行业动态

拉丝机——寻找隐藏在消费品中的碳足迹

全球气候变化的国际努力已经越来越深入，这些减排努力已经涉及到国家经济发展、国际贸易、生活方式、国际体制等。一些新的针对减排的对策正在出现。其中一个方式是测算产品的碳含量，可以使使用者和消费者进行选择，从而影响企业的生产行为，最终产生减排效果。
　　 我们选择了一些终端消费品进行碳含量的研究，产品的选择主要考虑了目前讨论比较多的产品，如矿泉水、A4复写纸；日常生活中常用的消耗品，如洗衣粉，以及可以替代的产品。这里计算产品的碳含量，采用的是近似生命周期的研究方法（MiningtoProducts:MTP方法），但不包括产品使用期中所产生的碳排放。MTP计算碳含量的方法，既包括该产品生产工艺中的CO2排放，也同时包括产品生产中原料和消耗品的隐含碳含量。
　　 通过这项研究，我们认为，产品的隐含碳含量是可以计算的，根据目的不同，可以进行不同详细程度的计算；每个生产企业是可以根据其产品生产特性计算其产品的碳含量，并进行标识。在未来，我们要不断地进行类似研究，不断地公开数据，使得产品碳含量的研究不断进展，为以后实现产品碳标示提供基础。
　　
　　瓶装水
　　
　　 瓶装水的生产过程中，主要投入品为水和塑料瓶。其中，水包括生产用原水和清洗用水。根据计算得知，瓶装水的投入品碳含量约为108.78gCO2。
　　 根据瓶装水生产企业的大致布局，我们设定瓶装水的运输距离为450公里。运输能耗为0.021kg标煤/吨公里，每瓶水的运输能耗为0.0069kg标煤，CO2排放为0.0165kgCO2。根据上面数据，每个瓶装水的隐含碳为0.1012kgCO2/瓶，或者0.169kgCO2/升。
　　
　　自来水/开水
　　
　　 根据案例数据，供应1000吨水耗电120kWh。计算烧开水用能主要考虑两种方式，天然气烧热水和电热水壶。根据IPAC-AIM/技术模型的参数，烧开4升开水，如果用天然气灶，需要消耗天然气50升。如果用电热壶，烧开1.5升水，功率为1500瓦，需要耗时6分钟，即耗电0.15kWh。
　　 根据上面数据，以及排放系数，可以计算出，用电热水壶烧开水每次CO2排放为0.161kgCO2，用天然气灶为0.077kgCO2。加上自来水供应中的能耗所排放的CO2，即0.00013kgCO2/升，碳含量分别为用电热水壶CO2排放为0.108kgCO2/升开水，用天然气灶为0.019kgCO2/升开水。
　　
　　纸杯
　　
　　 一个典型制造纸杯的设备功率为4kW，每分钟制造纸杯45~55个，这里选用平均数50个。可以计算每个纸杯的平均电耗为1.33Wh。
　　 纸杯的主要投入品是原纸。这里我们设定一个典型纸杯的重量为8克。造纸在制造浆板过程中能源消耗是最多的，主要消耗的是煤炭、电力和水。制浆造纸产品根据采用纤维原料不同、工艺方法不同、工艺设备不同及企业规模不同，其能源消耗千差万别。由于企业众多，加之许多企业缺乏系统的能源消耗统计资料，因此尝试采用以设计资料为基础，选取典型企业调查验证的方法进行分析。
　　 根据设计取值和了解到的企业情况，对2004年全国纸浆、纸和纸板能源（折合标煤）消耗量测算，吨浆综合能耗600.4公斤标准煤；吨纸综合能耗953.1公斤标准煤。由于制造纸杯的纸主要为原纸，这里我们采用白纸板的能耗，即853.7公斤标煤/吨作为原料生产的能耗。根据原纸生产工艺中电和煤炭的消费构成，白纸板的能耗为881.4公斤标煤/吨。
　　 由于纸杯重量很小，生产企业为小型企业，纸杯生产一般均为本地生产，因此这里交通能耗忽略不计。根据上面数据，可以计算得到一个典型纸杯的碳含量为20.21gCO2。
　　
　　塑料杯
　　
　　 根据塑料杯用途的不同，原料稍有所差异。目前针对一次性塑料杯已经有了专门的生产设备，这样使得塑料杯的制作较为简便。一个典型的塑料杯制造设备的加热额定功率为38kW，主机额定功率为5.5kW，每分钟制造25个塑料杯，因此每个杯子的能耗为0.029kWh。
　　 从能耗角度分析，对某种塑料制品来说，隐含在其中的载能量不仅包括在制品生产过程中的能耗（这部分能耗量相比而言并不大），还包括构成塑料制品的塑料原材料生产过程中的能耗。因此，在计算塑料生产能耗时，要分别估算这两个方面的能耗，将各合成树脂的工序能耗和原材料能耗加总，就得到每一种合成树脂生产的载能量，再按照各树脂的产量进行加权，就得到1吨塑料原料生产的载能量为2.04t标煤/t。
　　 一个典型塑料杯的重量为6克，隐含碳含量为29.13gCO2。
　　 由于塑料杯重量很小，生产企业为小型企业，生产一般均为本地生产，因此这里交通能耗忽略不计。根据上面数据，可以得到一个重量为2克的塑料杯隐含碳含量为29.16gCO2。
　　
　　玻璃杯
　　
　　 我国2005年日用玻璃的平均单耗水平为0.46kg标煤/t，计算得到载能量水平为0.55kg标煤/t。
　　 玻璃制品生产过程中，主要耗能为电力（电力熔炉）和煤炭（煤炭熔炉）。
　　 平板玻璃的平均单耗水平为21kg标煤/重量箱，计算得到载能量水平为26kg标煤/重量箱。
　　 玻璃生产工艺中主要消耗重油、天然气和电力。目前我国玻璃生产使用的能源主要为重油，部分使用炉煤气，在四川有个别的使用天然气。根据IPAC-AIM/技术模型的参数，玻璃制品原料玻璃的碳含量为913.14kgCO2/t，每个重量为80克玻璃杯的碳含量为73.05gCO2。
　　 按照北京附近企业的布局，可以估计出的运输距离为150公里。以运输能耗为0.021kg标煤/吨公里计算，考虑到每个玻璃杯运输时所占体积，每个玻璃杯的运输折算重量为实际重量的3倍。因此每个玻璃杯的运输能耗为0.756g标煤，CO2排放为1.8gCO2。
　　 根据以上数据，每个玻璃杯的碳含量为167gCO2。
　　
　　塑料袋
　　
　　 目前，全国塑料加工制品厂家有数万家，但多数制造超薄塑料袋的企业投资规模小，很多小企业甚至没有在工商部门注册登记，因此难以统计生产超薄塑料袋的企业规模和比例，由此对于塑料袋的生产也没有完整的统计数据。在这里，我们根据一个典型的制造塑料袋的设备功率以及产出率等技术数据来进行计算，有代表性的设备功率为400W，每天产量7万个，每个袋子的能耗为0.137Wh。
　　 每个塑料袋的重量差别很大，这里选择中间值，即每个塑料袋重量为0.053克。因此，根据数据计算，每个塑料袋的原料碳含量为0.1476gCO2，一个典型塑料袋的碳含量为0.435gCO2。
　　
　　洗衣粉
　　
　　 不同洗衣粉的原料是有所差别的，我们以高塔喷雾法生产的洗衣粉作为分析的对象。洗衣粉生产过程中主要耗能设备为电机和锅炉，消耗能源为电和煤炭。根据行业能源数据，洗衣粉生产过程中综合能耗为280kg标煤/吨。中小型设备采用电作为能源，大型设备采用电力和煤炭作为能源。由于生产洗衣粉设备多样，这里根据对不同生产设备的技术分析，单位产品耗电36kWh，单位产品耗煤264kg标煤。
　　 洗衣粉的原料硫酸钠生产工艺中主要耗热，根据一些企业数据，能耗为340kg标煤/t。合成洗涤剂助剂三聚磷酸钠生产的综合能耗为220kg标煤/t；考虑投入原料的能耗，三聚磷酸钠的隐含能耗为470kg标煤/t。碳酸钠的生产能耗为310kg标煤/t，耗电230kWh/t。
　　 把洗衣粉生产中所消耗新水的隐含能耗计算在内的话，一吨洗衣粉的碳含量为1464kgCO2/t。
　　
　　洗衣液
　　
　　 洗衣液在40度以下就可生产，能耗主要发生在搅拌设备上，1吨洗衣液的综合能耗不超过5000克标准煤，远远低于洗衣粉的综合能耗。
　　 根据行业数据，洗衣液的生产能耗为5kg标煤/t，主要耗电。
　　 我们以一般的轻垢洗衣剂作为研究对象。由于该种洗衣液中各个组分的含量都很少，主要的能耗来自于新水能耗。通过分析可以推算出全国2005年生产1吨洗衣液所消耗原材料的隐含能耗为8.68×10 kg标煤/t。
　　 根据以上数据，洗衣液的碳含量为32.77kgCO2/t。（作者标注：除用水外，洗衣液的其他原料碳含量未计算在内）
　　
　　A4纸
　　
　　 造纸工业是与资源、环境关系极为密切的行业。我国造纸工业每年产一吨纸，需耗用水100立方米，而国外纸厂每吨纸仅耗用水10~20立方米，甚至有低于10立方米的。对于制浆造纸联合企业，我国每吨浆纸的水耗高达300立方米，而国外仅为35~50立方米。
　　 一 张 A4纸 的 碳 含 量 为12.67gCO2。
　　
　　轮胎
　　
　　 全钢轮胎的生产原材料主要包括天然胶、合成胶、炭黑、工艺油和其他化工原料，以及钢丝帘线、纤维帘线和胎圈钢丝。此外，还需要新鲜水、蒸汽等动力消耗投入品。
　　 目前国家对轮胎生产工艺综合能耗主要包括生产过程中消耗的燃料煤和电。其中电力折算标煤时按照国家统计局规定的0.1229kg标煤/kWh计算，蒸汽129kg标煤/t，原煤0.7143千克标煤/千克，压缩空气0.040kg标煤/m 。
　　 轮胎生产能耗一般都以千克标煤/吨胶为单位，因此为得到每条轮胎的生产能耗，需要将千克标煤/吨胶换算为千克标煤/条，也就是估算每条轮胎的重量。不同型号的轮胎重量有很大的差异，这里以案例企业生产的10.00R20号轮胎的重量作为全钢子午胎的代表。
　　 我们选择的案例企业每年产量为120万条，用胶量为30651吨，其中每年产生废胶料40吨，故而1吨胶约合39.20条轮胎。进而，1千克标煤/吨胶约合0.02551千克标煤/条。
　　 国家轮胎及橡胶制品质量监督中心对部分厂商能耗情况进行了调查，得出全国大中型企业平均生产工艺能耗为1197.34千克标煤/吨胶，约合30.58千克标煤/条轮胎。
　　 案例企业的原材料消耗量为天然胶26499.00吨/年，合成胶4152.72吨/年，炭黑16351.50吨/年，工业油501.60吨/年，其他化工原料6072.00吨/年，钢丝帘线12100.44吨/年，胎圈钢丝2917.2吨/年。
　　 1吨橡胶制品的载能量为3.38kg标煤/t；1吨炭黑制品的载能量为2708千克标煤/吨炭黑；1吨标煤当量的成品油的全能源消费为1.15t标煤。
　　 从钢丝帘线产品+胎圈钢丝产品载能来看，钢材的载能量为977.56kg标煤/t，钢丝帘线设备采用目前较为常用的水箱式拉丝机（以武汉科奥公司的LT21/250型水箱式拉丝机为例），其成品速度为15米/秒，额定功率为40kw，载重子午胎用钢丝帘线的密度一般为6g/m左右，经计算得出钢丝帘线产品的载能为5515.65kg标煤/t。
　　 综上，案例企业每条轮胎的原材料隐含载能为110.6676kg标煤。通过上述分析，推算出全国2005年生产1条轮胎所消耗新水的隐含能耗为1.138kg标煤。
　　 根据上面数据，案例研究的轮胎CO2隐含量为377.2kgCO2/条。