新闻动态/Xintai Alcohol

太仓新太酒精产品碳足迹报告

委托方：太仓新太酒精有限公司

受托方：北京工商大学

2020年1月

执行摘要
本项目受太仓新太酒精有限公司（以下简称“太仓新太”）委托，由北京工商大学执行完成。研究的目的是以生命周期评价方法为基础，采用国际标准化组织（International Organization for Standardization，简称ISO）编制的ISO 14067标准和英国标准协会（British Standards Institution，简称BSI）编制的PAS 2050标准中规定的碳足迹核算方法，计算得到太仓新太生产的酒精产品的碳足迹。
为了满足碳足迹第三方认证以及与各相关方沟通的需要，本报告的功能单位定义为生产1kg 酒精。系统边界为“从摇篮到大门”类型，现场调查了太仓新太从木薯进厂到酒精出厂的过程，其中也调查了企业废水处理厂，而其他物料、能源获取和城市废水处理的数据来源于数据库。

酒精获取的碳足迹见第四章。报告中对生产酒精的不同过程比例的差别、各生产过程迹累碳足计比例做了对比分析。从单个过程对碳足迹贡献来看，发现原煤/蒸汽获取过程对产品碳足迹的贡献最大，占碳足迹的44.11%。从物质获取来看，木薯获取对碳足迹贡献最大，占碳足迹的37.76%。

研究过程中，数据质量被认为是最重要的考虑因素之一。本次数据收集和选择的指导原则是，数据尽可能具有代表性，主要体现在生产商、技术、地域、时间等方面。现场调查了太仓新太从木薯进厂到酒精出厂的过程，包含废水初步处理过程。大部分国内生产的大宗原材料的数据来源于CLCD数据库，此数据库由成都亿科环境科技有限公司自主开发，代表了中国基础工业平均水平，CLCD数据库缺乏的原材料数据由Ecoinvent提供，中国的混合电力生产的数据来源于CLCD数据库。本研究选用的数据在国内外LCA研究中被高度认可和广泛应用。

此外，通过eBalance软件实现了产品的生命周期建模、计算和结果分析，以保证数据和计算结果的可溯性和可再现性。

1. 产品碳足迹介绍（CFP）介绍
近年来，温室效应、气候变化已成为全球关注的焦点，“碳足迹”这个新的术语越来越广泛地为全世界所使用。碳足迹通常分为项目层面、组织层面、产品层面这三个层面。产品碳足迹（Carbon Footprint of Products，CFP）是指衡量某个产品在其生命周期各阶段的温室气体排放量总和，即从原材料开采、产品生产（或服务提供）、分销、使用到最终处置/再生利用等多个阶段的各种温室气体排放的累加。温室气体包括二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、氧化亚氮（N2O）、氢氟碳化物（HFC）和全氟化碳（PFC）等[1]。碳足迹的计算结果为产品生命周期各种温室气体排放量的加权之和，用二氧化碳当量（CO2e）表示，单位为kg CO2e或者g CO2e。全球变暖潜值（Gobal Warming Potential，简称GWP），即各种温室气体的二氧化碳当量值，通常采用联合国政府间气候变化专家委员会（IPCC）提供的值，目前这套因子被全球范围广泛适用。

产品碳足迹计算只包含一个完整生命周期评估（LCA）的温室气体的部分[2]。基于LCA的评价方法，国际上已建立起多种碳足迹评估指南和要求，用于产品碳足迹认证，目前广泛使用的碳足迹评估标准有三种：①《PAS2050：2008商品和服务在生命周期内的温室气体排放评价规范》，此标准是由英国标准协会（BSI）与碳信托公司（Carbon Trust）、英国食品和乡村事务部（Defra）联合发布，是国际上最早的、具有具体计算方法的标准，也是目前使用较多的产品碳足迹评价标准；②《温室气体核算体系：产品寿命周期核算与报告标准》，此标准是由世界资源研究所(World Resources Institute，简称WRI)和世界可持续发展工商理事会(World Business Council for Sustainable Development，简称WBCSD)发布的产品和供应链标准；③《ISO/TS 14067：2013 温室气体——产品碳足迹——量化和信息交流的要求与指南》，此标准以PAS 2050为种子文件，由国际标准化组织（ISO）编制发布。产品碳足迹核算标准的出现目的是建立一个一致的、国际间认可的评估产品碳足迹的方法。

2. 目标与范围、定义
2.1 太仓新太及其产品介绍
太仓新太酒精有限公司已在太仓地区安全生产多年，项目酒精生产采用公司的生物发酵制酒及蒸馏技术，发酵产生的二氧化碳回收利用，发酵废液厌氧产生的沼气作为锅炉燃料，进而再进行发电，因此项目生产的产品具有节约能源、提高产品收率等特点，领先目前国内同类建设项目的水平。

2.2 研究目的
本研究的目的是得到太仓新太生产的酒精产品全生命周期过程的碳足迹，为第三方碳足迹认证提供详细信息和数据支持。
碳足迹核算是太仓新太实现低碳、绿色发展的基础和关键，披露产品的碳足迹是太仓新太环境保护工作和社会责任的一部分，也是太仓新太迈向国际市场的重要一步。本项目的研究结果将为太仓新太与酒精产品的采购商和第三方的有效沟通提供良好的途径，对促进产品全供应链的温室气体减排具有一定积极作用。
本项目研究结果的潜在沟通对象包括两个群体：一是太仓新太内部管理人员及其他相关人员，二是企业外部利益相关方，如上游木薯供应商、下游采购商、地方政府和环境非政府组织等。

2.3 研究范围
根据本项目研究目的，按照PAS 2050[3]和ISO 14067[4]标准的要求。确定本研究的研究范围包括功能单位、系统边界、分配原则、取舍原则、影响评价方法和数据质量要求等。

2.3.1 功能单位
为方便系统中输入/输出的量化，功能单位被定义为生产1kg 酒精，浓度：95%。

2.3.2 系统边界
在这项研究中，产品的系统边界属“从摇篮到大门”的类型，为了实现上述功能单位，酒精产品的系统边界见下表：

表1 包含和未包含在系统边界内的生产过程

包含的过程

未包含的过程

ü 酒精生产的生命周期过程包括：木薯获取→酒精生产→企业废水处理→城市污水处理

ü 中国的电力生产、蒸汽的生产

ü 废水处理达标排入自然水体的过程

ü 其他辅料的生产

ü 木薯的运输

ü 资本设备的生产及维修

ü 产品的运输、销售和使用

ü 产品回收、处置和废弃阶段

ü 产品包装

2.3.3 分配原则
由于酒精生产过程中有副产品的产出，因此涉及分配问题。本研究中涉及的主要分配方法经济价值分配法。具体使用过程如下：
 酒精生产过程：产品为酒精。

2.3.4 取舍准则
本研究采用的取舍准则为：
 各生产单元过程物料与产品的重量比小于1%，且上游数据不可得的物料被忽略
 各生产单元过程物料与产品的重量比小于1%，且上游数据可得的物料不被忽略
 各生产单元过程物料与产品的重量比大于1%，且上游数据不可得的物料采用按化学成分近似替代
本报告所有原辅料和能源等消耗都关联了上游数据，部分消耗的上游数据采用近似替代的方式处理，因此无忽略的物料。

2.3.5 影响类型和评价方法
基于研究目标的定义，本研究只选择了全球变暖这一种影响类型，并对产品生命周期的全球变暖潜值（GWP）进行了分析，因为GWP是用来量化产品碳足迹的环境影响指标。
研究过程中统计了各种温室气体，包括二氧化碳（CO2），甲烷（CH4），氧化亚氮（N2O），四氟化碳（CF4），六氟乙烷（C2F6）,六氟化硫（SF6），氢氟碳化物（HFC）和哈龙等。并且采用了IPCC第四次评估报告(2007年)提出的方法来计算产品生产周期的GWP值。该方法基于100年时间范围内其他温室气体与二氧化碳相比得到的相对辐射影响值，即特征化因子，此因子用来将其他温室气体的排放量转化为CO2当量（CO2e）。例如，1kg甲烷在100年内对全球变暖的影响相当于25kg二氧化碳排放对全球变暖的影响，因此以二氧化碳当量（CO2e）为基础，甲烷的特征化因子就是25kg CO2e[6]。

2.3.6 软件和数据库
在研究中，eBalance v4.7软件被用来建立产品生命周期模型，计算碳足迹和分析计算结果。eBalance v4.7软件是LCA分析软件，支持全生命周期过程分析，并内置了中国生命周期基础数据库（CLCD）和瑞士的Ecoinvent数据库。
研究过程中用到的数据库，包括CLCD和Ecoinvent数据库，数据库中生产和处置过程数据都是“从摇篮到大门”的汇总数据，分别介绍如下：
中国生命周期基础数据库（CLCD）是一个基于中国基础工业系统生命周期核心模型的行业平均数据库。CLCD数据库包括国内主要能源、交通运输和基础原材料的清单数据集，其中电力（包括火力发电和水力发电以及混合电力传输）和公路运输被本研究所采用。2009年，CLCD数据库研究被联合国环境规划署(UNEP)和联合环境毒理学与化学协会（SETAC）授予生命周期研究奖。
Ecoinvent数据库由瑞士生命周期研究中心开发，数据主要来源于瑞士和西欧国家，该数据库包含约4000条的产品和服务的数据集，涉及能源，运输，建材，电子，化工，纸浆和纸张，废物处理和农业活动等。http://www.Ecoinvent.org

2.3.7 数据质量要求
为满足数据质量要求，在本研究中主要考虑了以下几个方面：
 数据准确性：实景数据的可靠程度
 数据代表性：生产商、技术、地域以及时间上的代表性，代表企业2018年生产水平
 模型一致性：采用的方法和系统边界一致性的程度
为了满足上述要求，并确保计算结果的可靠性，在研究过程中首选选择来自生产商和供应商直接提供的初级数据，其中企业提供的经验数据取平均值，本研究在2017年3月进行企业现场数据的调查、收集和整理工作。当初级数据不可得时，尽量选择代表区域平均和特定技术条件下的次级数据，次级数据大部分选择来自CLCD数据库和Ecoinvent数据库；当目前数据库中没有完全一致的次级数据时，采用近似替代的方式选择CLCD数据库和Ecoinvent数据库中数据。数据库的数据是经严格审查，并广泛应用于国际上的LCA研究。各个数据集和数据质量将在第4章对每个过程介绍时详细说明。
现场过程温室气体的直接排放量为次级数据，全由标准或文献中的公式计算得到。

3、过程描述
3.1 酒精的生产
项目采用液体发酵法生产酒精，利用木薯干淀粉作原料，经过微生物发酵转化为糖；糖再转化为酒精。在转化过程中发生一系列的生化反应，原料中的可溶性淀粉在糖化酶的作用下，首先被转化为可发酵的糖，再在酒精酵母作用下，将糖酶解(厌氧)成酒精并放出CO2，发酵工序产生的发酵成熟醪(粗酒精)经粗馏塔、精馏塔蒸馏后，冷凝形成95%的成品酒精。发酵产生的CO2经过加工外卖销售。整个酒精生产均为DCS计算机集散控制系统控制，具体的酒精生产工艺过程情况简述如下。
(1)粉碎
将木薯干用叉车投料至投料坑，投料坑设有格栅，除去麻绳等大杂物后，薯干经坑底振动筛自动进入粗碎机。薯干在粗碎机中进行粗碎，粗碎后落入风力输送管道；送到高位贮仓贮存。
贮仓出来的粗薯干物料有平动闸板调节流量，分别进入2台粉碎机中细碎(筛孔1.8mm)，然后经气力输送装置送去细粉贮仓。粉碎过程中产生的细粉经水膜除尘装置回用到拌料罐。
预煮拌料：细粉贮仓中的薯干粉料(计量后)经出料器均匀地进入螺旋输送机，送入拌料罐与一定量废水处理回用热水(热交换器)搅拌，然后将液化酶按比例添加到拌料罐中以降低物料的粘度，控制温度54～60℃，预煮时间1h。

(2)蒸煮
预煮后物料送到蒸煮锅内，使用蒸汽加热蒸煮罐中物料，控制锅内温度128℃、压力0.2MPa，使物料内淀粉溢出并充分糊化。
同时对物料进行杀菌；糊化杀菌后进行蒸煮熟化，控制蒸煮熟化温度100～105℃、压力0.15MPa，结束后蒸煮液自然压入螺旋板换热器冷却系统冷却至35℃的温度，然后靠位差和自重排出。

(3)糖化
冷却出来的蒸煮液直接进入糖化锅，并按比例连续加入糖化酶进行淀粉糖化(淀粉转换为葡萄糖液)。糖化锅利用盘管内蒸气加热，将糖化温度控制在60℃左右(常压)，糖化时间30min，糖化液经过滤后泵送至发酵罐中。

(4)发酵(生物发酵)
糖化液进入发酵罐和酒酵母一起进行厌氧发酵，同时加入少量硫酸调PH。发酵温度控制在36℃以下，发酵时间72h(发酵过程中产生的二氧化碳经洗涤塔水洗涤后通过管道回收)，生成的6％淡酒精送至蒸馏车间进行酒精蒸馏。主发酵过程中为了保持正常的发酵温度，使用循环泵在罐外采取螺旋板进行水冷却。

(5)蒸馏
用泵将储罐内发酵醪(淡酒精)送至蒸馏预热器，然后进入粗馏塔顶层塔板，塔顶温度控制在98℃±1℃，塔底温度108～110℃。塔底自动排出酒精酒糟废液，酒糟废液进入污水处理站厌氧罐内进行厌氧处理(生产沼气)。塔顶馏出酒精液汽(含50％乙醇)经冷凝器冷却进入水洗塔进料层塔板进行蒸馏除杂，水洗塔顶温度控制在85℃±1℃，塔底温度107～109℃(蒸馏塔夹套蒸汽加热)，塔顶馏出酒精液(含75％乙醇)经冷凝器冷却进入精馏塔进料层塔板进行精馏。

(6)精馏
精馏塔夹套蒸汽加热控制塔底温度106～108℃，塔顶控制温度80℃左右。在进料层中部，从适当塔板液相抽提杂醇油，经冷却和水洗分离后作为副产品杂醇油计量储存。
含酒精的洗水则与淡酒精一起供粗馏塔进料。在塔底抽提工业酒精。精馏塔顶馏出酒精液汽(含85％乙醇)经冷凝器冷凝后进入脱甲醇塔顶层塔板，脱甲醇塔夹套蒸汽加热控制塔底温度106℃，塔顶控制温度69℃左右，少量甲醇气体经冷凝器及水喷淋冷凝后排入废水处理设施处理。在适当塔板(控制温度79℃左右)馏出酒精液汽(含90％乙醇)液经冷凝器冷却进入回收塔进料层塔板进行精馏，回收塔夹套蒸汽加热控制塔底温度106～108℃，塔顶控制温度78.5℃左右，塔顶馏出酒精液汽(含95％乙醇)液经二级冷凝器冷却进入产品中间储罐，再泵至计量中间罐，经分析检验定级后，泵至成品储罐储存。在塔底从适当塔板液相抽提工业酒精。

图1 酒精生产流程图

酒精生产过程数据清单见下表：
表2 木薯生产数据清单

类型	清单	用途	单耗	单位	规格	排放因子来源
产品	酒精	主产品	1.00E+00	t	浓度：95%乙醇	\
消耗	木薯	原料	3.25E+00	t	淀粉，68%	Ecoinvent
	木薯运输	船运	10000	km	船运	CLCD
	煤炭	能源	1.56E-01	kg	灰分9.01%	CLCD
	电力	能源	3.97E-01	kWh	华东电网/自发电	CLCD
	柴油	能源	8.82E-04	kg	—	CLCD
	自来水	资源	2.98E-03	kg	—	CLCD
	硫酸	辅助	6.17E-03	kg	98%	CLCD
	盐酸	辅助	1.62E-04	kg	30%	CLCD
	碱	辅助	7.47E-04	kg	30%	CLCD
	淀粉酶	辅助	1.52E-04	kg	固液混合物	Ecoinvent
	糖化酶	辅助	1.73E-03	kg	固液混合物	Ecoinvent
	干酵母	辅助	2.01E-04	kg	粉状物	Ecoinvent
排放	废水	污染物	1.06E-02	t	—	CLCD
	COD	污染物	3.13E-03	t	—	CLCD
	污泥	污染物	1.14E-03	kg	—	CLCD

酒精生产过程，活动数据全部来源于企业现场调查的初级数据。另外太仓新太购买的木薯主要来源如下：

表3 采购木薯产地表

产地	占比	距离（km）
泰国	100%	船运约10000

3.2 企业废水处理
厂区所排废水水主要是酒精生产废水、设备清洗废水、锅炉排污水、地面冲洗废水、预洗废水以及职工生活污水。各种环节的废水通过厂区管线统一收集到污水处理站进行处理，然后将处理后COD等各项在线参数达标的废水排入市政管网进行最终处理。污水处理站采用了采用二级厌氧+一级好氧的处理工艺，并安装了板框压滤机等配套设施。

图2 厂内污水站污水处理流程图

污染处理过程数据清单见下表：

表4 企业污染处理数据清单

类型	清单	用途	单位	单耗	排放因子来源
产品	排水	处理后	t	1.10E-02	\
消耗	电力	能源	kWh	4.89E-02	CLCD
消耗	絮凝剂	絮凝	kg	1.58E-03	Ecoinvent
排放	颗粒污泥	出售	t	1.14E-03	\

本过程现场会产生温室气体，但都生物碳来源于木薯，木薯中生物碳间接来源于空气，根据PAS2050：2011标准，该温室气体不参与碳足迹核算。

3.3 主要排放因子

3.3.1 电力获取
太仓新太位于江苏，本次调研发现太仓新太生产用电来源于园区内热电厂，可忽略电力传输损耗，因此电力使用类型为华东电力（不包括传输），电力获取数据来源于CLCD数据库。

3.3.2 蒸汽获取
企业生产过程会用到蒸汽锅炉，企业使用原煤为灰分9.01%的原煤，蒸汽规格为0.5MPa，温度为280℃，获取数据来源于CLCD数据库。

3.3.3 城市污水处理
经厂内污水站处理后的废水排入附近污水集中处理厂，污水集中处理的数据来源于Ecoinvent数据库，代表2014年全球平均城镇污水处理水平。

3.3.4 木薯获取
木薯获取数据来源于Ecoinvent数据库，代表2014年全球市场平均。通过eBalance v4.7计算生产1kg木薯碳排水平。

表5 背景数据排放因子来源表

所属过程	清单名称	数据库名称
酒精生产	木薯	Ecoinvent
酒精生产	煤炭	CLCD
酒精生产	电力	CLCD
酒精生产	柴油	CLCD
酒精生产	自来水	CLCD
酒精生产	硫酸	CLCD
酒精生产	盐酸	CLCD
酒精生产	碱	CLCD
酒精生产	淀粉酶	Ecoinvent
酒精生产	糖化酶	Ecoinvent
酒精生产	干酵母	Ecoinvent
污染处理	废水	Ecoinvent
污染处理	COD	Ecoinvent
污染处理	污泥	Ecoinvent
运输	木薯运输	Ecoinvent

4. 结果分析与讨论
将清单数据用eBalance v4.7计算得到生产1kg 酒精的碳足迹为3.29kg CO2e。

4.1 酒精生产过程碳足迹

图3 酒精的碳足迹按物质获取展示

由图可知，酒精生产生命周期过程中，煤炭/蒸汽获取对其GWP贡献最大达44.11%，其次为木薯原料生产为37.76%，电力获取13.49%。由于目前无国内木薯获取的数据库数据，因此木薯获取使用了Ecoinvent数据，为了展现太仓新太酒精生产更真实的GWP，建议开展国内木薯种植过程的生命周期调查。

4.2 酒精生产过程累计碳足迹

图4 酒精生命周期累计碳足迹贡献比例

图6中展示了酒精生命周期累计碳足迹贡献比例的情况，可知在太仓新太厂内酒精生产过程对碳足迹贡献较大，占酒精碳足迹的59.03%。木薯原料获取占占酒精碳足迹的39.74%。为了减小酒精碳足迹，应重点考虑减少酒精生产过程的碳足迹，主要削减对象为蒸汽。在企业可行的条件下，可考虑调查木薯生产的GWP，提高酒精碳足迹数据准确性。

4.3 酒精生产不同过程碳足迹贡献识别
酒精生产生命周期过程，不同物料和能源等获取对酒精碳足迹的贡献大小见表，只列出大于0.5%的过程。

表6 酒精生产不同过程碳足迹贡献识别

过程	清单	对GWP贡献
木薯获取	木薯生产	37.76%
酒精生产	煤炭/蒸汽获取	44.11%
酒精生产	生产过程电力获取	13.49%
酒精生产	硫酸、盐酸、碱获取	0.87%
酒精生产	酶、酵母获取	0.56%
污染处理	污染处理	1.23%
木薯获取	海运	1.98%

4.4 酒精碳储存
酒精消费的周期较短，因此可不考虑其碳储存效应。

5. 结论

通过以上分析可知，酒精碳足迹为3.29kg CO2e/kg。酒精生产生命周期过程中，煤炭/蒸汽获取对其GWP贡献最大达44.11%，其次为木薯原料生产为37.76%，电力获取13.49%。为减小产品碳足迹，建议如下：
 企业生产蒸汽为燃煤锅炉提供，建议进一步改用外购蒸汽或天然气锅炉等低碳蒸汽，进一步研究蒸汽生产过程，提高数据准确性；
 厂内可考虑实施节能改造，重点提高蒸汽的利用率，加强余热回收利用，从而减少蒸汽的使用量。
 木薯获取对产品碳足迹贡献很大，但调查木薯生产过程短期内不现实，企业在可能的条件下，可考虑调查上游木薯的生产过程，确保数据准确性的同时，也可以借此加强供应链的管理，建立绿色供应链。进口木薯海运GWP贡献达1.98%，可在保证原料质量和成本的同时，考虑使用国内木薯原料，降低运输过程中产生的碳排。

 References:
 [1]. BSI, The Guide to PAS 2050: 2011, How to carbon footprint your products, identify hotspots and reduce emissions in your supply chain.
 [2]. Product Carbon Footprint Memorandum, Position statement on measurement and communication of the product carbon footprint for international standardization and harmonization purposes, Berlin, December 2009.
 [3]. PAS 2050: 2011-Specification for the Assessment of the Life Cycle Greenhouse Gas Emissions of Goods and Services[J]. Department for Environment, Food and Rural Affairs, & British Standards Institution: United Kingdom, 2011: 2-12.
 [4]. ISO/TS 14067: 2013, Greenhouse Gases—Carbon Footprint of Products—Requirements and Guidelines for Quantification and Communication[J]. International Organization for Standardization, Geneva, Switzerland, 2013.
 [5]. IPCC 2007: the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change.

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点击次数：更新时间：2020-05-08 10:40:06 【打印此页】【关闭】

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