船用燃料生命周期评估简述

2021-11-28 13:11| 查看: 2484| 评论: 1

一、生命周期评估的定义及发展

生命周期是指某一产品（或服务）从取得原材料，经生产、使用直至废弃的整个过程，即从摇篮到坟墓的过程。生命周期评估（Life Cycle Assessment，简称LCA），是一项自60年代即开始发展的重要环境管理工具，通过估算与产品生命周期相关的环境因素，例如污染气体的排放、自然资源的开采和废物的产生，衡量对人类健康和环境的影响。

生命周期评估起源于60年代，到90年代才建立起科学的生命周期评估方法。国际标准化组织（ISO）发布了国际标准ISO 14040《环境管理—生命周期评估—原则及框架》及ISO 14044《环境管理—生命周期评估—要求及指南》，系统性地阐述了生命周期评估的结构。

ISO 标准作为帮助研究人员开展生命周期评估的指南，基本上将生命周期评估工作分为四个阶段：

(1) 定义目标和范围；

(2) 生命周期清单；

(3) 生命周期影响评估；

(4) 解释。

目前，生命周期评估主要用于以下方面：

（1）评估产品可能对环境造成的影响，以便为该产品生成可持续性指标并为环境监测奠定坚实的基础；

（2）从环境角度识别改进产品的机会；

（3）作为行业、政府或非政府组织等决策者制定战略规划的基础。

二、船用燃料生命周期评估

在全球气候变化背景下，船舶排放的相关问题一直以来都是航运界高度关注的问题。

据欧盟2020年的研究数据显示国际航运的CO2 排放量约占世界总排放量的2-3%，由于国际贸易量的增加，预计到 2050 年，CO2排放量将比2008年增加90%至130%。

2018年，国际海事组织（IMO）设定了减少航运业温室气体排放的目标。目标包括到 2050年将国际航运的温室气体排放量与2008年的水平相比至少减少50%。为此，IMO正在讨论短期和中长期措施，包括提高船舶能效和开发零/低碳的替代燃料。

船舶使用的化石燃料在其生产链中是通过高能耗过程生产的。例如，为满足市场要求，石油精炼需要大量的热量来分离蒸馏、裂解和馏分等。炼油厂内的绝大多数生产过程都是热过程，这会导致高温室气体排放。因此，需要考虑燃料的整个生产过程，以确定其利用是否为零/低碳排放。在这种情况下，基于生命周期评估的指标可以成为比较替代燃料生产过程中温室气体排放的有效工具。

一种考虑化石燃料生产链从提取到最终用于发动机过程的方法被称为“从油井到航迹(well-to-wake)”。例如，就生物燃料而言，等效方法是“田间到油箱(field-to-tank)”——即从土地使用到加油油箱，见图1。

图1 燃料全生命周期

对于生物燃料，其最终燃烧过程中排放的 CO2相当于生物质生长阶段吸收的 CO2。因此，如果未对替代燃料开展生命周期评估，则有可能用另一种在最终使用期间排放较少但在其整个生命周期时更高排放的燃料替代了当前的燃料。最终结果仍是全球温室气体排放量增加，这显然与IMO设定的2050年脱碳目标背道而驰。

燃料温室气体排放的全生命周期评估方法是指对某一种燃料（包括传统燃料和替代燃料）从开采、生产、存储、运输、分配直至船上燃料等，整个过程进行温室气体排放评估的方法。评估传统燃料（石油和柴油）和可能的替代燃料产生的生命周期排放，以便比较每种燃料如何导致空气污染和气候变化。

三、IMO船用燃料生命周期温室气体和碳强度导则制定进展

使用诸如甲醇、氢、氨及生物燃料等替代燃料是IMO温室气体减排初步战略中列入的中长期措施之一，也是实现国际航运零碳转型的重要途径。由于这些燃料的原料和生产工艺与传统燃料不同，是否有必要及采用何种方法从全生命周期尺度评估这些燃料的温室气体排放，进而为船用替代燃料的选择和船舶温室气体排放核算提供依据，是IMO亟待明确和解决的问题。

IMO目前正在制定船用燃料生命周期温室气体和碳强度导则（以下简称“LCA导则”）。LCA导则的制定将重新定义船用燃料排放的核算标准和燃料的生产、运输、分配等环节的排放核算，进而影响船舶燃料的选择和能源产业的发展。

今年9月中旬召开的IMO温室气体减排会间工作组第9次会议对LCA导则的适用范围、一般原则和评估方法进行了初步讨论，并就LCA导则制定形成了以下共识：

（1）排放范围：现阶段，LCA导则的范围仅限于二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）和氧化亚氮（N2O）等三种温室气体；未来在适当的时候将加入黑碳及其它短期气候污染物。

（2）全球变暖潜力（GWP）：使用100年全球变暖潜力（GWP100）；邀请成员国和国际组织就增加GWP20的影响提出建议，进行比较。

（3）核算原则：遵循政府间气候变化专门委员会（IPCC）制定的温室气体排放核算原则。

（4）可持续性标准：考虑在LCA导则第1部分（总则）中纳入可持续标准。

会议综合各方意见形成了一份基础文件，留待后续会议继续制定LCA导则的具体章节内容，包括可持续标准和认证标准等。

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