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基于事前生命周期评价方法的低碳技术研发潜力分析

2023-08-24


基于事前生命周期评价方法的低碳技术研发潜力分析

陆嘉麒1,廖文杰2,张  楠1,3,顾敦罡1,饶品华1,李光辉1

1.上海工程技术大学 环境与资源创新中心

2.四川大学 新能源与低碳技术研究院

3.英国曼彻斯特大学 过程集成中心

摘  要

低碳技术是实现中国双碳目标的关键之一,然而从生命周期角度而言,新技术的工业应用也需要额外的资源投入并带来新排放,碳减排效果具有不确定性,因此需通过生命周期评价(LCA)量化所有单元过程对碳足迹的贡献,并指导低碳技术的工艺设计和流程优化。传统的LCA方法依赖工厂清单数据调研,可定义为技术工业化应用后的事后评价,但对于尚处于试验规模研发的技术,难以获得LCA所需数据。因此,针对尚未工业应用的新兴技术,事前LCA方法论研究将有潜力成为未来产业生态学领域的重点方向。总结了目前事前LCA方法论存在的清单数据收集、系统边界定义和结果解释等主要问题,提出事前LCA方法除应用于粗略预估新技术潜在的碳足迹等环境影响外,更重要的功能是通过量化与新技术相关的工业生态系统的碳足迹现状作为新技术研发基准目标,发现和优化环境影响较大的过程,为工业应用提出低碳设计建议。通过归纳总结具有代表性的新兴技术事前LCA案例,发现基于试验规模数据计算得到碳足迹与实际工业规模有数量级差距,因此建议在研发过程中投入少量额外人力及软硬件资源,以实现工艺过程的放大模拟,预测其工业规模的能耗和投入产出清单并开展生命周期环境影响评价。最后以废弃聚氯乙烯脱氯资源化技术碳足迹评估为例,通过融合基础试验、过程模拟和事前LCA方法可量化不同反应物浓度、处理量、反应器设计、运行条件等过程变量对能源与原辅料消耗、直接排放、产物收率、废弃物产生量等过程投入产出清单的影响,并实现以碳足迹作为评价指标,指引新技术低碳工艺设计和运行条件的研发。

重要图表
图1 基于工业规模清单数据的传统LCA与在新技术实验研发阶段开展事前LCA的对比 

图2 技术不同开发阶段的不确定性、LCEI和试验成本

图3 不同规模技术的LCEI对比

图4 基于过程放大模拟的事前LCA研究 

图5  案例分析研究范围和主要结果

引用格式

陆嘉麒,廖文杰,张楠,等.基于事前生命周期评价方法的低碳技术研发潜力分析[J].洁净煤技术,2023,29(8):11-18.

LU Jiaqi,LIAO Wenjie,ZHANG Nan,et al.Research progress on ex-ante life cycle assessment and the application potential to low-carbon technology development[J].Clean Coal Technology,2023,29(8):11-18.

通讯作者

廖文杰,荷兰莱顿大学环境科学博士。先后在四川大学、美国华盛顿大学、联合国大学、法国农业科学研究院、英国牛津大学等学习、工作与进修。长期从事能源环境系统领域研究,致力于将生命周期评价(LCA)等系统分析方法与工具应用于新能源、减污与降碳技术、政策与管理,助力经济社会绿色低碳转型。现任四川大学新能源与低碳技术研究院副研究员、硕士生导师;国际产业生态学会LCA分会共同主席,中国自然资源学会资源流动与管理研究、中国生态经济学学会工业生态经济与技术、四川省节能环保产业技术创新、四川省环境科学学会应对气候变化、四川省循环经济协会能源低碳发展等专业委员会委员;四川省宜宾五粮液环保产业有限公司外部董事;SN Applied Sciences副主编,Journal of Cleaner Production、Sustainability等编委。入选四川省学术和技术带头人后备人选、四川省海外高层次留学人才、欧盟“玛丽居里学者”。


  责任编辑:宫在芹
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