儿童运动鞋生命周期评价的研究_刘海腾.pdf

儿童运动鞋生命周期评价的研究刘海腾，陈国栋，丁 伟，庞晓燕，丁志文，（.中国皮革制鞋研究院有限公司，北京；.河北省绿色制革产业技术研究院，河北 辛集；.中国轻工业皮革及制鞋绿色制造技术重点实验室，北京；.德蒙福特大学，英国，莱斯特）摘 要：鞋类产品种类繁多、组织结构复杂、制造工艺流程繁琐，存在较多的资源浪费和环境污染的问题。采用生命周期评价方法科学合理地评价制鞋行业的环境影响因素，对制鞋厂生产过程提出清洁生产建议，有助于提高资源的利用率，减小对环境的负面影响，推进制鞋行业的可持续发展。本文采用 软件，选取气候变化（）、一次能源消耗（）、非生物资源消耗潜值（）等 个环境影响类型指标，对儿童运动鞋生产过程进行了环境影响评价，依据评价结果，提出了儿童运动鞋生产的绿色设计改进方案。关 键 词：运动鞋；生命周期评价；环境影响中图分类号 文献标志码：.，（.，；.，；.，；.，）收稿日期：；修订日期：基金项目：中国轻工集团有限公司软科学研究项目；高端外国专家引进计划项目（）第一作者简介：刘海腾（），女，硕士，高级工程师，.，主要从事绿色化学品及功能材料的研发、绿色制造体系评价的工作。通信作者：庞晓燕（），女，博士，正高级工程师，.，主要从事功能皮革及鞋材的研究工作。：，.，.，（），第 卷 第 期 年 月 中 国 皮 革 .（），（）.，.：；引 言我国是世界公认的鞋业生产大国、贸易大国、消费大国。随着制鞋行业的不断发展，对环境的影响日益增大，由于鞋类产品种类较多、组织结构复杂、制造工艺流程烦琐，存在着较多的资源浪费和环境污染的问题。生命周期评价（，）作为一种环境管理工具，不仅能对当前的环境冲突进行有效的定量分析和评价，而且能对产品及其“从摇篮到坟墓”的全过程所涉及的环境问题进行评价，是面向产品环境管理的重要支持工具。它既可用于企业产品开发与设计，又可以有效地支持政府环境管理部门制定相关环境政策，同时也可提供明确的产品环境标志来指导消费者的环境产品消费行为。将 用于鞋类产品生命周期评价，依据评价结果，对制鞋厂生产过程提出清洁生产建议，从而推动制鞋业生命周期评价的研究与应用，有助于提高资源的利用率，加强制鞋厂的环境管理，减小对环境的负面影响，推进制鞋行业的可持续发展。本研究以福建某企业生产的一款儿童运动鞋（中童）为例，采用亿科生命周期环境评价与管理系统软件（以下简称 系统），选取气候变化（）、一次能源消耗（）、非生物资源消耗潜值（）、水资源消耗（）、酸化（）、富营养化潜值（）、可吸入无机物（）、臭氧层消耗（）、光化学臭氧合成（）共 个环境影响类型指标，建立儿童运动鞋生命周期模型，并采用 内嵌的 方法（定量评估并控制 数据质量的系统化方法）对其能源和环境效应进行定量评估，从能源和环境的角度为制鞋行业的发展政策制定提供依据。儿童运动鞋产品生命周期评价.目标与范围定义本研究的目标是建立一种儿童运动鞋产品的 模型，对其进行生命周期清单分析和影响评价，功能单位为 双儿童运动鞋。本研究的 系统边界属于“从摇篮到大门”的类型，鞋类产品生产主要包括鞋料划裁、帮底制作、帮底装配、成鞋整饰及包装 个过程。生命周期系统边界图如图 所示。图 儿童运动鞋生命周期系统边界图.数据来源本研究涉及的数据主要有以下 种。（）现场过程数据。主要包括儿童运动鞋加工过程及上游物料帮面和鞋底生产过程的物耗、能耗、产品输出和污染物排放数据，这类数据来自实地调研，对制鞋与制革企业进行现场信息收集和相关报告数据采集，同时辅助以咨询行业相关人员。制 鞋中 国 皮 革第 卷 （）上游背景数据。主要包括乙烯醋酸乙烯酯共聚物（）、胶黏剂、鞋盒生产，以及其他输入物质、能源（如电力等）的生产过程消耗和排放数据，通过结合文献和中国生命周期基础数据库（）获得。如果数据库中不存在某种物质的过程数据，则采用相似的工艺过程替代。.生命周期清单分析清单分析基于物料平衡的理念，对生产过程中每个工序的输入输出数据进行收集。输入部分包括皮革、纺织面料、里衬、胶黏剂、包装材料、配件等的用量和能耗；输出部分包括产品的产量、固体废物及大气污染物的排放量。其中，产品包括每个单元过程的产品产量；污染物的排放量包括下脚料、废胶黏剂桶、废气。本研究涉及儿童运动鞋的生产流程图如图 所示。运动鞋生产鞋料划裁、帮底制作、帮底装配、成鞋整饰及包装 个过程的数据清单分别如表 至表 所示。.生命周期影响评价生命周期影响评价（，）的目的是理解和评价一种产品或系统整个生命周期的潜在环境影响的大小和重要性。图 运动鞋生产流程图表 鞋料划裁过程清单数据表类型清单名称数量单位产品产出鞋帮样片双原材料 物料皮革.原材料 物料纺织面料.原材料 物料里衬能源电力.待处置废物下脚料.表 帮底制作过程清单数据表类型清单名称数量单位产品产出鞋帮双原材料 物料缝纫线原材料 物料鞋带能源电力.表 帮底装配过程清单数据表类型清单名称数量单位产品产出成鞋双原材料 物料鞋底双原材料 物料鞋垫原材料 物料胶黏剂.原材料 物料清洁剂.能源电力.环境排放苯排放到大气（未指定类型）.环境排放甲苯排放到大气（未指定类型）.待处置废物废胶黏剂桶.待处置废物废活性炭.表 成鞋整饰及包装过程清单数据表类型清单名称数量单位产品产出商品鞋双原材料 物料鞋撑双原材料 物料纸原材料 物料鞋盒本研究中选取的 个环境影响类型指标包括气候变化、一次能源消耗、非生物资源消耗潜值、水资源消耗、酸化、富营养化潜值、可吸入无机物、臭氧层消耗、光化学臭氧合成，如表 所示。第 期刘海腾，等 儿童运动鞋生命周期评价的研究制 鞋表 生命周期环境影响类型指标环境影响类型指标 影响类型指标单位主要清单物质气候变化（），一次能源消耗（）硬煤，褐煤，天然气非生物资源消耗潜值（）.铁，锰，铜水资源消耗（）淡水，地表水，地下水酸化（），富营养化潜值（），可吸入无机物（）.，.臭氧层消耗（），光化学臭氧合成（）乙烷，丙烷，甲苯 注：是 的缩写，意为当量。结果与分析.结果采用 软件建模并计算 双儿童运动鞋的环境影响，选取表 所示的 种计算指标，计算结果如表 所示。表 生产 双运动鞋的 结果环境影响类型指标影响类型指标单位 结果.环境影响类型指标分析.指标分析全球 变 暖 潜 能 值（，），被称为“温室效应”，是温室气体排放到大气中造成的环境影响。这些气体增加了地球的全球介质温度，温度的升高会导致多种影响生态系统和人类健康的气候变化。基于收集到的儿童运动鞋生产清单数据和 软件的辅助计算，得到生产 双儿童运动鞋生命周期的 结果为.。各过程中上游消耗生产对 的贡献如图 所示，上游消耗生产对 贡献由大到小的过程分别是帮底装配工段鞋底的生产、鞋料划裁工段纺织面料的生产、鞋料划裁工段皮革的生产，贡献率分别是.、.、.。图 各过程中上游消耗生产对 的贡献（仅列出各环境影响累计贡献.的清单）.指标分析一次能源（），即天然能源，指在自然界现成存在的能源，如煤炭、石油、天然气、水能等。二次能源指由一次能源加工转换而成的能源产品，如电力、煤气、蒸汽及各种石油制品等。儿童运动鞋、皮革、鞋底等生产过程使用的电力、蒸汽、天然气等二次能源，通过引用 软件中电力、蒸汽、天然气等数据库数据，计算得到生产 双儿童运动鞋生命周期的 结果为.。各过程中上游消耗生产对 的贡献如图 所示，上游消耗生产对 贡献由大到小的过程分别是鞋料划裁工段纺织面料的生产、帮底装配工段鞋底的生产、鞋料划裁工段皮革的生产，贡献率分别是.、.、.。.指标分析非生物资源消耗潜值指标对应于生产使用的矿物和资源。这种消耗的影响是根据全球范围内矿物和资源的可用储量来估计的。这一影响指标分制 鞋中 国 皮 革第 卷图 各过程中上游消耗生产对 的贡献（仅列出各环境影响累计贡献.的清单）为两个组成部分：材料组成部分和化石燃料组成部分。儿童运动鞋生产过程对非生物资源消耗潜值的贡献主要来自自然资源的开采与使用，以及原辅材料的生产及运输等，例如天然气的开采、纺织面料与鞋底材料的生产等。基于收集到的儿童运动鞋生产清单数据和 软件的辅助计算，得到生产 双儿童运动鞋生命周期的 结果为.。各过程中上游消耗生产对 的贡献如图 所示，上游消耗生产对 贡献由大到小的过程分别是鞋料划裁工段纺织面料的生产、帮底装配工段鞋底的生产、鞋料划裁工段皮革的生产，贡献率分别是.、.、.。图 各过程中上游消耗生产对 的贡献（仅列出各环境影响累计贡献.的清单）.指标分析童鞋、皮革、鞋底等生产过程使用的工业用水，通过引用 软件中工业用水数据库数据，计算得到生产 双儿童运动鞋生命周期的 结果为.。各过程中上游消耗生产对 的贡献如图 所示，上游消耗生产对 贡献由大到小的过程分别是帮底装配工段鞋底的生产、鞋料划裁工段皮革的生产，贡献率分别是.、.。图 各过程中上游消耗生产对 的贡献（仅列出各环境影响累计贡献.的清单）.指标分析酸化潜值是对导致土壤、地面和地表水酸化，对动物、生态系统和建筑环境产生影响的气体数量进行量化的环境影响。导致酸化的主要气体是二氧化硫（）、氧化亚氮（）和还原氮（）。基于收集到的儿童运动鞋生产清单数据和 软件的辅助计算，得到生产 双儿童运动鞋生命周期的 结果为.。各过程中上游消耗生产对 的贡献如图 所示，上游消耗生产对 贡献由大到小的过程分别是帮底装配工段鞋底的生产、鞋料划裁工段纺织面料的生产、鞋料划裁 工 段 皮 革 的 生 产，贡 献 率 分 别 是.、.、.。.指标分析儿童运动鞋生产过程对富营养化潜值的贡献主要来自原辅材料的生产产生的工业废水，如皮革、纺织面料生产产生的工业废水。基于收集到的儿童运动鞋生产清单数据和 软件的辅助计算，得到生产 双儿童运动第 期刘海腾，等 儿童运动鞋生命周期评价的研究制 鞋图 各过程中上游消耗生产对 的贡献（仅列出各环境影响累计贡献.的清单）鞋生命周期的 结果为.。各过程中上游消耗生产对 的贡献如图 所示，上游消耗生产对 贡献最大的过程分别是鞋料划裁工段纺织面料的生产，贡献率是.。图 各过程中上游消耗生产对 的贡献（仅列出各环境影响累计贡献.的清单）.指标分析儿童运动鞋生产过程对可吸入无机物的贡献主要来自童鞋及原辅材料生产的环境排放。基于收集到的儿童运动鞋生产清单数据和 软件的辅助计算，得到生产 双儿童运动鞋生命周期的 结果为.。各过程中上游消耗生产对 的贡献如图 所示，上游消耗生产对 贡献由大到小的过程分别是帮底装配工段鞋底的生产、鞋料划裁工段纺织面料的生产、鞋料划裁工段皮革的生产，贡献率分别是.、.、.。图 各过程中上游消耗生产对 的贡献（仅列出各环境影响累计贡献.的清单）.指标分析臭氧消耗潜值是指在稳态条件下，单位质量的某种气体在大气中引起的臭氧总量变化量相对于单位质量的三氯氟甲烷（，或简称）在大气中引起的臭氧总量变化量的比值。儿童运动鞋生产过程对臭氧层消耗潜值的贡献主要来自原辅材料的生产，如橡胶、等。基于收集到的儿童运动鞋生产清单数据和 软件的辅助计算，得到生产 双儿童运动鞋生命周期的 结果为.。各过程中上游消耗生产对 的贡献如图 所示，上游消耗生产对 贡献由大到小的过程分别是帮底装配工段鞋底的生产、鞋料划裁工段纺织面料的生产，贡献率分别是.、.。图 各过程中上游消耗生产对 的贡献（仅列出各环境影响累计贡献.的清单）制 鞋中 国 皮 革第 卷.指标分析光化学臭氧合成指标表征不同挥发性有机物（）物种生成臭氧的潜能，是综合衡量 物种的反应活性对臭氧生成的指标参数。可用来分析不同排放源 物种对环境空气中臭氧的潜在贡献，确定重点 控制源。儿童运动鞋生产过程对光化学臭氧合成潜值的贡献主要来自儿童运动鞋及原辅材料的生产过程中的环境排放。基于收集到的儿童运动鞋生产清单数据和 软件的辅助计算，得到生产 双儿童运动鞋生命周期的 结果为.。各过程中上游消耗生产对 的贡献如图 所示，上游消耗生产对 贡献由大到小的过程分别是鞋料划裁工段纺织面料的生产、帮底装配工段鞋底的生产、鞋料划裁工段皮革的生产，贡献率分别是.、.、.。图 各过程中上游消耗生产对 的贡献（仅列出各环境影响累计贡献.的清单）.绿色设计