在多功能过程和回收中找到你的方法

自LCA开始以来,一直有一个我们可能永远无法达成共识的重大问题:如何处理多功能过程和回收。本文试图解释这个问题背后的概念。

没有真正的方法

分配是将一个过程的输入或输出流划分在被研究的产品系统和其他产品系统之间。由于许多影响分配的问题没有明显的解决方案,ISO标准为生命周期评估留下很大的自由度,它们可以有多种解释。对于回收和多功能过程的问题,也有许多好的观点,正如您在阅读本文后所理解的那样。

这种灵活性导致了不同的方法,如英国的PAS2050碳足迹、温室气体(GHG)议定书、国际环境保护系统和产品环境足迹(PEF)方法。

对于如何处理这些问题,LCI数据提供商也有不同的看法。例如,Agri-footprint数据库有三个版本,带有三个不同的分配键,用于在副产品之间划分多功能流程的上游负担。ecoinvention的数据也有三个不同的版本,基于非常不同的方法。

LCA中的重要概念

本文通过描述多功能流程和回收中的相关概念,概述了处理这两个过程的不同选项。

处理多功能过程:

在多功能过程发生的情况下(即提供多种功能的过程或设施),与过程相关的所有输入和排放都需要在多种商品和/或服务之间进行划分。在决定如何处理多功能时,以下概念非常重要:

  1. 后果性方法
    • 1.1系统扩展
  2. 归因方法
    • 2.1物理分配
    • 2.2经济配置
    • 2.3替代点的分配
  3. 临终分配
    • 3.1回收内容或截断方法
    • 3.2闭环场景
    • 3.3循环占地面积公式(CFF)

1.后果性方法

多功能性的结果性方法可能是处理多功能性过程和回收的最理论上正确的模型。它也是ISO14044和ISO14067规定的等级中的第一个。然而,在实践中,您需要对所谓的可避免负担做很多假设。这种实现多功能的间接方法通常被称为替代法,系统扩展,避免分配。

让我们以啤酒为例。一罐啤酒的生命周期包括秸秆(来自种植大麦)和废谷物(来自酿造啤酒)的联合生产。秸秆和废谷物可以作为动物饲料,它们的联合生产意味着避免了生产其他动物饲料来源的影响。啤酒喝完后,回收啤酒罐意味着避免了原铝生产的影响。

由此产生的方法迫使用户对质量做出假设:其他动物饲料来源是否具有与秸秆和废谷物相同的功能/质量?回收铝的质量和初加工铝一样吗?如果您假设答案是肯定的,那么您可以根据相应的方法在系统中包含避免的负担。

一罐啤酒的生命周期,使用推论法。

2.归因方式

如果你想避免做出这样的假设,而专注于啤酒罐本身的生命周期,你可以选择归因方法。归因方法将一定的环境影响分配给产品。然而,这种方法也不是没有任意的选择。在多功能过程的情况下,您首先需要将输出分类为废物、可回收材料或可销售的副产品。然后,您需要为适销产品确定分配因子。这通常使用实物分配、经济分配或替代点分配(APOS)。

一罐啤酒的生命周期,使用归因方法(尚未分配)。

结果法和归因法的区别如下图所示。

归因性LCA和后果性LCA的区别().

2.1物理分配

归因方法的第一类分配是物理分配。它使用物理特性分配分配因子,例如(干)质量、体积、火用含量、能量含量和与每个副产物(或副产物,如果其他产物是无意的或不需要的)相关的能量输入。物理分配可能更适合于某些情况而不是其他情况。例如:

  • 啤酒罐和其他饮料一起运输。您可以将与运输有关的负担除以卡车中每种饮料的相对体积。这是有道理的,因为罐头的重量直接影响运输过程中的排放,
  • 废弃的谷物是啤酒酿造的副产品。如果按质量来分配,这意味着啤酒酿造过程中大约15%的负担被分配到消耗的谷物上。与啤酒的收入相比,啤酒酿造商从这种副产品中获得的收入几乎可以忽略不计,因此,将如此大的一部分负担分配到消耗的谷物上,将给啤酒的环境足迹带来不公平的优势。

2.2经济配置

如上所述,物理分配对于低价值副产品的用户来说是不公平的。为了防止这种不公平,用产品和副产品的价格来计算分配因子是很常见的。这就是经济分配。

以下是经济分配更有意义的例子:

  • 涉及副产品的种植(例如,在上面的例子中使用废谷物和啤酒)
  • 动物屠宰及其副产品(如绵羊养殖的羊毛、肉和兽皮)
  • 开采有价值的材料(例如,开采黄金但同时开采大量价值较低的材料)

尽管价格往往是保密的,而且不稳定,但解决方案是可以找到的。例如,为了避免交流真实价格,你可以使用几年的平均价格,然后除以主要产品的价格。

2.3替代点分配(APOS)

废弃的谷物不是典型的副产品,因为根据干物质百分比的不同,它们有不同的形式。直接从酿造过程中经过的谷物相当潮湿,几乎没有什么市场价值。因此,您可以选择不将任何负担分配到潮湿的消耗谷物上,而只将干燥消耗谷物的负担归为一个属性。

或者,你可以在酿造过程中加入废弃谷物的干燥,并在废弃谷物的生产可能避免生产替代动物饲料的负担的点上分配负担。这样一来,啤酒也会因为晾干谷物而承担一些负担,而谷物又会因为酿造啤酒而承担一些负担。

这种复杂的方法被称为“在替代点”分配,可以在ecoinvention中选择作为一个选项。它在理论上有一定的优势,但在实践中非常复杂,有时会导致奇怪的结果。例如,如果你将回收用过的罐子的部分负担分配到生产一罐啤酒的铝上,将酿造啤酒的部分负担分配到回收的铝上,那么回收的铝的影响得分可能会高于未回收的铝。如果您使用这种方法,您需要检查与更简单和更传统的分配方法相比,结果是否有意义。

将干燥废弃谷物和回收铝的负担分配到生产一罐啤酒的替代点上。

3.处理废物回收(即废物回收)

回收材料也可以看作是一个多功能的过程:一个功能是处理废物,另一个功能是生产新的二次材料。因此,我们还需要一种方法来管理它的多功能性。是生命周期1还是生命周期2分配了回收过程的利益和负担?这通常被称为生命终了分配。

以下是一些最常见的临终分配方法:

  • 回收内容或截断方法
  • 闭环的场景
  • 循环足迹公式(CFF)

3.1回收内容或截断方法

对于湿废谷物和用过的铝罐等情况,最常见的方法是回收内容或切断方法。该模型在产品销售点分配负担,并在可回收材料离开产品系统点应用截止点。因此,湿废谷物以一个可以忽略不计的价格出售,没有分配给他们酿造的负担。同样,从用过的易拉罐中回收的铝从回收开始就承担了责任。

下图描述了回收内容或截断方法。该系统在干燥的谷物(所有干燥的负担都分配给谷物,而不是生产一罐啤酒)和处理易拉罐(所有处理的负担都分配给易拉罐,而不是生产一罐啤酒)时被切断。罐体生产的输入包括回收铝和原铝,它们都在这个系统中使用。

交叉的箭头描述了上面所示的截止方法中的截止点。

3.2闭环逼近

但是,如果你的国家对回收铝有很大的需求,而你的供应有限,而你使用的回收铝相对较少,因为生产现场的可用性有限,那该怎么办呢?如果你使用回收的方法,你的啤酒罐会因为使用纯铝而负担很大,而用过的罐子几乎都被收集起来制作新的饮料罐。在这种情况下,几个LCA和碳足迹规范允许您应用闭环场景。这意味着你假设所有回收的罐头将再次用于相同的目的。用于制造易拉罐的回收铝的百分比被假设为等于在啤酒罐寿命结束时回收的易拉罐的百分比。因此,回收易拉罐的负担被分配到生产一罐啤酒(在系统内),同样数量的回收铝被用作生产易拉罐的投入(生产易拉罐的负担较低,因为使用了更多的回收材料)。

闭环逼近的处置罐。湿的废谷粒仍然被切断。

这种方法的问题是,并不总是容易看出闭环场景何时适用。你如何确定回收材料的市场是否饱和?例如,对纸板的需求很高,用来制作啤酒罐周围的纸盒,但回收的纸板也有大量供应。在纸板的这种情况下,闭环近似是不准确的。

3.3圆形占地面积公式

循环足迹公式(CFF)是欧洲委员会在其PEF和OEF方法中公布的一种方法,旨在结合材料和市场特定特性(如材料退化和国家特定回收率),综合不同的寿命结束分配方法的各个方面。这个公式在使用可回收投入材料的生产者和生产可回收产品的生产者之间分配了回收(材料回收)的收益和负担。这意味着,当使用回收材料时,回收过程的一定数量的利益和负担归因于使用这些回收内容的产品。同样,当处理材料时,回收和能源回收过程的一部分收益和负担也归于产品。当材料通过填埋或焚烧处理而没有能量回收时,负担完全归咎于产品。

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二零一五年十二月一日

接受不同的选择

我们必须承认,我们在使用哪种分配方法和回收公式方面存在分歧。国际环境保护署系统和PAS2050建议使用简单的截止点,荷兰LCA手册建议使用经济分配的截止点。PEF建议使用决策层次结构,其中细分或系统扩展优先,其次是分配。温室气体协议、国际标准化组织和各种其他组织允许在各种方法之间进行选择。阅读更多这方面的内容这个报告

底线是:所有这些方法都有自己的正确之处。你所能做的就是决定哪一种观点对你的情况最有意义,然后做出相应的选择。


本文最初由Tommie Ponsioen撰写。2012年至2015年,他作为咨询团队的一员,在PRé担任技术顾问。

艾莉威廉姆斯

顾问

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Stijn Eikenaar

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