作，并將生命周期評價研究升華到產(chǎn)品的生態(tài)設計層面，從稀土耐磨鋼入手幫助并引導產(chǎn)品開發(fā)人員樹立生態(tài)設計理念，從產(chǎn)品及工藝設計階段引入LCA概念，進行綠色產(chǎn)品設計。

3.河鋼

河鋼集團依托國家重點研發(fā)計劃，運用LCA方法優(yōu)化煉鐵工藝，建立球團、燒結(jié)、高爐工藝流程模型，根據(jù)LCA結(jié)果分別提出球團、燒結(jié)及高爐工序升級改造建議，從源頭削減污染物排放。此外，河鋼集團承鋼公司運用LCA方法，面向釩的提取生產(chǎn)過程建立環(huán)境性能評價模型、經(jīng)濟性能評價模型、綠色產(chǎn)品指數(shù)計算模型，針對現(xiàn)有五氧化二釩提釩產(chǎn)線，實現(xiàn)了對從原材料、生產(chǎn)、使用到生命末期的處理、循環(huán)和最終處置的生命周期環(huán)境因素和潛在環(huán)境影響因素貢獻比例的數(shù)據(jù)統(tǒng)計與自動分析評價，制定了釩的清潔提取標準，為產(chǎn)品生態(tài)化設計提供了支持。

四、冶金工業(yè)規(guī)劃研究院鋼鐵產(chǎn)品生命周期評價應用與實踐

1.提出河鋼“六位一體”的綠色發(fā)展理念

冶金工業(yè)規(guī)劃研究院靈活運用鋼鐵產(chǎn)品生命周期評價，在行業(yè)率先提出鋼鐵企業(yè)的綠色礦山、綠色采購、綠色物流、綠色制造、綠色產(chǎn)品和綠色產(chǎn)業(yè)“六位一體”的綠色發(fā)展理念[10]。2016年，冶金工業(yè)規(guī)劃研究院開展了《河鋼集團綠色發(fā)展行動計劃》的編制，通過資料收集、現(xiàn)場調(diào)研，對河鋼集團各子公司分別從原料場、焦化、燒結(jié)球團、煉鐵、煉鋼、軋鋼等工序，以及能源、環(huán)保、節(jié)水、物流、采購、銷售、研發(fā)等方面逐一進行診斷，制訂了河鋼集團綠色發(fā)展路線圖，建議河鋼集團深入推進綠色制造、加快發(fā)展綠色產(chǎn)業(yè)、研發(fā)應用綠色產(chǎn)品、穩(wěn)步實施綠色采購、系統(tǒng)優(yōu)化綠色物流、培育打造綠色礦山。就“六位”與“一體”的關系而言，綠色發(fā)展是統(tǒng)領，綠色制造是關鍵，綠色產(chǎn)業(yè)是方向，綠色產(chǎn)品是目標，綠色礦山、綠色采購、綠色物流是保障[2]。

2.制定系列綠色設計產(chǎn)品評價技術規(guī)范標準

按照《工業(yè)和信息化部辦公廳關于開展綠色制造體系建設的通知》的要求，冶金工業(yè)規(guī)劃研究院聯(lián)合有關鋼鐵企業(yè)積極申報綠色設計產(chǎn)品評價技術規(guī)范系列標準。截至目前，申請的23項綠色設計產(chǎn)品評價技術規(guī)范系列標準已獲得工業(yè)和信息化部批復；其中，《綠色設計產(chǎn)品評價技術規(guī)范廚房廚具用不銹鋼》行業(yè)標準已被工信部批準發(fā)布，《綠色設計產(chǎn)品評價技術規(guī)范建筑用高強高耐蝕彩涂板》 《綠色設計產(chǎn)品評價技術規(guī)范家具用免磷化鋼板及鋼帶》 《綠色設計產(chǎn)品評價技術規(guī)范壓力容器用鋼板》3項行業(yè)標準已通過審定，《綠色設計產(chǎn)品評價技術規(guī)范冷鐓用線材》等19項行業(yè)標準草案正在制定。

綠色設計產(chǎn)品評價技術規(guī)范系列標準要求依據(jù)《環(huán)境管理生命周期評價原則與框架》（GB/T 24040）、《環(huán)境管理生命周期評價要求與指南》（GB/T 24044）和《生態(tài)設計產(chǎn)品評價通則》（GB/T 32161）編制綠色產(chǎn)品的生命周期評價報告。生命周期評價報告需綜合評價綠色產(chǎn)品在生命周期內(nèi)對環(huán)境的影響，并提出持續(xù)改進的措施建議，最大限度地減少綠色設計產(chǎn)品的資源能源消耗，降低環(huán)境影響，滿足下游用戶對生態(tài)友好型綠色設計產(chǎn)品的現(xiàn)實需求。

綠色設計產(chǎn)品評價技術規(guī)范標準制定以《生態(tài)設計產(chǎn)品評價通則》（GB/T 32161）為依據(jù)，對綠色設計產(chǎn)品的評價由基本要求與評價指標要求兩部分組成，評價指標又分為一級指標和二級指標，其中一級指標包括資源屬性指標、能源屬性指標、環(huán)境屬性指標和產(chǎn)品屬性指標。已發(fā)布的《綠色設計產(chǎn)品評價技術規(guī)范廚房廚具用不銹鋼》按照國內(nèi)廚房廚具用不銹鋼使用用途分為食品接觸類和非食品接觸類，依據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)狀、主要工藝路線技術水平，選取3種不銹鋼冶煉工藝，分別為紅土鎳礦高爐生產(chǎn)工藝、紅土鎳礦RKEF生產(chǎn)工藝和以電爐、轉(zhuǎn)爐、AOD或其組合的生產(chǎn)工藝。資源屬性指標中，根據(jù)各工藝對紅土鎳礦中鎳品位的需求不同，或?qū)U鋼中磷、硫含量和其他有毒有害物質(zhì)的含量要求（符合《廢鋼鐵》（GB/T 4223）標準要求），制定出相應指標。能源屬性指標中，廚房廚具用不銹鋼產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)類型眾多、流程長短不同，因此無法以單一產(chǎn)品綜合能耗指標確定，故能耗指標針對主要工序能耗指標進行確定。環(huán)保屬性指標中，為體現(xiàn)廚具用不銹鋼產(chǎn)品生產(chǎn)制造過程中的綠色化與環(huán)境友好性，規(guī)定單位產(chǎn)品污染物排放量（如顆粒物、二氧化硫、氮氧化物、COD、氨氮和廢水）必須滿足“鋼鐵行業(yè)清潔生產(chǎn)評價指標體系”中Ⅱ級基準值。產(chǎn)品屬性指標除使用性能、耐腐蝕性和表面質(zhì)量外，針對食品接觸類不銹鋼還提出安全性指標，即不銹鋼在使用過程中的重金屬遷移須符合《食品安全國家標準食品接觸用金屬材料及制品》（GB 4806.9-2016）中的相關規(guī)定。

3.推動鋼鐵企業(yè)參評和申報綠色產(chǎn)品

《工業(yè)和信息化部辦公廳關于開展綠色制造體系建設的通知》提出，綠色產(chǎn)品是以綠色制造實現(xiàn)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的最終體現(xiàn)，側(cè)重于產(chǎn)品生命周期的綠色化；并提出開發(fā)萬種綠色產(chǎn)品的建設目標。冶金工業(yè)規(guī)劃研究院借助編制綠色設計產(chǎn)品評價技術規(guī)范標準的經(jīng)驗，積極聯(lián)絡和協(xié)助鋼鐵企業(yè)參評綠色產(chǎn)品；特別是在幫助企業(yè)申報綠色產(chǎn)品的過程中，通過編制產(chǎn)品的生命周期評價報告，協(xié)助企業(yè)建立產(chǎn)品綠色設計及評價的體系，從原燃料選取、品種結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)技術、工藝裝備、環(huán)保節(jié)能、循環(huán)經(jīng)濟、綠色低碳等重點內(nèi)容實施診斷，完善企業(yè)的綠色設計體系建設，推進企業(yè)進行有害物質(zhì)替代與減量化、產(chǎn)品環(huán)境足跡評價、綠色環(huán)保材料應用、綠色包裝設計等方面的綠色創(chuàng)新，樹立和完善企業(yè)的綠色發(fā)展理念。

五、生命周期評價在我國鋼鐵行業(yè)應用前景展望

總體來說，由于我國鋼鐵行業(yè)開展LCA工作起步較晚，對LCA工作重要性認識不足，基礎較為薄弱。除寶鋼等少數(shù)企業(yè)外，多數(shù)企業(yè)尚未真正開展LCA相關工作，未建立LCA研究平臺及配置相關專業(yè)技術人員。

未來，隨著綠色發(fā)展愈發(fā)受到國家、社會和用戶的重視，為實現(xiàn)我國碳減排和環(huán)境保護的承諾，高消耗和高排放的鋼鐵行業(yè)必將繼續(xù)成為國家調(diào)控的重點。LCA作為國際上通用的綠色領域的標準語言，必將在鋼鐵行業(yè)綠色發(fā)展進程中發(fā)揮更大作用。我國鋼鐵企業(yè)應未雨綢繆，提前謀劃，加強產(chǎn)品全生命周期評價研究力度，搭建研究平臺或機構(gòu)，以期在競爭中贏得發(fā)展先機。