定向刨花板生命周期评价（LCA）及环境影响评价研究

发布时间：2017-12-06 09:12

  本文关键词：定向刨花板生命周期评价（LCA）及环境影响评价研究

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【摘要】：随着全球环境意识的增强,为应对全球气候变化,世界各国纷纷提出低碳经济发展模式。我国有关“绿色制造体系”、“促进绿色消费”的顶层环保设计政策也随之迅速出台。人造板工业作为资源节约型产业,与国家经济和社会发展息息相关,对于构建环境友好型社会贡献巨大。如何用科学的理论和详实的数据论证人造板工业对于环境的实际影响,对促进人造板工业与经济社会发展有着重要的意义。鉴于生命周期评价(LCA)特别适合对工业化产品或产品全生命周期的环境影响评价,本研究基于通用的ISO14040-14043国际环境评价标准和GB/T24040-24043国家标准,将LCA技术框架体系引入我国目前迅速发展的新型人造板——定向刨花板(OSB)行业,其在建筑结构领域应用前景广阔。首次尝试对我国OSB产品进行LCA评价及客观的环境影响分析,并与欧洲、北美洲典型OSB产品LCA结论进行横向对比分析,最终初步建立起一套基于生命周期评价的中国定向刨花板环境影响评价体系。本研究采用先进的德国生命周期评价软件GaBi ts,采用的评价方法为CML2001-Apr.2013,功能单位为1m3。得出以下结论:(1)本文LCA评价过程主要分为四大部分进行展开:评价目的与范围、清单分析、影响评价和结果解释。在Gate-to-Gate系统边界范围内,分别为定向刨花板OSB2/OSB3/OSB4三种等级产品建立了物质流LCA模型。通过生命周期清单分析LCI表明:以1立方米OSB3等级产品为例,生产中工序能耗较大的是热压成型工序,共消耗电力52.08度(占总消耗电能的26.6%);其次是刨片工序,为48.45度(占24.8%);然后是刨片传输机干燥工序,为32.58度(占16.7%)。企业可有针对性地改善和提高机械装备的能源利用效率,节能减排。(2)本研究采用CML2001六种典型环境影响类别(为非生物性资源损耗ADP、酸化效应AP、富营养化EP、全球气候变暖GWP 100、臭氧层损耗ODP及光化学烟雾POCP)的归一化基准值及相应权重,对中国三种定向刨花板产品进行评价比较,结果表明:OSB2/OSB3/OSB4三种等级产品总的环境影响潜力值分别为3.26E-12、3.48E-12、5.87E-12,从大到小依次排列为OSB4?OSB3OSB2,其中OSB3略大于OSB2等级,而OSB4最终对环境的影响值远高于OSB2/OSB3。(3)从环境影响类别来看:生产1立方米OSB3环境影响的最主要分类分别是:AP、POCP和GWP 100,环境影响潜力值分别为1.81E-12、8.26E-13、7.24E-13。分别占总环境影响潜力值的52.1%、23.7%和20.8%,而EP、ADP和ODP影响微乎其微。从生产工序来看,OSB施胶工序的环境影响最为严重,占OSB生命周期总环境影响的28.4%,其主要影响分类为AP;热压成型工序次之,占总值的18.0%,其主要影响分类也为AP,刨片工序占16.8%;然后是干燥工序,占11.3%;而其它各个工序对环境总的影响比例则约为25.5%。OSB生产中电力和胶粘剂会对多个环境指标的数据结果产生明显影响,要减少OSB的环境影响需要着重关注电力和胶粘剂的消耗。(4)在Cradle-to-Gate系统边界内,通过与欧洲/北美洲典型OSB产品进行对比分析,得出如下结论:中国OSB工厂所使用的电力主要能源结构是用于火力发电的硬煤,占比高达77%,其次是水力发电,约占17.7%。而欧洲和北美洲OSB所用能源的结构方面则偏向使用更为清洁的能源,更多依赖于天然气和核能而非煤炭的燃烧,欧洲天然气能源占总能源结构高达47%,北美洲也达到30%,在核能方面,北美洲核能电力则达18%,欧洲为14%。(5)不可再生初级能源消耗结果显示:欧洲和北美洲典型OSB在Cradle-to-Gate边界内消耗了较少的不可再生能源,北美洲(4777.3 MJ)欧洲(5054.9 MJ)中国(5639.4MJ)。而单独在OSB生产阶段时,欧洲典型OSB工厂仅消耗1684.9MJ(约占总计的33.3%),相较于中国工厂的4698.3 MJ(占比83.3%)和北美洲工厂的4439.7MJ(占比92.9%)来说,欧洲消耗更少的不可再生能源资源,这得益于他们配备的生物质电力工厂。(6)通过二氧化碳排放分析表明:原材料生长时吸收存储的CO_2按序排列依次为,欧洲OSB(1168.5 Kg CO_2)中国OSB(1157 Kg CO_2)北美洲OSB(1098.94 Kg CO_2)。经过CO_2排放平衡计算,即抵消原木采伐及运输和OSB生产过程中的CO_2排放后,对于CO_2的实际存储来看,中国OSB(-811 Kg CO_2)欧洲OSB(-777 Kg CO_2)美洲OSB(-664 Kg CO_2),表示中国仍有最高的811 Kg CO_2存储在1立方米OSB中,直至整个全生命周期结束后才会释放。另外,中国OSB产品生产过程中需消耗28.96 kg新鲜水资源,与北美洲相比节约了39.46%资源消耗。(7)本研究还就OSB环境影响评价中的关键环境影响因子(KPIs)进行辨识:共构建了5类二级指标(资源消耗、环境分类影响、大气污染、水足迹及水污染和生态环境毒理五大分类)和12类三级指标的关键指标体系(KPIs)。在此基础上,并初步构建了一套我国定向刨花板Ⅲ型环境标志认证的范本文件,以帮助企业实现可持续发展的目标。
【学位授予单位】：中国林业科学研究院
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：X820;TS653.5

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