汽油发动机生命周期能源消耗和环境影响评价

本研究应用生命周期评价方法,依据ISO 14040和ISO 14044等国际标准,通过中国某汽车生产企业的实地调研,核算了汽油发动机的累积能源需求(CED)、全球增温潜势(GWP 100 a)、酸化潜势(AP)、光化学氧化剂形成潜势(POCP)和富营养化潜势(EP)这5个方面的环境影响.结果表明,各类型的环境影响指标中,均是使用阶段的贡献最大,占贡献总量的48%~94%;其次是原材料的获取阶段,原材料的获取阶段对于AP与EP的贡献大于44%,而对于其他类别的环境影响的贡献在9%~27%之间;生产阶段对各种环境影响的贡献小于8%.本研究辨识了汽油发动机全生命周期重大环境影响过程和关键贡献因素,为绿色发动机的设计研发及政府政策的制定提供决策支持.     

湖州市餐厨垃圾产沼气发电生命周期评价

为实现餐厨垃圾资源化利用,通过实验探究了湖州市餐厨垃圾的产气性能,采用生命周期评价(LCA)方法分析了湖州市餐厨垃圾产沼气发电和火力发电的环境影响。结果表明:餐厨垃圾具有良好的产气性能,产气量为0.92 L/天;添加适当比例的污泥可促进产气,当餐厨垃圾与污泥比为9∶1时,体系产气高峰期可提前3～4天;与火力发电相比,沼气发电具有更高的环境影响潜力值;环境影响潜值由高到低依次为酸化(AP)、全球变暖(GWP)、人体健康(HTP)、富营养化(EP),酸化的环境减排能力比火力发电高93.26%。     

生物质气化费托合成制航煤生命周期评价

基于生命周期评价（LCA）,对生物质气化费托合成制航煤（Bio-Jet Fuel）工艺进行资源-环境性分析.根据副产品水蒸汽的用途研究了供热和发电两种方案,并进行了数据不确定度分析.结果显示：除EP指标外,发电方案的各环境影响指标比供热方案降低了11.7%~40.8%.相比化石航煤,生物质航煤GWP降低52.6%~71.9%,不可再生资源消耗减少84.4%~93.6%.生物质生长阶段采用不同的分配方法,资源消耗潜值差异较小,但GWP、EP环境影响负荷会产生较大差异.且生物质航煤综合性能对原料消耗率敏感性最大,变化幅度为-16.6%~+17.3%.采用不确定度分析方法对评价结果进行数据质量评估,各环境影响类型的不确定度处于5.0%~12.5%.     

水泥窑协同处置工业废弃物的生命周期评价

以废白土、废催化剂和污染土壤等工业废弃物为研究对象,运用生命周期评价(LCA)方法,对水泥窑协同处置废弃物的环境影响进行评价.通过建立生产过程输入、输出清单,从全球变暖潜值、资源消耗潜值、人体毒性潜值等方面,基于Gabi5.0软件进行建模与计算,对水泥窑常规生产工艺与协同处置工业废弃物工艺产生的环境影响进行比较.结果表明:功能单位(1 t)水泥的生产过程中,常规生产工艺和协同处置工艺的环境影响潜值分别为5.78×10~(-11)和5.61×10~(-11),协同处置工艺使得全生命周期环境影响潜值降低了2.94%;水泥生产过程最主要的环境影响是全球变暖和人体毒性,其中,协同处置工艺下这两种环境影响分别降低了0.80%和1.80%,资源消耗相比常规生产降低了11.1%;从全生命周期看,水泥生产中熟料煅烧阶段对环境的影响最大,协同处置工艺下熟料煅烧阶段的环境影响相比常规生产降低了8.0%.协同处置工艺相比常规生产工艺有更好的环境效益.     

食用油聚酯包装的生命周期评价

采用生命周期评价法研究了食用油聚酯(PET)包装的生命周期环境影响,并对不同处置方式的环境影响进行比较评价. 通过现场和资料调研的方式获得所有生命周期阶段的能量物质的输入、输出和环境外排数据. 结果表明:PET包装原料获取阶段的环境影响潜值在全生命周期环境影响潜值中所占比例极高,占处置前环境影响潜值的81.8%. PET包装的全生命周期环境影响类别主要集中在化石燃料、无机物对人体损害和气候变化3个方面;在致癌、生态毒性和酸化/富营养化等方面的影响较小. 3种主要处置方式的环境影响潜值为焚烧＞填埋＞再生,其中焚烧和填埋分别增加PET包装处置阶段前环境影响潜值的5.1%和3.6%,而再生可降低63.9%.      

氢燃料电池汽车动力系统生命周期评价及关键参数对比

发展氢燃料电池汽车被认为是解决能源安全和环境污染问题的理想解决方案之一,为量化探究氢燃料电池汽车动力系统的化石能源消耗和排放情况,运用GaBi软件建模,以新能源汽车相关技术路线为参考,构建我国氢燃料电池汽车动力系统的数据清单并对其全生命周期化石能源消耗和全球变暖潜值情况进行定量评价计算和预测分析,对不同类型的双极板、不同能量控制策略和不同制氢方式对环境的影响分别进行了对比研究,并对关键数据进行了不确定分析.结果表明,预计到2030年我国每台氢燃料电池汽车动力系统生命周期的化石能源消耗量（ADP_f）、全球变暖潜值（GWP,以CO₂ eq计）和酸化潜值（AP,以SO₂ eq计）分别为1.35×10⁵ MJ、9108 kg和15.79 kg.动力系统生产制造阶段的化石能源消耗和全球变暖潜值均高于使用阶段,主要原因是燃料电池堆栈和储氢罐的制造过程.金属双极板、石墨复合双极板和石墨双极板的制造工艺中石墨复合双极板的综合环境效益最好.能量控制策略的优化会使得氢能消耗降低,当氢能消耗降低22.8%时,动力系统的生命周期化石能源消耗和全球变暖潜值分别降低10.4%和8.3%.相比于甲烷蒸气重整制氢,基于混合电网电解水制氢的动力系统生命周期全球变暖潜值高出53.7%[KG-*6],而基于水电电解水制氢降低39.6%.降低动力系统生命周期化石能源消耗和全球变暖潜值的措施包括优化能量控制策略降低氢能消耗、规模化发展可再生能源发电电解水制氢产业和聚焦突破燃料电池堆栈关键技术实现性能提升.     

南昌市生活垃圾卫生填埋生命周期评价

卫生填埋法是当前我国处理城市生活垃圾的主要方式,依据生命周期评价理论及分析框架,借助eFootprint软件对南昌市卫生填埋法处理城市生活垃圾进行生命周期分析以期找出各处理过程的突出环境影响及原因并提出针对性改善建议.结果表明：卫生填埋法处理城市生活垃圾的主要环境影响类型为全球变暖（GWP）、初级能源消耗（PED）、水资源消耗（WU）、酸化（AP）、光化学臭氧合成（POFP）、生态毒性（ET）、淡水富营养化（FEP）;电力盈余作为副产品参与分配使得各环境影响类型指标潜值减小,其中最突出的是PED,其次是WU;收集运输过程最突出的环境影响类型为POFP,其次依次为ET、PED、FEP,该过程应减少柴油运输车使用,适量引用节能环保或清洁能源汽车;卫生填埋过程在垃圾处理各过程中产生的环境污染最大,该过程最突出的环境问题是AP,其次是GWP,再者是PED、FEP、ET,该过程应改善工艺以提升填埋气收集效率,采用清洁能源减少柴油使用;填埋气发电过程因填埋气发电产生盈余电力,实现能量回收后对环境的正效益,该过程应提升填埋气收集以及燃烧发电效率;渗滤液处理过程的环境影响较小,主要表现为WU和FED,需在注重节能的同时优化升级处理工艺,改善当前处置工艺存在的弊端并排除隐患.     

生命周期视角下废弃餐饮油脂炼制生物柴油的环境效益分析

废弃餐饮油脂的资源化利用是关乎公众健康和环境保护的重要举措.目前我国废弃餐饮油脂炼制生物柴油的环境效益尚不明晰、国家政策模糊,相关产业发展滞缓.本研究以国内废弃餐饮油脂炼制生物柴油的典型企业为例,利用GaBi软件对废弃餐饮油脂的收集、预处理、酯化和运输等过程全生命周期阶段的资源环境影响进行系统核算,评估其环境效益,以期为国家生物柴油行业发展和相关政策制定提供科学依据.研究结果表明:①整个生命周期过程中,酯化阶段的环境影响最大,各指标占比为52.91%～96.05%,其环境影响主要是由燃煤、用电和甲醇消耗引起;②敏感性分析结果显示,燃煤、用电、甲醇消耗和收集距离的变化对整个生命周期环境影响结果有着较大影响;③废弃餐饮油脂炼制的生物柴油生命周期化石能源消耗16406 MJ·t~(-1)、温室气体排放815 kg CO_2 eq·t~(-1),与石化柴油相比,具有较好的节能和温室气体减排效益.     

加氢脱硫废金属催化剂回收生产过程生命周期评价

基于生命周期评价法(LCA)评价加氢脱硫废金属催化剂回收生产过程的环境影响,将回收生产过程分为6个阶段,选取了12种关键环境影响类型,通过建立物质投入及排放清单,基于eBalance软件进行建模和计算。结果表明:回收1 t废催化剂的总环境影响为1.11E-08,其中,全球变暖效应潜值(GWP)是废催化剂回收生产过程中最大的环境影响贡献类型。焙烧阶段的环境影响贡献最大,其次为提取钴镍阶段、浓缩蒸发阶段、提取钼钒阶段,预处理阶段、运输阶段的环境影响贡献很小。基于生命周期评价法提出能源替代方案,清洁能源替代方案的环境影响为4.98E-09,较回收工艺环境影响削减了55.16%的环境影响。     

中国ODS的排放及其对温室效应的贡献

分析了消耗臭氧层物质(ODS)在中国的消费状况和逐步淘汰的进程.选择1999年为基准年,列出了中国ODS的排放清单,根据各物质作不同用途的排放特点,计算了这些物质的实际排放量的臭氧消耗潜势(ODP)值和全球变暖潜势(GWP)值.结果表明,1999年中国排放的ODS的ODP值约43496t,按照GWP值折算,相当于约60.4106t当量碳.削减和淘汰ODS,不仅能够保护臭氧层,对控制全球变暖也有很大贡献.     

BED含氧燃料在不同海拔下对柴油机PM和NOx排放的影响

为研究生物柴油-乙醇-柴油(简称为BED)含氧燃料在不同海拔下对柴油机微粒(PM)和氮氧化物(NO_x)排放的影响,在一台高压共轨柴油机上分别燃用纯柴油和BED含氧燃料,在两种大气压力(81和100 k Pa)下进行了排放试验研究.结果表明,燃用纯柴油和B15E5(15%生物柴油+5%乙醇+80%柴油,体积比)燃料后,在中、低负荷时的PM排放在高气压下基本高于低气压下,最高增幅分别达到26.2%和19.0%;在全负荷时的PM排放在高气压下降低,最高降幅分别达到6.1%和17.0%.燃用B25E5(25%生物柴油+5%乙醇+70%柴油,体积比)燃料后,PM排放在高气压下降低.燃用纯柴油后,柴油机在高气压下的NO_x排放低于低气压下;燃用B15E5和B25E5含氧燃料后,在中、低负荷下的NO_x排放在高气压下降低,在全负荷下的NO_x排放在高气压下升高.在中、低负荷下NO_x排放最高降幅分别达到12.1%和15.3%;在全负荷下,NO_x排放最高增幅分别达到6.5%和5.8%.在不同大气压力下,柴油机燃用纯柴油和BED含氧燃料后,PM与NO_x排放均呈现明显的trade-off关系.相比于在低气压下,随负荷增加引起的PM排放降幅和NO_x排放增幅在高气压下增加.     

基于复配改性木质素磺酸铵的环保型木质材料的生命周期评价

利用改性木质素制备的木质材料其生产过程对生态环境有重要的影响.为探讨该环保型木质材料的可行性,利用Ga Bi 6.0软件,对基于复配改性木质素磺酸铵的环保型木质材料(HMIL/WF)进行生命周期评价,比较分析生命周期各生产环节的非生物资源耗竭、酸化效应、富营养化、全球变暖潜值、臭氧层破坏潜能以及光化学臭氧生成潜力等主要环境影响类型.结果表明:在HMIL/WF材料生命周期的3个子系统中,纤维制造子系统对各环境影响贡献值最大,此次是产品成型子系统,后期加工子系统对环境影响最小.全球变暖潜值是HMIL/WF材料环境影响的主要类型,占总环境影响值的73.09%,环境影响大小依次为全球变暖潜值、酸化效应、光化学臭氧生成潜力、富营养化、非生物资源耗竭和臭氧层破坏潜能.热能消耗的环境影响最为严重,占HMIL/WF材料生命周期总环境影响的44.77%.各生产环节的环境影响大小顺序依次为热能消耗、电能消耗、H_2O_2生产、木质素磺酸铵(AL)制备和运输阶段.热能消耗环节的全球变暖潜值、酸化效应、光化学臭氧生成潜力、富营养化和非生物资源耗竭的影响值为HMIL/WF材料生产各环节的最高值;运输阶段产生了最高的臭氧层破坏潜能.与传统中密度纤维板的生命周期环境影响潜值总值(4.71×10~(-9))相比,HMIL/WF材料的环境影响总值(4.22×10~(-9))减少了10.4%.     

废铅酸电池回收制取再生铅合金技术的生命周期评价

废铅酸电池的回收利用已成为铅酸电池行业实现健康持续发展的关键一环.本文采用生命周期评价方法,分析了废铅酸电池回收制取铅合金技术及末端污染控制全过程的环境影响,并与废铅酸电池回收制铅锭再制电池材料和利用原生材料生产电池材料的过程进行了对比研究.结论表明废铅酸电池回收直接制取铅合金过程中铅膏熔炼和合金配制环节在各环境影响指标中的贡献较大(其中全球变暖潜值中占60%和33%,酸化潜值中占33%和54%,人体毒性潜值中占28%和57%),主要为辅助材料及能源动力带来的间接影响;利用原生材料生产电池材料过程的环境影响相对另两个过程更大,归一化的环境影响指标结果中人体毒性潜值、富营养化潜值及酸化潜值最大(分别为2.42×10~(-11)、1.26×10~(-11)和1.08×10~(-11)),其中铅原料生产的贡献比例占绝大部分.废电池回收直接制取再生铅合金与废电池回收制铅锭再制电池材料相比,环境影响表现更优,有利于形成电池生产企业的闭环循环过程,值得应用推广.未来应鼓励以废铅酸电池回收代替相应原生材料生产新电池,同时进一步减少回收过程中使用的资源能源环境影响,以带来更大的环境效益.     

餐饮废弃油脂的生物柴油生命周期能耗与CO_2排放分析

对以餐饮废弃油脂为原料,利用化学催化法生产的生物柴油进行了生命周期能耗与CO2排放分析,以具有1 MJ能量的生物柴油产品为功能单位.结果表明:生物柴油生命周期总能耗为1.648 9 MJ,化石能耗为0.616 9 MJ,化石能效比为1.62,生命周期净能量产出为0.383 1 MJ,生命周期CO2净排放量为-10.34 g.与生产和使用1 MJ能量的石化柴油相比,生物柴油生命周期总能耗升高37%,化石能耗降低49%,可减少CO2排放90.99 g.     

水泥窑共处置低品质包装废物的生命周期评价

以低品质包装废物为典型固体废物开展水泥窑共处置试烧试验. 以生命周期评价(LCA)方法为研究手段,对水泥窑共处置技术的环境影响进行评价,并且与常规水泥熟料生产过程进行比较. 通过试验和资料调研,获得所有生命周期阶段的能量和物质输入、输出以及环境外排数据,利用SimaPro7.1软件进行处理,得出相应的环境影响潜值. 结果表明:①在水泥熟料生产的全生命周期过程中,对环境影响所占比重最大的是生产阶段,共处置低品质包装废物可以使环境影响潜值降低10.65%（从263 Pt降至235 Pt）,主要表现在无机物对人体的损害和酸化/富营养化方面. ②从全生命周期来看,共处置低品质包装废物使环境影响潜值降低了8.68%（从334 Pt降至305 Pt）,主要表现在无机物对人体的损害和酸化/富营养化方面的降低,二者的环境影响潜值分别降低了11.00%和15.70%.      

四种主要生物能源温室气体净减排量比较研究

近年来世界各国大力发展生物能源用于替代化石燃料.通过全生命周期评价的方法,对四种主要生物能源的温室气体减排量进行了比较.结果表明,同种生物能源净能比(NER)和温室气体净减排量(GGENR)与原料相关.纤维素燃料乙醇的GGENR(52 603 kg CO2/TJ)高于玉米乙醇(10 660 kg CO2/TJ).而巴西生产的甘蔗乙醇GGENR则达到最大值,61 418 kg CO2/TJ.大豆生物柴油的GGENR比微藻高出86%,分别为36 121 kg CO2/TJ和19 399 kg CO2/TJ.对于生物燃气和生物质直燃,由于全生命周期过程中外源能量输入很少,其GGENR分别达到56 100 kg CO2/TJ和98 300 kg CO2/TJ.     

中国电动自行车动力铅酸蓄电池生命周期评价

以近年来中国用量增长最快的电动自行车动力铅酸蓄电池为对象,建立了生命周期环境影响评价模型,分析了从原材料生产、电池生产、电池运输、电池使用和废旧铅酸蓄电池及含铅废物回收处理全生命周期的环境影响.研究采用了大量企业调研数据和中国本土LCA数据库,以期反映整个中国铅酸蓄电池产业链的技术工艺和环境管理水平现状.结果表明,原材料生产和电池使用是资源(含能源)消耗的主要阶段,贡献了电池全生命周期绝大部分的环境影响.原材料生产贡献最多的全生命周期环境影响包括非生物资源耗竭(699%)、富营养化(89%)、光化学烟雾(98%)、臭氧层破坏(117%)、人体毒性(159%)和生态毒性(484%).电池使用过程的电耗间接消耗了83%的一次能源,相应地贡献了最多的气候变暖潜值(86%)和酸化潜值(70%).废旧铅酸蓄电池和含铅废物回收再生铅可抵消很大一部分原材料生产造成的环境影响.延长电池寿命,减少电池生产金属用量及提高废旧电池回收处理过程的工艺技术和污染控制水平也是减少铅酸蓄电池生命周期环境影响的关键.     

煤与秸秆成型燃料的复合生命周期对比评价

利用复合生命周期对比评价方法,引入能量返还率、资源耗竭系数、环境影响负荷和生命周期成本4个参数,对煤和秸秆成型燃料在整个生命周期内的能源消耗、环境影响和经济性做了对比分析.同时,为了平衡能源、环境与经济三者之间的关系,建立EEE (Energy, Environment, Economic)综合指标进行整体评价.结果表明,在整个生命周期内,与煤相比,秸秆成型燃料的能量返还率低、资源耗竭系数小.秸秆成型燃料的全球变暖潜值、酸化潜值、富营养化潜值、工业烟尘、粉尘潜值及固体废弃物潜值均比煤小,因此,秸秆成型燃料的环境影响负荷比煤小.秸秆成型燃料的EEE指标值比煤小79.8%,所以,从平衡生命周期能源消耗、环境排放和经济性角度出发,秸秆成型燃料具有替代煤的潜力.但是,秸秆成型燃料的生命周期成本比煤高,其大力推广需要政府的财政补贴.     

我国八城市市售车用汽油和柴油中硫含量分析

2013年7-9月在全国8个主要城市及美国加州采集了车用汽油和柴油样品,运用氧弹燃烧-离子色谱法测定了硫含量。该分析方法加标回收率为95%~105%,方法检测限为0.14 mg/kg。分析结果显示所采集的我国市售国Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ汽油平均硫含量分别为(72.8±47.2)、(25.9±8.7)、(8.3±1.3)mg/kg,市售国Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ柴油平均硫含量分别(146.4±48.8)、(60.6±77.8)、(7.9±1.3)mg/kg,加州汽油和柴油样品平均硫含量分别(11.6±3.0)和(11.4±2.8)mg/kg。所检测的国Ⅲ、国Ⅴ汽油样品和国Ⅳ柴油样品硫含量超标率分别为3.7%、13.3%和28.6%,其余国Ⅳ汽油和国Ⅲ、国Ⅴ柴油硫含量均未超标。北京车用汽柴油平均硫含量低于美国加州,上海和广州车用汽柴油平均硫含量也低于其余城市。     

基于生命周期的水泥窑协同处置生活垃圾技术环境影响评价

水泥窑协同处置生活垃圾技术既能实现生活垃圾的减容,同时垃圾可为水泥工业提供能量和原料,降低水泥行业能源和资源的消耗。但与传统的生活垃圾处置技术相比,该技术的环境效益仍有待考察。采用生命周期评价方法,分析了水泥窑协同处置生活垃圾技术的环境影响,并与传统的垃圾焚烧技术和垃圾填埋技术进行了对比。结果表明:水泥原料制备和水泥生产过程是水泥窑协同处置生活垃圾技术产生环境影响的主要环节;相比于垃圾焚烧技术和垃圾填埋技术,水泥窑协同处置生活垃圾技术在全球变暖潜值方面表现最优,分别降低了2.4%和3.6%;在富营养化潜值方面,该技术高于垃圾焚烧技术但低于垃圾填埋技术;在酸化潜值和人体毒性潜值方面,该技术表现不佳,在未来发展中需要引起重视。随着水泥窑协同处置生活垃圾技术的成熟与优化,其环境表现将会越来越好,是一项环境友好的固废处置技术。