我国典型果蔬汁产品生命周期碳足迹探析

表 3 交通运输间接温室气体排放量
产品类型 温室气体类型 单位排放量
单位
胡萝卜原浆
CO2 CH4 N2O
2.54E-03 6.72E-07 3.04E-07
kg/kg kg/kg kg/kg
2.3.4 果蔬种植过程数据 果蔬种植阶段的碳足迹计算比较复杂，共包
2011
年 第
14
卷 第
10
期
5
饮料工业
根据研究选择的评价模式（B2B 模式），进行系
第
果蔬汁重要的原料组成，同时也可以作为产品销
统边界的划分。系统边界的划分遵循 5%取舍原则
10
期
售给其他相关果蔬食品/饮品企业作为原料使用。 （占生产过程总量 5%以上的原料或是能源消耗相
该 公 司 在 2008 年 生 产 胡 萝 卜 原 浆 共 计 1647 吨 ， 关的生命周期过程不可忽略），并结合前期数据调
产品 胡萝卜原浆
资源/能源 胡萝卜 水 蒸汽 电力
消耗量 1.27E+00 7.28E+00 3.75E-01 1.34E-01
单位 kg/kg kg/kg kg/kg kwh/kg
2.3.2 能源生产过程数据 果蔬汁产品涉及的能耗种类有电力和蒸汽两
种，这两类能源虽然在使用过程中不会产生直接 的温室气体排放，但是其制造过程中（即发电和蒸 汽产生过程）依然会产生大量的 CO2 排放，在进行 碳足迹计算时需要着重考虑。根据评价原则，发 电与蒸汽产生过程的温室气体排放量，选取公开 发表的因子进行计算。其中外购电力的排放系数 选自国家发展改革委应对气候变化司 2009 年 7 月 3 日发布的《关于公布 2009 年中国区域电网基准线 排放因子的公告》中华北区域电网的 CO2 排放系数； 而蒸汽的碳排放因子取自清华大学孟昭利教授的 《企业能源审计方法》一书。根据能源间接排放因子， 与生产过程计算的能源消耗量，可以计算出果蔬 汁生产过程中能源使用的间接温室气体排放，结 果见表 2 所示。
清单分析是指根据评价的目标与范围定义， 针对评价对象收集定性或定量的输入输出数据， 并对这些数据进行整理与分类的过程[6]。其主要目 的就是为随后的产品碳足迹计算提供一份完整的 输入输出清单，其中要涵盖研究对象主要的资源 消耗、能源消耗、直接温室气体排放等内容。 2.3.1 果蔬汁生产过程数据
在生产阶段，根据评价原则完全采用调研数 据，数据收集的范围涵盖果蔬汁生产的主要原料 消耗与能源消耗。由于果蔬汁生产主要的能源是 电力与蒸汽，并不发生化石燃料的直接燃烧，所 以生产过程的直接温室气体排放可以忽略不计。 数据的主要来源可以分为以下两方面：资源消耗 与蒸汽消耗使用企业提供的生产线统计数据；电 力是果蔬汁生产主要的能耗类型，要求细化到每 个生产流程，以便辨识出能耗热点。生产阶段的
得到一份全生命周期的碳排放清单。目前，为应 对即将到来的贸易壁垒，减少产品温室气体的排
壁垒”的现象也屡见不鲜。多年来我国一直是果汁
放，我国有关部门正在制订有关产品的温室气体
饮料的出口大国，2008 年我国果汁出口量为 77.7
碳足迹核算标准，即计算产品从“摇篮— ——坟墓”过
2011
万吨。近年来，随着人们越来越倡导均衡饮食的
综述与述评
饮料工业
我国典型果蔬汁产品 生命周期碳足迹探析
李晓鹏，孙晓峰，郭逸飞，张 琳 （中国轻工业清洁生产中心，北京 100012）
摘要：随着消费观念的改变，越来越多的人选择更健康的果蔬汁饮料产品。近年来，我国果蔬汁饮料产量及出口量逐年 增多，已成为国际果蔬汁饮料的生产及出口大国。采用生命周期评价方法，研究了我国典型果蔬汁饮料产品从果蔬种植 直至进入销售阶段的碳足迹。结果表明，我国单位产品胡萝卜原浆产品的碳足迹为 1.31kgCO2-eq/kg。其中，排放的主要 生命周期过程为胡萝卜种植阶段，占排放总量的 80.9%。 关键词：果蔬汁；生命周期评价；碳足迹 中图分类号：TS275.5 X38 文献标识码：B doi：10.3969/j.issn.1007-7871.2011.10.001
大部分供本厂生产易拉罐与利乐包果蔬汁使用， 研情况与研究对象的工艺特点，最终将系统边界
小部分经大桶灌装存储或外销。胡萝卜原浆的生 产流程如图 2 所示，主要的生产工艺包括初捡、
确定为以下几个部分，如图 3 所示，包括果蔬种 植阶段、运输阶段、能源生产阶段以及果蔬汁的
4
2011
综述与述评
饮料工业
生产过程等，不包括果蔬汁产品出厂后的运输， 使用与废弃/回收过程。
果 产 量 占 世 界 35.4% ， 桃 子 占 30% ， 梨 占 53% ， 均位居世界第一位；柑橘占 10.1%，位居世界第三
的开采与生产、运输、产品制造等过程），建立完 整的生命周期流程图，再收集流程图中每个过程
位[1]。
单元的温室气体排放数据，并进行定量的描述，
随着我国加入 WTO，我国饮料行业面临着新 局面，而且我国果蔬产品在国际市场上遭遇“绿色
0 引言
饮料行业应该在行业内开展产品的碳核算工作， 以应对未来不可避免的贸易壁垒。种种迹象均表
我国是世界水果生产第一大国，从种植规模
明，一场绿色革命正在饮料行业轰轰烈烈地上演。
看，占世界果汁种植面积的 20.2%，产量占世界的 14.5%，其中多种水果产量居世界领先地位，如苹
产品碳足迹的核算是从产品端自下向上追溯， 连接与产品相关的各个单元过程（包括资源、能源
表 2 能源间接温室气体排放量
产品类型 过程 温室气体类型 单位排放量 单位
胡萝卜原浆
发电 蒸汽
CO2
1.20E-01
kg/kg
CO2
1.28E-01
kg/kg
2.3.3 运输过程数据 运输过程的温室气体排放因子也取自于我国
交通运输行业的生命周期评价[7]，该因子包含了运 输过程中直接排放以及原油开采、汽油生产等过 程的间接排放，并分别计算了城市道路、高速公 路与农村公路 3 种路况以及轻型货车与重型货车 2 种运输工具的温室气体排放量。果蔬汁原料与包 装的运输均假设采用轻型货车，在乡村公路路况 下进行。根据交通运输的间接排放因子，与生产 过程计算的果蔬原料的消耗量，并假设运输距离 为 10km，可以计算出果蔬汁生产过程中原料运输 的间接温室气体排放，结果见表 3 所示。
10
征收碳关税，但随着能源短缺等环境问题日益严
时，作为产品碳足迹研究的案例，为我国提供相
期
重，人们对气候变化问题的关注逐步升温，我国
关产品的排放现状，并为相关部门制定标准提供
[收稿日期] 2011-08-29 [作者简介] 李晓鹏（1982-），女，汉，硕士，助理研究员，主要研究方向：环境政策及标准的制修订、温室气体量化方法及减排技术。
的 果 蔬 汁 产 品（胡 萝 卜 原 浆）在 全 生 命 周 期 的 温 室 气体排放情况，辨识产品系统的碳足迹热点 （即 温室气体排放量最大的生命周期阶段或生产流 程），并据此提出改进意见，为降低产品的碳足迹 与企业节能减排措施的制定提供数据支持。根据 现有的调研数据情况，研究选取 2008 年作为计算 年份，评价要求涉及果蔬汁产品主要的生命周期过 程 （包括主要原料与能源的生产与运输过程，产品 的制造过程等）。 2.1.3 功能单位
清单分析结果见表 1 所示。 表 1 生产阶段清单分析
系 原油开采
统
边
界
汽油生产
电力 发电
蒸汽生产
汽油
电 力
蒸汽
产品生产
胡萝卜
胡萝卜种植
原料运输
制包存
果蔬 造
装
储
废弃回 收
产品使用
产品运输
图 3 研究的系统边界划分
在系统边界划定的所有生命周期过程中：首 先，生产阶段确定为数据调研的重点，虽然果蔬 生产阶段本身基本不产生温室气体的直接排放， 但是其电耗和原料使用量是计算其他所有阶段温 室气体间接排放的基础，所以调研时力求数据的 准确性与完整性；第二，果蔬种植阶段是果蔬汁 产品的最重要碳排放源之一，也是果蔬汁碳足迹 计算的一大特点，根据 IPCC 组织发布的数据，近 150 年来，土地利用变化引起的温室气体排放约占 到人类活动影响总排放量的 1/3[4，5]，所以蔬果种植 阶段的碳足迹计算也是研究的一大重点；第三， 能源与运输阶段的温室气体排放，根据文献调研， 目前国内已经发布了电力等行业的碳排放因子， 并且国内的生命周期评价研究也可以为这些基础 行业的碳足迹提供足够的数据支撑，所以这些阶 段选择较合理的排放因子，并结合生产阶段的原 料与能源消耗量计算其间接温室气体排放。 2.3 清单分析
清洗、去皮、研磨，直至最终大桶原浆罐装。 胡萝卜
初检
包
清洗
装
物
热烫
验
收
预煮
去皮
包
装
物
研磨
破碎
验
收
脱气
LCA 技术框架 目标与范
直接用途
大桶原浆灌装
杀菌
原浆存储
围的确定 结
果 清单分析
解
环境影Leabharlann Baidu
释
响评价
产品开发与改进战略规划 公共政策制定 营销 其他 ……
大桶原浆成品
易拉罐饮料 果蔬汁调配
利乐饮料 果蔬汁调配
程中温室气体的排放量。
科学理念，企业也给消费者带来创新、美味、便
本研究将生命周期评价法应用于产品的碳足
年
捷、健康的营养饮品，果蔬汁及果蔬汁饮料就在
迹核算，对我国典型果蔬产品生命周期内温室气
这样的环境下发展壮大起来。
体排放进行量化。对于企业而言，它能帮助企业
第
14
新形势下饮料行业竞争加剧，饮料企业对饮
综述与述评
年 第
14
卷 第
10
期
6
含以下 3 个方面：果蔬种植阶段的直接与间接排 放、土地覆盖变化的温室气体排放与土地占用的 温室气体排放。
果蔬种植阶段的碳足迹，包含每年农用机械 （耕作、播种、收割等）的直接与间接温室气体排放、 使用化肥的排放以及灌溉等行为的排放。目前国 内还没有相关的研究数据，研究使用美国输入输出 数据库（USA Input-Output Database）中的蔬菜种植 数据进行计算，见表 4 所示。
图2 胡萝卜原浆生产流程
2.1.2 评价目标
本研究的目标是量化我国果汁生产企业典型
图1 LCA 方法学框架
PAS 2050 标准同样是基于生命周期评价方法， 对 产 品 生 命 周 期 内 的 温 室 气 体（GHG）排 放 做 量 化 规定。根据 PAS2050 温室气体排放评价规范的建 议，产品的碳足迹可以采用两种评价模式，分别 是“从商业到商业” （Business to Business，B2B）模式 与“从商业到消费者” （Business to Customer，B2C）模 式[3]。由于某厂胡萝卜原浆的主要是作为其他果蔬 汁产品的原料使用，并非直接被消费者使用，因 此不存在使用与废弃过程。因此，本研究的研究 对象采用 B2B 评价模式。
辨识自己在产品生命周期中主要的温室气体排放
卷
料装备、原材料、包装等饮料提出了更高的要求， 过程，以利于制定有效的碳减排方案。通过碳足
高效、节能、降耗、清洁生产是未来行业的发展
迹的计算，企业还可以通过可视化的方法来向消
第
趋势。此前，国际上尚未对我国出口的饮料产品
费者宣传自己为防止全球变暖所采取的行动。同
功能单位是对产品系统输出功能的度量，关 系到产品碳足迹的具体数值。尤其是在涉及到产
2 果蔬产品碳足迹研究
品间比较的时候功能单位的确定十分重要，直接 影响到结果的客观性。而本研究的目的旨在找出
2.1 产品选择及评价目标
年
2.1.1 产品选择
果蔬汁产品的温室气体排放热点，指导工艺改进， 并不进行产品间的比较。故功能单位的确定可以
第
本研究以我国一家知名饮料生产企业的典型
不涉及产品的性能因素，本研究将胡萝卜原浆的
14
果 蔬 汁 产 品— ——胡 萝 卜 原 浆 为 研 究 对 象 ， 进 行 产
功能单位确定为每千克胡萝卜原浆。
卷
品碳足迹核算。原浆是指未经任何浓缩稀释、发
2.2 系统边界的确定
酵工艺处理，由果蔬肉直接榨出的汁。其不仅是
3
饮料工业
综述与述评
了技术及数据支持，对碳减排有着重要的指导意义。
1 研究方法
生命周期评价法（Life Cycle Assessment，LCA） 是根据 ISO14040-14043 制定的一种有效的环境管 理 工 具 。 它 包 括 对 产 品 从“ 摇 篮—坟 墓 ”整 个 生 命 周期过程的能量和物质进行分析，从而达到对产 品生命周期的环境影响进行评价，对产品及其生 产工艺提出改善建议[2]。根据 ISO14040 标准定义的 技术框架，LCA 评价过程包含目的与范围的确定、 清单分析、影响评价和结果解释等 4 个组成部分， 如图 1 所示，这四个步骤之间互相联系、不断反 复。