典型化工产品生态设计研究-以水性涂料产品为例

data-full-width-responsive="true"> 典型化工产品生态设计研究以水性涂料产品为例马岩 曹磊 周才华 李明博 岳文淙 刘尊文［中环联合( 北京) 认证中心有限公司，北京100029］水性涂料在成品的VOC 含量方面已经降到非常低的水平，甚至有些产品已经开始声明为零VOC 产品。因此，通过基于生命周期评价的产品生态设计，对水性涂料全生命周期所产生的环境影响进行分析，从而寻找进一步减少水性涂料环境影响的方法，对于发展环境型涂料具有重要的意义。生态设计( eco － design) 是20 世纪90 年代初荷兰公共机关和联合国环境规划署( UNEP) 提出的一个环境管理领域的新概念，是指将环境因素纳入设计之中，在产品生命周期的每一环节都考虑其可能带来的环境影响，通过设计改进使产品的环境影响降为最低，即通过产品设计的改进来减少产品的环境影响，最终引导产生一个更具有可持续性的生产和消费系统。生态设计方法虽然兴起较晚，但在各国已得到广泛的重视，从不同角度开展了研究工作［1 ～ 10］。但是，对于化工产品进行生态设计研究目前还很少。本文选取水性涂料作为研究对象，利用LCA 方法对其进行在原材料生产、产品加工制造和运输过程引起的环境影响进行定量评价，并在此基础上对水性涂料产品进行生态设计研究，为进一步改善水性涂料的环境行为提供依据。1 生命周期评价研究方法1 1 研究目标分析所研究的水性涂料生命周期过程的能流与物流，从而评价水性涂料不同方案的环境影响以寻求工艺改善机会。1 2 研究范围本研究范围主要包括三个阶段: 原材料制造、产品制造和产品运输。由于产品使用和废弃阶段的环境影响相对较小而未包括在研究范围之内。因此，本研究选取的水性涂料生命周期阶段边界始于原料运送至水性涂料厂，止于水性涂料运送到一级经销商。具体涵盖的水性涂料产品的生命周期包括以下几个部分，见图1。①水性涂料产品的生产。②能源生产。③化学品的生产。④水性涂料运输到一级经销商。( 注: 不包括基础设施及生产厂房的建设所造成的环境影响。)1 3 功能单位本研究选取水性涂料功能单位为1 000 kg 水性涂料。1 4 评价方法使用成都亿科环境科技公司开发的生命周期分析软件eBalance 处理该产品各流程阶段中物耗、能耗和向环境排放污染物的数据。该方法将环境影响归结为9 类，分别为非生物资源损耗潜值、水资源消耗、全球变暖效应、酸化效应、化学需氧量( COD) 、富营养化效应、可吸入无机物、固体废物、累计能源消耗、初级能源消耗，通过软件计算得到各项环境影响数值。软件中建立的水性涂料生命周期评价模型如图2 所示。环境影响潜值的标准化主要有两个目的: 一是为了各种影响潜值提供一个可比较的标准; 二是为进一步进行评估提供依据。在本文中采用每年全社会资源消耗总量和环境潜在影响作为标准化的基准。标准化的计算公式为:（1）式中: R ( j) 为第j 年的标准基准; P ( j) 为各种环境影响潜值或资源消耗。针对不同的影响类型的标准基准R ( j) 不同，在实践应用上必须选择同一时期的数据，基准的计算既关系到数据的标准化过程，也影响到后面的评估过程。本文采用环境影响的标准基准［11］。1 5 数据来源所建立的生命周期基础模型中包括的数据来源有两种:企业调研获得的数据和生命周期分析软件中包含的基础数据库提供的数据。其中企业调研获得的数据有: 醋酸乙烯酯乳液、钛白粉、成膜助剂、乙烯、醋酸乙烯酯、异丁醛的用量和运输数据; 生命周期分析软件中包含的基础数据库提供的数据有: 天然气、氮气、电力、公路运输、钛精矿、原煤、原油、硫酸。