碳实践 | 一文读懂LCA产品生命周期环境影响评价

一、产品生命周期评价定义

生命周期评价：生命周期评价（Life Cycle Assessment，简称LCA）是一种量化评价方法。它涵盖了产品的整个生命周期——从自然资源开采到原材料加工、产品制造、分销、使用，直至最终废弃处置或回收再利用。

LCA定量计算并评价产品消耗的资源与能源，以及排放的环境负荷，通常会评估多种环境影响类型，包括资源类、气候变化类、大气环境类、水体及土壤毒性类等指标，其中企业核算产品碳足迹的LCA尤为常见。

二、产品生命周期评价流程

ISO（国际标准化组织）14040系列确定了LCA的基本框架。根据ISO标准，LCA评价共包括目标与范围定义、生命周期清单分析、生命周期影响评价、生命周期解释这4个阶段。

1、目标与范围定义（Goal and Scope Definition）

（1）目标定义：首先，需要明确为何进行LCA以及结果将如何使用。这可能包括改进产品设计、支持市场营销声明、指导政策制定或者提供消费者信息等。目标定义还应该说明对哪些利益相关方报告和他们的信息需求。

（2）功能单位：一个衡量标准，所有数据收集和影响评估都围绕它展开，例如“每公斤产品”。

（3）系统边界：确定哪些生命周期阶段（原料采集、生产、运输、使用、废弃处理等）将纳入考量，以及哪些过程会被排除。

选择系统边界时通常有“摇篮到大门”（cradle to gate）或“摇篮到坟墓”（cradle to grave）两种方式，前者适用于中间产品如电解铝、塑料，后者适用于终端产品如汽车、手机、家具等。

(图1 系统边界的选择)

（4）数据质量要求：设定所需数据的时间范围、地理范围、技术代表性和精确度等。

Ø 时间跨度：数据年份与所收集数据的时间跨度。

Ø 地域范围：收集单元过程数据的地域。

Ø 技术覆盖面：特定技术或技术组合。

Ø 精度：对每个数据值变动的度量（例如方差）。

Ø 完整性：实测数据或背景数据所占比例。

Ø 代表性：数据集反映实际关注群体的定性评价。

Ø 一致性：研究方法是否能统一应用到不同分析内容中的定性评价。

Ø 可重复性：其他独立人员使用相同方法学和数据获取相同结果的可能性的定性评价。

Ø 信息的不确定性（例如数据、模型和假设）。

（5）假设和限制：记录任何必要的假设和潜在的限制条件，这可能会影响结果的解释和通信。

（6）影响类别选择：确定哪些环境影响类别将被纳入评估，如全球变暖潜能、臭氧层耗竭潜能、酸化潜能等

2、生命周期清单分析（Life Cycle Inventory Analysis，即LCI）

在明确目标与范围后，接下来是生命周期清单分析，旨在量化产品系统相关的输入和输出。单元过程数据集采集一般包括六种数据类型：

（1）单元过程的产品和副产品（有价值的产出包括非实物产出，即服务）。

（2）单元过程的自然资源消耗（煤炭、石油、天然气、森林、地下水等，无需追溯）。

（3）原辅料等物料消耗数据（自来水、中水等经过人工处理的，不仅要知道其消耗量，原则上还需继续向前追溯到自然资源）。

（4）能源消耗数据（二次能源）。

（5）环境排放（包括温室气体排放，直接排放到自然环境，只需要知道数量，无需追溯）。

（6）待处置废弃物（废水、废弃物、危废等，原则上要向后追溯处置过程）。

明确数据类型后，建立生命周期模型，随后将收集数据并将其关联至单元过程和功能单位。通过计算和总结这些数据，得出产品生命周期的清单结果，下图是生命周期清单分析的基本步骤。

3、生命周期影响评价（Life Cycle Impact Assessment，即LCIA）

生命周期影响评价（LCIA）是产品生命周期评价（LCA）的第三阶段。其目标是对前一阶段（生命周期清单分析，LCI）收集的数据进行解释和评估，以了解产品或服务从摇篮到坟墓全过程中对环境的潜在影响。LCIA试图量化例如温室气体排放、资源消耗、毒性物质释放等因素对环境和人类健康的影响（本文以温室气体排放为例）。LCIA的方法流程通常包括以下步骤：

（一）选择影响类别和类别指标：在这一步，研究者需要确定将要评价的环境影响类别，如全球变暖潜能（GWP）、臭氧层损耗潜能（ODP）、酸化潜能（AP）、富营养化潜能（EP）等。每个影响类别都有相应的类别指标，用于衡量特定环境问题的严重性。

（二）分类（Classification）：将LCI阶段识别的输入输出数据根据它们可能产生的环境影响归类到不同的影响类别中去。

（三）特征化（Characterization）：在此步骤中，通过使用特定的模型和类别指标，将各种排放和资源消耗转换为对应影响类别下的共同度量单位。例如，二氧化碳、甲烷和其他温室气体可以转换成二氧化碳当量来衡量其对全球变暖的贡献。

（四）归一化（Normalization）：归一化是可选的步骤，旨在提供一个参考基准，使得不同影响类别间的结果可以比较。通常是将每个类别的影响与某一地区（例如欧洲或全球）的总年影响进行比较。

（五）权重（Weighting）：权重也是一个可选步骤，旨在反映不同环境影响之间的相对重要性。这一步骤涉及主观判断，并受文化、政策和个人价值观的影响。

（六）解释（Interpretation）：根据收集和分析的数据，得出结论并提供建议。

4、生命周期解释（Life Cycle Interpretation）

生命周期解释是生命周期评价（LCA）的最后一个阶段，其目的是对前面阶段所得到的结果进行分析和解释。这一阶段涉及识别显著的环境问题、评估数据的完整性与可靠性、理解结果的不确定性以及提出基于研究发现的建议。生命周期解释使决策者能够根据LCA的结果做出更明智的选择，并指导未来的行动。

生命周期解释评价方法流程

（一）结果汇总：汇总生命周期清单（LCI）和生命周期影响评价（LCIA）阶段的数据和结果。

（二）关键问题识别：确定并聚焦于那些对整体研究结果影响最大的因素或过程。

（三）一致性检查：核实LCA各个步骤间是否一致，包括目标和范围定义、方法论选择、数据质量等方面。

（四）敏感性分析：分析输入参数变化如何影响LCA结果，以评估结论的稳健性。

（五）不确定性评估：评估由于数据、方法或模型不确定性带来的结果变异性。

（六）结果解释：基于上述分析，对LCA结果进行全面解释，形成有意义的结论和建议。

（七）报告编制：编写详细报告，记录所有重要信息和解释过程，确保透明度和再现性。

三、生命周期评价应用场景

（一）产品碳核算：采用ICA的评价方法，但ICA包含了评价对气候、能源、健康等方面的影响，而产品碳足迹主要关注评价对气候环境单一指标的影响，细化了产品在温室气体排放方面的信息。

（二）产品设计与改进：生命周期评估可在产品设计阶段指导决策，优化材料选择、生产工艺和包装，以减少对环境的负面影响。

（三）供应链管理：评估整个供应链中的环境热点，有助于企业选择环保供应商、降低运输成本、减少资源浪费，从而提高整体供应链的可持续性。

（四）环保标识与认证：通过生命周期评估的结果，产品可以获得与环保相关的认证，例如碳足迹、环境产品声明等，从而在市场上获得竞争优势。

（五）政策制定与合规性：用于适配环保政策要求，确保企业在环境法规和标准方面的合规性，以减轻环境影响。

（六）提升市场竞争力：公开并传达产品的环境性能，满足消费者对可持续发展的需求，提高品牌形象，增强市场竞争力。

四、小结

生命周期评价（LCA）是一种全面评估产品、过程或服务整个生命周期环境影响的方法。它在产品设计、政策制定、供应链管理、市场营销、环境评估、废物管理、能源和农业领域等多个方面发挥着关键作用。通过对原材料获取、生产、使用到废弃阶段的分析，LCA帮助决策者识别改进点，促进资源高效利用和环境保护，增强企业和产品的可持续性。

产品碳核算，作为生命周期评价（LCA）的一个关键应用领域，专注于计量产品从原材料获取、制造、运输到使用和废弃全过程中产生的温室气体排放。这一过程不仅有助于企业识别并减少其碳足迹，还能够推动低碳产品的设计和创新，同时满足日益增长的环保法规要求和消费者对可持续商品的需求。通过精确的碳核算，组织可以实现更加透明的环境信息披露，提升市场竞争力，并在全球范围内促进绿色经济的发展。