选择西王各分公司
一水结晶葡萄糖产品碳足迹报告
一水结晶葡萄糖产品碳足迹报告
委托方：
山东西王糖业有限公司
受托方：
成都亿科环境科技有限公司
2017年8月
目 录
本项目受山东西王糖业有限公司（以下简称“西王糖业”）委托，由成都亿科环境科技有限公司（以下简称“亿科环境”）执行完成。研究的目的是以生命周期评价方法为基础，采用英国标准协会（British Standards Institution，简称BSI）编制的PAS 2050：2011标准中规定的碳足迹核算方法，计算得到西王糖业一水结晶葡萄糖产品的碳足迹。
为了满足碳足迹第三方认证以及与各相关方沟通的需要，本报告的功能单位
定义为生产1kg一水结晶葡萄糖。系统边界为“从摇篮到大门”类型，现场调研了从玉米进厂到一水结晶葡萄糖出厂的生产过程，其中也调查了企业废水处理厂，而其他物料、能源获取的排放因子数据来源于数据库。
报告中对生产一水结晶葡萄糖的不同过程比例的差别、各生产过程迹累碳足计比例做了对比分析。从单个过程对碳足迹贡献来看，发现玉米获取过程对产品碳足迹的贡献最大。从物质获取来看，玉米获取对碳足迹贡献最大，其次为蒸汽获取和电力获取，三者占产品碳足迹的94.67%。
研究过程中，数据质量被认为是最重要的考虑因素之一。本次数据收集和选择的指导原则是：数据尽可能具有代表性，主要体现在生产商、技术、地域、时间等方面。阴极铜生产生命周期主要过程活动数据来源于企业现场调研的初级数据，除进口铜精矿数据不能调查外。大部分国内生产的大宗原材料的排放因子数据来源于CLCD数据库，此数据库由亿科自主开发，代表了中国基础工业平均水平，CLCD数据库缺乏的原材料数据由Ecoinvent提供，中国的混合电力获取的排放因子数据来源于CLCD数据库。本研究选用的数据在国内外LCA研究中被高度认可和广泛应用。
此外，通过eBalance软件实现了产品的生命周期建模、计算和结果分析，以保证数据和计算结果的可溯性和可再现性。
1. 产品碳足迹介绍（PCF）介绍
近年来，温室效应、气候变化已成为全球关注的焦点，“碳足迹”这个新的术语越来越广泛地为全世界所使用。碳足迹通常分为项目层面、组织层面、产品层面这三个层面。产品碳足迹（Product Carbon Footprint，PCF）是指衡量某个产品在其生命周期各阶段的温室气体排放量总和，即从原材料开采、产品生产（或服务提供）、分销、使用到最终处置/再生利用等多个阶段的各种温室气体排放的累加。温室气体包括二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、氧化亚氮（N2O）、氢氟碳化物（HFC）和全氟化碳（PFC）等[1]。碳足迹的计算结果为产品生命周期各种温室气体排放量的加权之和，用二氧化碳当量（CO2e）表示，单位为kg CO2e或者g CO2e。全球变暖潜值（Gobal Warming Potential，简称GWP），即各种温室气体的二氧化碳当量值，通常采用联合国政府间气候变化专家委员会（IPCC）提供的值[2]，目前这套因子被全球范围广泛适用。
产品碳足迹计算只包含一个完整生命周期评估（LCA）的温室气体的部分[3]。基于LCA的评价方法，国际上已建立起多种碳足迹评估指南和要求，用于产品碳足迹认证，目前广泛使用的碳足迹评估标准有三种：①《PAS2050：2011商品和服务在生命周期内的温室气体排放评价规范》，此标准是由英国标准协会（BSI）与碳信托公司（Carbon Trust）、英国食品和乡村事务部（Defra）联合发布，是国际上最早的、具有具体计算方法的标准，也是目前使用较多的产品碳足迹评价标准[4]；②《温室气体核算体系：产品寿命周期核算与报告标准》，此标准是由世界资源研究所(World Resources Institute，简称WRI)和世界可持续发展工商理事会(World Business Council for Sustainable Development，简称WBCSD)发布的产品和供应链标准；③《ISO/TS 14067：2013 温室气体——产品碳足迹——量化和信息交流的要求与指南》，此标准以PAS 2050为种子文件，由国际标准化组织（ISO）编制发布[5]。产品碳足迹核算标准的出现目的是建立一个一致的、国际间认可的评估产品碳足迹的方法。
2. 目标与范围定义
2.1 西王糖业及其产品介绍
西王糖业成立于2005年12月。主要生产食用葡萄糖、葡萄糖酸钠、玉米淀粉等产。工艺技术装备先进，技术力量雄厚，拥有30万吨、60万吨/年玉米淀粉生产线各一条，6万吨/年、8万吨/年、40万吨/年结晶葡萄糖生产线各一条，10万吨/年葡萄糖酸钠生产线一条。玉米生产线为葡萄糖生产线提供原料玉米淀粉乳的供应，而葡萄糖生产线为葡萄糖酸钠生产线提供原料葡萄糖的供应。公司通过了ISO9001：2000国际质量体系认证和ISO14001：2004 环境管理体系认证。淀粉糖系列产品被评为中国名牌产品、国家重点新产品。2006年成为国家环境友好企业。
2.2 研究目的
本研究的目的是得到西王糖业生产的一水结晶葡萄糖产品全生命周期过程的碳足迹，为第三方碳足迹认证提供详细信息和数据支持。
碳足迹核算是西王糖业实现低碳、绿色发展的基础和关键，披露产品的碳足迹是西王糖业环境保护工作和社会责任的一部分，也是西王糖业迈向国际市场的重要一步。本项目的研究结果将为西王糖业与一水结晶葡萄糖产品的采购商和第三方的有效沟通提供良好的途径，对促进产品全供应链的温室气体减排具有一定积极作用。
本项目研究结果的潜在沟通对象包括两个群体：一是西王糖业内部管理人员及其他相关人员，二是企业外部利益相关方，如上游玉米供应商、下游采购商、地方政府和环境非政府组织等。
2.3 研究范围
根据本项目研究目的，按照PAS 2050：2011标准的要求，确定本研究的研究范围，包括功能单位、系统边界、分配原则、取舍原则、影响评价方法和数据质量要求等。
2.3.1 功能单位
为方便系统中输入/输出的量化，功能单位被定义为生产1kg一水结晶葡萄糖，产品含水量~8.7%。
2.3.2 系统边界
在这项研究中，产品的系统边界属“从摇篮到大门”的类型，为了实现上述功能单位，一水结晶葡萄糖产品的系统边界分别如下：
（注：现场各物质的生产过程为单元过程，如淀粉生产等）
在这项研究中，产品的系统边界属“从摇篮到大门”的类型，为了实现上述功能单位，一水结晶葡萄糖产品的系统边界见下表：
表2.1 包含和未包含在系统边界内的生产过程
|
包含的过程 |
未包含的过程 |
|
ü 一水结晶葡萄糖生产的生命周期过程包括：玉米获取→玉米淀粉乳生产→一水结晶葡萄糖生产 ü 废物处理包括：企业废水处理→城市污水处理 ü 中国的电力生产、蒸汽的生产 ü 废水处理达标排入自然水体的过程 ü 其他辅料的生产 ü 玉米的运输 |
ü 资本设备的生产及维修 ü 产品的运输、销售和使用 ü 产品回收、处置和废弃阶段 ü 其他辅料的运输 |
2.3.3 分配原则
由于一水结晶葡萄糖生产过程中有副产品的产出，因此涉及分配问题。本研究中涉及的主要分配方法经济价值分配法。具体使用过程如下：
l 玉米淀粉乳生产过程：主产品为玉米淀粉乳，副产品为胚芽、蛋白粉、粗蛋白（细纤维）、喷浆玉米皮、外售玉米浆，由于主副产品经济价值相差很大，这里使用经济价值分配法；
l 一水结晶葡萄糖生产过程：主产品为一水结晶葡萄糖，副产品为母液，这里使用经济价值分配法。
2.3.4 取舍准则
本研究采用的取舍规则以各项原材料投入占产品重量或过程总投入的重量比为依据。具体规则如下：
l 普通物料重量＜1%产品重量时，以及含稀贵或高纯成分的物料重量＜0.1%产品重量时，可忽略该物料的上游生产数据；总共忽略的物料重量不超过 5%；
l 低价值废物作为原料，如粉煤灰、矿渣、秸秆、生活垃圾等，可忽略其上游生产数据；
l 大多数情况下，生产设备、厂房、生活设施等可以忽略；
l 在选定环境影响类型范围内的已知排放数据不应忽略.
本报告所有原辅料和能源等消耗都关联了上游数据，部分消耗的上游数据采用近似替代的方式处理，无忽略的物料。
2.3.5 影响类型和评价方法
基于研究目标的定义，本研究只选择了全球变暖这一种影响类型，并对产品生命周期的全球变暖潜值（GWP）进行了分析，因为GWP是用来量化产品碳足迹的环境影响指标。
研究过程中统计了各种温室气体，包括二氧化碳（CO2），甲烷（CH4），氧化亚氮（N2O），四氟化碳（CF4），六氟乙烷（C2F6）,六氟化硫（SF6），氢氟碳化物（HFC）和哈龙等。并且采用了IPCC第四次评估报告(2007年)提出的方法来计算产品生产周期的GWP值。该方法基于100年时间范围内其他温室气体与二氧化碳相比得到的相对辐射影响值，即特征化因子，此因子用来将其他温室气体的排放量转化为CO2当量（CO2e）。例如，1kg甲烷在100年内对全球变暖的影响相当于25kg二氧化碳排放对全球变暖的影响，因此以二氧化碳当量（CO2e）为基础，甲烷的特征化因子就是25kg CO2e[2]。
2.3.6 软件和数据库
在研究中，eBalance v4.7软件被用来建立产品生命周期模型，计算碳足迹和分析计算结果。eBalance v4.7软件是由亿科环境科技有限公司研发的通用LCA分析软件，支持全生命周期过程分析，并内置了中国生命周期基础数据库（CLCD）和瑞士的Ecoinvent数据库。
研究过程中用到的数据库，包括CLCD和Ecoinvent数据库，数据库中生产和处置过程数据都是“从摇篮到大门”的汇总数据，分别介绍如下：
中国生命周期基础数据库（CLCD）由亿科开发，是一个基于中国基础工业系统生命周期核心模型的行业平均数据库。CLCD数据库包括国内主要能源、交通运输和基础原材料的清单数据集，其中电力（包括火力发电和水力发电以及混合电力传输）和公路运输被本研究所采用。2009年，CLCD数据库研究被联合国环境规划署(UNEP)和国际环境毒理学与化学协会（SETAC）授予生命周期研究奖。
Ecoinvent数据库由瑞士生命周期研究中心开发，数据主要来源于瑞士和西欧国家，该数据库包含约4000条的产品和服务的数据集，涉及能源，运输，建材，电子，化工，纸浆和纸张，废物处理和农业活动等。http://www.Ecoinvent.org
2.3.7 数据质量要求
为满足数据质量要求，在本研究中主要考虑了以下几个方面：
n 数据准确性：实景数据的可靠程度
n 数据代表性：生产商、技术、地域以及时间上的代表性
n 模型一致性：采用的方法和系统边界一致性的程度
为了满足上述要求，并确保计算结果的可靠性，在研究过程中首选选择来自生产商和供应商直接提供的初级数据，其中企业提供的经验数据取平均值，本研究在2017年8月进行企业现场数据的调查、收集和整理工作。当初级数据不可得时，尽量选择代表区域平均和特定技术条件下的次级数据，次级数据大部分选择来自CLCD数据库和Ecoinvent数据库；当目前数据库中没有完全一致的次级数据时，采用近似替代的方式选择CLCD数据库和Ecoinvent数据库中数据。数据库的数据是经严格审查，并广泛应用于国际上的LCA研究。各个数据集和数据质量将在第4章对每个过程介绍时详细说明。
3. 过程描述
3.1 玉米淀粉乳生产
（1）过程基本信息
过程名称：玉米淀粉乳生产
过程边界：从玉米进厂到玉米淀粉乳出厂
（2）数据代表性
主要数据来源：企业2016年实际生产数据
企业名称：西王糖业
产地：中国山东
基准年：2016年
工艺设备：脱胚磨、针式冲击磨、浸泡罐、麸质浓缩机、四效蒸发器等
主要原料：玉米
主要能耗：电力、蒸汽
末端治理：废水处理
技术补充描述：
淀粉主要工艺介绍如下：
l 破碎：脱胚后碎玉米的细粉碎。主要特点是高速撞击纤维，既可降低纤维上联结淀粉的含量，又不使纤维过度粉碎，可保持纤维的粒度便于物料筛分。
l 筛分：分重力曲筛和压力曲筛。前者主要用于浸泡玉米的脱水、洗涤，后者则用于纤维渣的洗涤。主要特点是：效率高、筛分效果好、结构简单，可靠性高，操作维护方便。本设计重力曲筛采用国产筛面，压力曲筛采进口筛面。
l 蛋白分离：用于蛋白分离，是淀粉精制的核心设备。阿法拉法公司蝶片离心机采用上旋式传动，传动部件配置在转鼓的上方，提高了传动部件可靠性。此蝶片离心机也可用于物料的浓缩。
l 麸质浓缩：主要用于麸质脱水，可以有效地提取麸质水中的干物质，有利于过程水的回收利用，减少污水排放所造成的环境污染。
l 胚芽分离：具有结构简单、占地面积小、分离效率高及维护、操作方便等优点，可分别用于除砂、胚芽分离和淀粉洗涤等工序。
l 淀粉分离：采用分离机将物料麸质从物料中分离出来，从而得到较纯净的淀粉乳。
l 淀粉洗涤：采用十二级旋流器将淀粉乳进行洗涤净化，进一步降低淀粉乳中的蛋白质含量。
图3.1 玉米淀粉乳生产流程图
玉米淀粉乳生产过程数据清单见下表：
表3.1 玉米淀粉乳生产过程清单数据表
|
类别 |
物料名称 |
单位 |
数量 |
上游数据来源 |
用途/排放原因 |
|
产品 |
淀粉乳（折商品淀粉） |
kg |
1.00E+03 |
\ |
水分12.5%，用于生产麦芽糊精、结晶葡萄糖 |
|
胚芽 |
kg |
1.06E+02 |
\ |
用于西王食品公司生产玉米油 |
|
|
蛋白粉 |
kg |
7.75E+01 |
\ |
内销或出口用于饲料 |
|
|
粗蛋白（细纤维） |
kg |
1.69E+01 |
\ |
内销用于饲料 |
|
|
喷浆玉米皮 |
kg |
1.54E+02 |
\ |
内销或出口用于饲料 |
|
|
外售玉米浆 |
kg |
3.12E+01 |
\ |
剩余玉米浆外卖用于生产饲料 |
|
|
消耗 |
玉米 |
kg |
1.41E+03 |
Ecoinvent |
\ |
|
玉米运输 |
km |
6.10E+02 |
CLCD |
平均距离 |
|
|
硫磺 |
kg |
1.20E+00 |
CLCD |
纯度99.9（GB3150） |
|
|
片碱 |
kg |
2.00E-02 |
CLCD |
含量99% |
|
|
液碱 |
kg |
2.00E+00 |
CLCD |
含量30% |
|
|
编织袋 |
kg |
2.44E+00 |
CLCD |
聚丙烯 |
|
|
缝口线 |
kg |
1.00E-02 |
Ecoinvent |
涤纶 |
|
|
电 |
kwh |
1.60E+02 |
CLCD |
国家电网 |
|
|
蒸汽 |
吨 |
6.00E-01 |
CLCD |
压力0.7MPa,230℃ |
|
|
河水 |
m3 |
9.20E-01 |
\ |
河水处理后用于生产 |
|
|
自来水 |
m3 |
3.50E-01 |
CLCD |
自来水经过反渗透处理得到 |
|
|
排放 |
待处理污水 |
m3 |
1.10E+00 |
\ |
平均COD 5200mg/L |
物料平衡检查：该过程投入为3.43E+03kg，产出和排放总和为2.49E+03kg，部分水分蒸发不能统计，因此物料基本平衡。
（3）分配方法
分配方法描述：采用经济价值法。
表3.2主副产品分配系数表
|
产品名称 |
单位 |
数量 |
价格（元） |
分配系数 |
|
淀粉乳（折商品淀粉） |
kg |
1.00E+03 |
2.09E+03 |
73.60% |
|
胚芽 |
kg |
1.06E+02 |
3.14E+03 |
11.69% |
|
蛋白粉 |
kg |
7.75E+01 |
3.92E+03 |
10.71% |
|
粗蛋白（细纤维） |
kg |
1.69E+01 |
1.18E+03 |
0.70% |
|
喷浆玉米皮 |
kg |
1.54E+02 |
5.89E+02 |
3.20% |
|
外售玉米浆 |
kg |
3.12E+01 |
8.94E+01 |
0.10% |
（4）运输信息
玉米淀粉乳生产过程，西王糖业购买的玉米主要来源如下：
表3.3 玉米采购运输信息表
|
产地 |
占比 |
距离（km） |
运输类型 |
|
山东 |
30% |
200 |
汽运 |
|
河北 |
50% |
300 |
|
|
东北 |
20% |
2000 |
|
|
平均运输距离（km） |
|
610 |
|
注：运输数据上游数据来源均来自CLCD数据库
3.2 一水结晶葡萄糖生产
（1）过程基本信息
过程名称：玉米淀粉乳生产
过程边界：从玉米淀粉乳进厂到一水结晶葡萄糖出厂
（2）数据代表性
主要数据来源：企业2016年实际生产数据
企业名称：西王糖业
产地：中国山东
基准年：2016年
工艺设备：蒸汽喷射器、糖化罐、五效降膜蒸发装置、结晶机、离心机等
主要原料：玉米淀粉乳
主要能耗：电力、蒸汽、天然气
末端治理：废水处理
技术补充描述：
一水结晶葡萄糖生产主要工艺介绍如下：
l 调乳：淀粉乳调到30~33%浓度。加酸或碱调节pH 值至5.4~5.8，加入高温淀粉酶总量350ml/t 干基。
l 液化：第一次喷射温度105~108℃，带压维持时间15 分钟。第二次喷射温度135~140℃，带压维持时间2~3 分钟。闪蒸后滴加高温淀粉酶总量350ml/t 干基的45%。再进入层流罐 （保持≥98℃）继续反应，液化总时间≥120 分钟。液化终点DE 值13~17%。
l 喷射：液化的蒸气压力要求≥0.7MPa。第一次液化喷射器要求为高压喷射器。二次脱色配 制 液 化 冷 却糖 化外 排 母 液活性炭 蒸发水蛋白过滤 脱 色 离 交 蒸 发结 晶 分 离 干 燥 包 装蒸汽 冷凝水山东西王糖业有限公司清洁生产审核报告84第二次的液化喷射器即是个加热器，闪蒸背压要求为≥0.25 MPa。淀粉乳的电导率要求为≤500us/cm，pH 值≥5.0。
l 糖化：冷却至60~62℃，加稀酸调节液化液pH 值4.1~4.3，加复合糖化酶
l 1000ml/t 干基。静态反应60 小时。糖化终点DE 值≥98%。糖化罐可选用压缩空气搅拌。
l 液化液降温可选用立管式或螺旋板式换热器。糖化罐的底部为锥形。确保每次出料无残液，防止料液染菌发酵。
l 配料：即糖化液和葡萄糖母液混合，目的是提高结晶糖得率，减少母液外排量。糖化液和葡萄糖母液配料的质量标准为DE 值94%，物料新鲜而清澈。悬浮在糖化液上部的那层油脂蛋白类糖液不可用于配料。DE 值≤89%的母液不可用于配料。结晶罐每第六个生产周期的糖膏所分离出的母液不用于配料，全部外排销售。正常情况糖化液和母液的配料体积比为80：20。
l 过滤：料液升温至75~80℃，加入活性炭。用量为干基的1.5‰（也可利用后道脱色和浓滤拆下的废炭）。糖化液上部的那层油脂蛋白类糖液应在压滤机饱和前单独处理。脱色罐可选用压缩空气搅拌。过滤后的糖液清澈、透明、无杂质。透光率≥94%。
l 灭酶：灭酶选用喷射器，边出料边升温至75~80℃，在脱色罐内保持20 分钟即可。灭酶与过滤同步进行。
l 脱色：糖液中再加入新活性炭，用量为干基的3‰。在脱色罐内搅拌20 分钟后进入压滤机。活性炭选购湿炭为好，压滤机选用片式机械压滤机或暗流式板框压滤机，便于生产车间的环境保持清洁。脱色后的糖液清澈、透明、无色、无泡沫和无炭粒。透光率≥96%。
l 离交：工艺流程为：阳床～阴床～阳床～阴床。 流量为2.5BV/h，温度≤55℃，离交前糖液的电导率应≤700 us/cm。运行时第一个柱内的压力应≤0.2 MPa。离交柱下部有花板，装置水帽并铺设一定高度的石英砂。离交柱要设中排管，降低再生剂的消耗。树脂穿透后，柱里的糖液应由洁净压缩空气压至交前罐或调粉罐。再生前必须大水量（5.0～8.0 BV/h）的反洗，直至上排管出水的透光率≥96%。再生剂的稀酸浓度为4～5％、稀碱浓度3～4％。再生完成淋洗时要先慢（1.0～1.5 BV/h）后快（5.0～8.0 BV/h）。离交后糖液的电导率应≤50 us/cm，pH 值3.8～4.5，透光率≥98%。
l 蒸发：通过多效降膜蒸发器将糖液浓缩到固形物为72.5～73.5%。加热器工作要保持连续性，蒸汽总的压力≥0.5MPa。一效蒸发室糖温 80～90℃二效蒸发室糖温65～75℃三效蒸发室糖温 45～55℃所有的汽凝水全都应收集，主要用于离交工序（用于淋洗树脂时的水温≤50℃）。
l 结晶：将浓糖浆调节浓度72～74%、温度60～62℃、pH 值3.8～4.2 等达到指标后，直接送入结晶罐。结晶罐留种25～30%，满罐时浓糖浆与晶种的混合液温度应≥48℃。结晶收率为52%。
l 分离：离心分蜜时冲水洗涤操作，母液甩脱4～6 分钟，然后冲水五次，每次洗涤湿糖20 秒钟，最后脱水4～6 分钟，卸料。洗涤水泵压力≥3.0kg/cm2。卸机湿糖水份≤13%。分离机网壁糖厚≤5mm.洗涤水质量标准为内毒素≤0.2eu、电导率≤10us/cm。分离出的洗液和母液混合后全用于前道工序的配料。
l 干燥：采用气流干燥，二级热风一级冷风。采用负压气流干燥法。
l 包装：80～100目振动筛过糖粉，自动机械包装，主要为每袋25kg。
图3.2 一水结晶葡萄糖一水结晶葡萄糖生产流程图
一水结晶葡萄糖生产过程数据清单见下表：
表3.4 一水结晶葡萄糖生产数据清单
|
类别 |
物料名称 |
单位 |
数量 |
上游数据来源 |
备注 |
|
产品 |
一水结晶葡萄糖 |
kg |
1.00E+03 |
\ |
\ |
|
母液 |
kg |
1.50E+02 |
\ |
含葡萄糖80%，折干基算 |
|
|
糖渣 |
kg |
2.10E+01 |
\ |
由蛋白质、细纤维、糖分、硅藻土等组成 |
|
|
消耗 |
淀粉乳 |
kg |
1.12E+03 |
\ |
水分12.5% |
|
高温酶 |
kg |
5.47E-01 |
Ecoinvent |
即液化酶,主要是水、蛋白质 |
|
|
糖化酶 |
kg |
5.43E-01 |
Ecoinvent |
主要是水、蛋白质，成分不明 |
|
|
盐酸 |
kg |
6.69E+00 |
CLCD |
含量30% |
|
|
液碱 |
kg |
8.64E+00 |
CLCD |
含量30% |
|
|
进口活性炭 |
kg |
2.00E-01 |
CLCD |
\ |
|
|
硅藻土 |
kg |
4.00E+00 |
CLCD |
烘干为糖渣用于饲料 |
|
|
湿活性炭 |
kg |
1.20E+00 |
CLCD |
糖液脱色用活性炭，含水45% |
|
|
纯碱 |
kg |
5.00E-01 |
CLCD |
\ |
|
|
天燃气 |
m3 |
2.50E-01 |
CLCD |
\ |
|
|
阳离子交换树脂 |
kg |
9.00E-02 |
Ecoinvent |
\ |
|
|
阴离子交换树脂 |
kg |
8.60E-02 |
Ecoinvent |
\ |
|
|
焦亚硫酸钠 |
kg |
1.00E-01 |
Ecoinvent |
\ |
|
|
那他霉素 |
kg |
1.00E-02 |
Ecoinvent |
\ |
|
|
编织袋 |
kg |
2.11E+01 |
CLCD |
聚丙烯 |
|
|
缝包线 |
kg |
2.00E-02 |
Ecoinvent |
涤纶 |
|
|
捆扎绳 |
kg |
2.00E-02 |
CLCD |
聚丙烯 |
|
|
电 |
kwh |
1.60E+02 |
CLCD |
国家电网 |
|
|
蒸汽 |
T |
9.50E-01 |
CLCD |
压力0.7MPa,230℃ |
|
|
河水 |
m3 |
1.50E+00 |
\ |
河水处理后用于生产 |
|
|
自来水 |
m3 |
1.30E+00 |
CLCD |
自来水经过反渗透处理得到 |
|
|
排放 |
废活性炭 |
kg |
1.44E+00 |
\ |
由蛋白质、细纤维、糖分、活性炭等组成 |
|
废树脂 |
kg |
1.76E-01 |
\ |
18-24个月整批更换 |
|
|
待处置污水 |
m3 |
1.20E+00 |
\ |
平均COD 2500mg/L |
|
|
二氧化碳 |
kg |
5.43E-01 |
\ |
天然气燃烧排放 |
|
|
甲烷 |
kg |
2.24E-04 |
\ |
天然气燃烧排放 |
|
|
氧化亚氮 |
kg |
2.88E-04 |
\ |
天然气燃烧排放 |
一水结晶葡萄糖生产过程活动数据全部为现场调查的初级数据。淀粉乳全部来自于自产。高温酶、糖化酶、缝包线、焦亚硫酸钠、那他霉素的上游数据采用近似替代的方式关联上游数据，高温酶、糖化酶都近似替代为淀粉获取数据，捆扎绳用聚酯树脂近似替代，焦亚硫酸钠用亚硫酸钠近似替代，那他霉素用脂肪酸近似替代。
物料平衡检查：该过程投入为3.94E+03kg，产出和排放总和为2.37E+03kg，部分水分蒸发不能统计，因此物料基本平衡。
分配方法描述：采用经济价值法。
表3.5 主副产品分配系数表
|
产品名称 |
单位 |
数量 |
价格（元） |
分配系数 |
|
结晶葡萄糖 |
kg |
1.00E+03 |
2.71E+03 |
89.90% |
|
母液 |
kg |
1.50E+02 |
2.03E+03 |
10.10% |
|
糖渣 |
kg |
2.10E+01 |
2.30E+00 |
0.00% |
3.3 企业废水处理
（1）过程基本信息
过程名称：废水处理
过程边界：从待处理废水进厂到处理后水出厂
（2）数据代表性
主要数据来源：企业2016年实际生产数据
企业名称：西王糖业
产地：中国山东
基准年：2016年
工艺设备：厌氧好氧处理装置、沼气发电装置等
主要原料：待处理废水
主要能耗：电力
末端治理：废水处理
技术补充描述：西王糖业生产废水统一排厂区污水处理厂。废水首先经过预处理，后经过厌氧好氧处理装置，使得COD浓度由进厂的4000mg/L降低至45mg/L，并利用产生的沼气发电，部分电污水处理时使用，部分上网销售。
图3.5 污水处理流程图
污水处理过程数据清单见下表：
表3.6 企业污水处理过程清单数据表
|
类型 |
清单 |
单位 |
数量 |
上游数据来源 |
备注 |
|
产品 |
电力（自用） |
kwh |
2.01E+00 |
\ |
污水处理自用 |
|
电力(外售） |
kwh |
1.15E+00 |
\ |
上网销售 |
|
|
颗粒污泥 |
t |
6.70E-04 |
\ |
厌氧污泥，约1700吨/a |
|
|
排水 |
m3 |
|
\ |
45mg/L |
|
|
消耗 |
废水 |
t |
1.00E+00 |
\ |
废水量基本等于车间排水量 |
|
絮凝剂（阳） |
kg |
4.60E-03 |
CLCD |
0.8公斤/吨污泥（含水率87%污泥40t/d） |
|
|
电力（自产） |
kwh |
2.01E+00 |
\ |
14000Kwh/d |
|
|
排放 |
固废 |
t |
2.30E-03 |
\ |
含水40%烘干污泥16t/d(0.003吨/m3) |
物料平衡检查：该过程投入为1.00E+00kg，产出和排放总和为1.00E+00kg，因此物料平衡。
（3）分配方法
分配方法描述：采用经济价值法。
表3.7 主副产品分配系数表
|
产品名称 |
单位 |
数量 |
单位价格（元） |
分配系数 |
|
待处理废水 |
t |
1.00E+00 |
1.97E+00 |
62.36% |
|
电力（剩余） |
kwh |
1.15E+00 |
5.70E-01 |
20.68% |
|
颗粒污泥 |
t |
6.70E-04 |
8.00E+02 |
16.96% |
3.4 主要排放因子
3.4.1 天然气
天然气获取数据来源于CLCD数据库，燃烧现场排放数据根据2013年版“中国区域电网企业外购电力排放因子计算表”中温室气体排放系数计算得到，“计算表”中重油参数设定为含碳量15.32g carbon/MJ、碳氧化率99%、平均低位发热量389310MJ/t、CH4排放因子0.001g/MJ、N2O排放因子0.0001g/MJ。燃烧1kg原煤各温室气体排放量核算过程如下：
CO2排放=含碳量×重油质量×平均低位发热量×碳氧化率×44/12=15.32g carbon/MJ×1kg×389310MJ/t×99%×44/12×10E-06=3.10kg；
CH4排放=CH4排放因子×含碳量×重油质量=0.001gCH4/MJ×389310MJ/t×1kg×10E-06=1.28E-04kg；
N2O排放=N2O排放因子×含碳量×重油质量=0.0001gN2O/MJ×389310MJ/t×1kg×10E-06=2.56E-05kg。
由CLCD数据库可知，获取1kg重油的二氧化碳当量排放为2.786E-001kg CO2e，而由上温室气体排放量核算过程和IPCC温室效应潜能值可知，燃烧1kg重油会排放3.11kg CO2e，天然气燃烧温室气体排放如下：
表3.8 中国1kg柴油燃烧温室气体排放数据
|
温室气体 |
排放数量(kg) |
温室气体潜力值 |
GWP(kg CO2e) |
贡献 |
|
CO2 |
3.10E+00 |
1 |
3.10E+00 |
99.91% |
|
CH4 |
1.28E-04 |
23 |
2.94E-03 |
0.04% |
|
N2O |
2.56E-05 |
296 |
7.58E-03 |
0.05% |
|
总GWP(kg CO2e) |
3.11E+00 |
100.00% |
||
3.4.2 电力
西王糖业位于山东省邹平县，因此电力使用类型为华北电力，电力获取数据来源于CLCD数据库，通过eBalance v4.7计算获取1kwh电力排放1.18E+000kg CO2e。
3.4.3 蒸汽
企业生产过程会用到蒸汽，企业使用的蒸汽规格为0.7MPa，230℃，获取数据来源于CLCD数据库，通过eBalance v4.7计算获取1t规格0.7MPa，183℃的蒸汽的二氧化碳当量排放为3.73E+002kg。
3.4.4 城市污水处理
经厂内污水处理厂处理后的废水排入附近污水集中处理厂，污水集中处理的数据来源于Ecoinvent数据库，代表2014年全球平均城镇污水处理水平。通过eBalance v4.7计算处理1.00t废水，排放3.99E-001kg CO2eq。
3.4.5 玉米
玉米获取数据来源于Ecoinvent数据库，代表2014年全球市场平均。通过eBalance v4.7计算生产1kg玉米会排放5.81E-001kg CO2eq。
4. 结果与讨论
将清单数据用eBalance v4.7计算得到生产1kg一水结晶葡萄糖的碳足迹为1.48kgCO2e。
4.1 一水结晶葡萄糖生产过程碳足迹
图4.1 物质获取对一水结晶葡萄糖碳足迹的贡献比例
由图可知，一水结晶葡萄糖生产生命周期过程中，玉米获取对其GWP贡献最大达41.09%，其次为蒸汽的获取32.71%，电力获取20.87%，聚丙烯编织袋获取占4.07%，其他辅料等获取仅占1.26%。由于目前无国内玉米获取的数据库数据，因此玉米获取使用了Ecoinvent数据，为了展现西王糖业一水结晶葡萄糖生产更真实的GWP，建议开展国内玉米种植过程的生命周期调查。
4.2 一水结晶葡萄糖生产过程累计碳足迹
图4.2 一水结晶葡萄糖生命周期累计碳足迹贡献比例
图4.2中展示了一水结晶葡萄糖生命周期累计碳足迹贡献比例的情况，可知玉米生产过程对碳足迹贡献较大，占一水结晶葡萄糖·碳足迹的41.09%。在西王糖业厂内，一水结晶葡萄糖生产过程碳足迹占总碳足迹的37.65%，而玉米淀粉乳生产过程碳足迹只占总碳足迹的21.26%。为了减小一水结晶葡萄糖碳足迹，应重点考虑减少一水结晶葡萄糖生产过程的碳足迹，主要削减对象为蒸汽和电力。在企业可行的条件下，可考虑调查玉米生产的GWP，提高一水结晶葡萄糖碳足迹数据准确性。
4.3 一水结晶葡萄糖生产不同过程碳足迹贡献识别
一水结晶葡萄糖生产生命周期过程，不同物料和能源等获取对一水结晶葡萄糖碳足迹的贡献大小见表，只列出大于1%的过程。由表4.1可知，玉米淀粉乳生产过程玉米获取GWP占41.09%，一水结晶葡萄糖生产过程蒸汽获取GWP占21.48%、电力获取GWP占11.42%、聚丙烯编织袋获取GWP占3.72%，淀粉乳生产过程蒸汽获取GWP占11.22%、电力获取GWP占9.45%，，可知一水结晶葡萄糖生产生命周期过程中，对GWP贡献最大的过程为玉米获取，一水结晶葡萄糖生产过程能源获取对GWP贡献达32.90%，淀粉乳生产过程能源获取对GWP贡献达20.67%。
表4.1 一水结晶葡萄糖生产不同过程碳足迹贡献识别
|
过程 |
清单 |
对GWP贡献 |
|
一水结晶葡萄糖生产 |
玉米淀粉乳获取 |
62.35% |
|
淀粉乳生产 |
玉米获取 |
41.09% |
|
一水结晶葡萄糖生产 |
蒸汽获取 |
21.48% |
|
一水结晶葡萄糖生产 |
电力获取 |
11.42% |
|
淀粉乳生产 |
蒸汽获取 |
11.22% |
|
淀粉乳生产 |
电力获取 |
9.45% |
|
一水结晶葡萄糖生产 |
编织袋获取 |
3.72% |
5. 结论
通过以上分析可知，一水结晶葡萄糖碳足迹为1.48kg CO2e/kg。一水结晶葡萄糖生产生命周期过程中，玉米获取对其GWP贡献最大达41.09%，其次为蒸汽的获取32.71%，电力获取20.87%。通过识别一水结晶葡萄糖生产不同过程对碳足迹的贡献发现，玉米淀粉乳生产过程玉米获取GWP占41.09%，一水结晶葡萄糖生产过程蒸汽获取GWP占21.48%，电力获取GWP占11.42%。为减小产品碳足迹，建议如下：
l 企业生产用电和蒸汽为附近热电厂提供，涉及污泥燃烧发电，其电力获取GWP会可能比全国平均发电厂的电力获取GWP更小，建议进一步调查电力、蒸汽生产过程，提高数据准确性；
l 厂内可考虑实施节能改造，重点提高蒸汽的利用率，从而减少蒸汽的使用量；
l 玉米获取对产品碳足迹贡献最大，但调查玉米生产过程短期内不易完成，企业在可能的条件下，可考虑调查上游玉米的生产过程，确保数据准确性的同时，也可以借此加强供应链的管理，建立绿色供应链。
参考文献
[1]. BSI, The Guide to PAS 2050: 2011, How to carbon footprint your products, identify hotspots and reduce emissions in your supply chain.
[2]. Product Carbon Footprint Memorandum, Position statement on measurement and communication of the product carbon footprint for international standardization and harmonization purposes, Berlin, December 2009.
[3]. PAS 2050: 2011-Specification for the Assessment of the Life Cycle Greenhouse Gas Emissions of Goods and Services[J]. Department for Environment, Food and Rural Affairs, & British Standards Institution: United Kingdom, 2011: 2-12.
[4]. ISO/TS 14067: 2013, Greenhouse Gases—Carbon Footprint of Products—Requirements and Guidelines for Quantification and Communication[J]. International Organization for Standardization, Geneva, Switzerland, 2013.
[5]. IPCC 2007: the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change.