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服装废弃阶段的碳足迹评价

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碳足迹评价包括国家、企业(组织)、产品或服务及个人等 4 个层面。目前产品碳足迹国际评估标准主要包括国际标准化组织管理环境生命周期评估ISO14040/14044(2006)、英国PAS2050:2008商品和服务生命周期温室气体排放评估规范、日本产品碳足迹评估与标签之一般原则TSQ0010(2009)、产品碳足迹评估的国际标准ISO14067(2012)等。本文主要以英国PAS 2050的评价方法,对一件纯棉衬衫的废弃阶段,进行过程图绘制、系统边界的确定、收集数据和计算碳足迹。文中的评价数据则主要依据英国Defra机构已的研究结果。

The evaluation of carbon footprint includes four aspects: country, enterprise (organization), product or service and individual. At present, the evaluation of carbon footprint is mainly based on the following international standards: the ISO14040/14044 (2006) -- principles and framework for life cycle assessment of International Organization for Standardization, the PAS2050:2008-- requirements for assessing the life cycle greenhouse gas emissions (GHG) of goods of British Standards Institution, the Japanese Technical Specification TS Q 0010 (2009) -- general principles for the assessment and labeling of carbon footprint of products and the ISO 14067(2012) requirements and guideline for quantification and communication of carbon footprint of products. Based on PAS 2050, this paper evaluated the carbon footprint of a pure cotton shirt at its abandonment stage by drawing process chart, defining system boundary, collecting data and calculating carbon footprint. The evaluation data in this paper are mainly based on the research results released by the Department for Environment, Food and Rural Affairs (Defra) of UK.

一件服装(全棉衬衫)经历了从原料即棉花的种植,到纱线、面料的生产,成衣的加工,再到服装的销售,消费者的穿着使用后,进入废弃阶段,构成这件服装从商业到消费(B2C),也被称为从摇篮到坟墓的整个生命周期。

以棉质服装为例,从其原料棉花开始,历经漂白、染色等工艺变成纱线、面料,制成成衣之后经过物流和使用,直至最终变成垃圾掩埋降解或焚烧,可以说,每一个环节都在排放温室气体,大约产生6.5 kg的碳排放。因此,一件衣服在其一生中除了消耗能源、排放二氧化碳,还会产生垃圾。

一、服装废弃阶段对环境的影响

根据英国环境、食品和乡村事务署(Department for Environment, Food and Rural Affairs,Defra)的研究,服装在废弃阶段也会对环境造成影响。大多数情况下废旧衣物(textile waste,泛指织物垃圾,或废旧纺织品、废旧衣物、废旧服装、纺织废弃物等)被视为生活垃圾中的固体垃圾。随着人们服装消费量的增加,废旧衣物垃圾的填埋和焚烧量进一步加剧,表现为废旧衣物填埋占用了土地,焚烧消耗了能源。因此,服装废弃阶段对环境的影响主要来自两个方面:一是温室气体排放;二是固体废物填埋的土地使用及所产生的有害物质。

1. 温室气体排放

2004年英国纺织服装业温室气体(GHG)排放达31万t CO2当量,占英国当年温室气体排放总量的0.4%。研究表明,英国纺织服装业每千克产出大约排放 2 kg CO2当量的温室气体,其中,99%的温室气体排放为CO2,0.4%是氧化亚氮(N2O),0.3%为氢氟碳化物(HFCs)。在英国每增加1 kg纺织品的产量,就等于增加 1 kg的固体垃圾。又如,台湾地区每千克的废弃物将产生2.06 kg的CO2排放。在废弃阶段,从投入和产出构成看,2004年英国废弃纺织品达23.56万t(表 1),其能耗主要来自于23.56万t废弃纺织品的回收、分类和运输中的温室气体排放。

2. 固体废物填埋土地的使用及有害物质的释放

据统计,英国织物垃圾约占垃圾总量的0.5%。表 1 显示,2004年英国废旧织物中,13%被加工成再生纤维,13%被焚烧,74%被填埋。英国人丢弃的纺织品服装每人每年可达30 kg。

英国大部分废弃织物没有被再使用或加工成再生纤维利用,而是作为固体垃圾填埋。产品以任何形式或任何地点(如填埋)的分解都可能产生非CO2排放,如甲烷。当被填埋的服装分解时,会产生甲烷,甲烷导致全球暖化潜势是CO2的21倍,这对全球气候变暖带来巨大的影响。

二、服装废弃阶段所涉及的活动

1. 定义功能单位

一件纯棉衬衫,重量为250 g,洗涤50次,使用两年,之后废弃,产生织物垃圾重量为250 g。

2. 废弃阶段所涉及的活动

随着消费经济时代的到来,纺织服装已成为增长最快的固体垃圾。目前服装废弃阶段的处置方式,主要是再使用(二次利用)、再循环(资源化利用,再生纤维加工)、焚烧(能源化利用)和填埋(当垃圾处理)(图 1),其中,填埋和焚烧是当前最普遍的处置方式。

3. 废弃阶段的运输活动

在废弃阶段,运输是主要的温室气体排放源,运输活动包括将旧衣服从回收点运送到二手服装店销售、从慈善机构运送到贫困地区、从回收站运送到工厂进行再生纤维加工、从回收站运送至填埋厂等。因此,在废弃环节需要考虑旧衣服的运输活动的温室气体排放。

4. 绘制废弃阶段过程图

一件服装使用后,进入废弃阶段,主要有 4 种处置方式:再使用(二次利用)、资源化循环利用(再生纤维加工)、能源化利用(焚烧)和填埋(当垃圾处理)。在整个废弃环节还包括运输、分拣、消毒、打包等活动。图 2 显示了在废弃阶段服装潜在的GHG排放源。

三、服装废弃阶段的碳足迹评价

1. 确定系统边界

根据图 2 列出所有的“实质性”排放,包括直接或间接产生的排放。

列出服装废弃阶段边界内的所有活动。

(1)废弃阶段所有步骤

回收、运输、分拣、消毒、打包、再使用(二次使用)、再生纤维加工(资源化利用)、能源化利用(焚烧)、垃圾处理(填埋)。

(2)再生利用过程所需能耗

(3)由于废弃/再生利用导致直接排放

回收运输(汽油消耗)、焚烧(能耗)、填埋(甲烷)。

2. 收集数据

(1)废弃阶段的通用活动水平数据

计算碳足迹需要两类数据:活动水平数据和排放因子。活动水平数据是指产品生命周期中涉及到的所有材料和能源(图 3)。排放因子是一种联系,可将这些数量转换成温室气体排放量:“单位”活动水平数据排放的温室气体数量,如每千克输入量或每千瓦时能源使用量的千克温室气体。

(2)对各种废弃方式的活动数据假设

假设一件重250 g的纯棉衬衫,使用两年后被废弃,废弃物重量为250 g。其中,有50%的回收后被再使用,就不产生织物垃圾;有50%被当作废弃物处置,假设如下,活动数据表 2 所示。

假设一,有50%的废弃衬衫被资源化利用,加工成再生纤维,即生产出一定克数的再生棉;

假设二,有50%的废弃衬衫被当作垃圾焚烧处理,即焚烧的废弃衬衫重量为125 g;

假设三,有50%的废弃衬衫被当作垃圾填埋处理,即填埋的废弃衬衫重量为125 g。

上述各种废旧衬衫的处置方式均涉及运输中卡车的碳排放。表 3 所示为在英国一件纯棉衬衫废弃后的国内运输活动的数据假设。

3. 计算碳足迹

产品碳足迹的计算是整个产品生命周期中所有活动的所有材料、能源和废物乘以其排放因子之和。计算本身只是将相应排放因子与活动水平数据相乘即可。

某一活动的碳足迹=活动水平数据(质量/体积/能耗/距离)× 排放因子(每个单位的CO2当量)

英国Defra机构授权环境资源管理机构(ERM)对包括衬衫在内的 9 项产品的生命周期环境影响进行评价。

一件纯棉衬衫,棉花种植和纺纱在美国;运到中国进行织布、漂白、印染、整理、加工成衣;再运到英国销售,使用寿命50年,最后废弃。其整个生命周期对环境的影响结果显示(表4),使用50年温室气体排放总量为214.6 kgCO2当量,这件衬衫每年温室气体排放量约为4.292 kgCO2当量,此外,还包括资源消耗和水消耗对环境的影响。

其中,仅就废弃阶段进行评价,假设这件衬衫重250 g,白色的,使用时间两年,穿着50次,平均一年洗涤12.5次,最后废弃,被送去焚烧,送到焚烧厂的运输距离为50 km,在废弃阶段,衬衫的温室气体排放为0.050 6 kg CO2当量。

如果这件250 g的纯棉衬衫被送去焚烧,产生有用的热气,可以发电,在废弃环节将产生再生能源0.278 kW?h,因此,在废弃阶段,这件衬衫的能耗为负数(图 4)。

四、废旧服装再利用被视为温室气体排放的减量

如果从循环经济角度看,一件服装进入废弃阶段,只有实现3Rs,即再使用(reuse)、再循环(recycling)、再利用(recovery),通过闭合循环,即“资源-产品-消费-再生资源”的物质资源循环利用模式,从资源再回到资源,才能促进经济、环境和社会的协调发展。因为,这时候废弃物的各种资源再利用被视为温室气体排放的减量。

2008年,国际回收局(Bureau of International Recycling,BIR)研究得出结论:每使用 1 kg废旧纺织物,就可降低3.6 kg CO2排放量,节水6 000 L,减少使用0.3 kg化肥和0.2 kg农药。纺织工业大量回收使用废旧织物,与原生材料的加工生产相比,可明显减少CO2的排放。由此,BIR号召:不要浪费废旧纺织纤维,回收和再利用废旧织物有利于环境保护。

五、结论

服装废弃阶段对环境的影响包括:温室气体排放和固体废物填埋所产生的有害物质。从循环经济角度来说,废旧纺织品是一种可回收资源,服装进入废弃阶段,如果实现了再使用、再利用和能源化利用,从资源再回到资源,可被视为温室气体排放的减量。