LCA讓綠色鋼鐵更具魅力
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7月19日,鋼鐵與生命周期評估研討會在北京召開。來自國內外的代表認為,在環境保護日益嚴格的新形勢下,生命周期評估是鋼鐵工業實現綠色、可持續發展的一種新型解決方案。 7月份公布的《…
7月份公布的《上海市鋼鐵產業“十二五”發展規劃》提出,關注新鋼材替代、新用途替代、新材料替代發展,構建基于LCA(生命周期評價)方法的綠色鋼鐵制造體系,建立綠色產業鏈。
【深度】用LCA的眼光看鋼鐵工業發展
隨著可持續發展理念逐步深入人心,同時考慮經濟發展與環境責任的綠色經濟,已成為社會各界的共識。在此背景下,鋼鐵工業要實現可持續發展必須達到3個層次:一是經濟的可持續性,通過加強創新研發,積極開發新產品、新工藝和環境友好型技術,實現盈利;二是環境的可持續性,承擔起環境責任,保護環境,可持續并有效地利用天然資源和能源;三是社會的可持續性,提供安全和健康的工作環境,提供特殊社會保障、關心員工和公司所在社區人民的健康和福祉。作為一種全流程、系統性的環境績效評價工具,生命周期評價自然而然地成為鋼鐵企業可持續發展的一個非常重要的角度。
LCA讓鋼鐵材料更有競爭力
從傳統的角度出發,鋼鐵總是被公眾與“高污染、高耗能、高排放”緊密相連。其實,從生命周期評價的角度看,鋼鐵產品可完全回收并有無限的生命周期,其一旦生成便成為永久性資源。鋼鐵可無限次回收利用且絲毫不影響其屬性,這一特征使其具有顯著的獨特性。所以,如果從全生命周期的角度評價鋼鐵產品,鋼鐵材料會表現出更強的市場競爭力、環境競爭力和不可替代性。
正如中國鋼鐵工業協會科技環保部副主任黃導所指出的那樣,從積極的方面來看,鋼鐵生命周期評價可以幫助鋼鐵企業從全過程的角度來設計自己的產品,考慮對環境的影響以及與其他材料的競爭等方面。鋼鐵生命周期評價不僅僅考察鋼鐵產品的生產階段,而是通過“從搖籃到墳墓”的全程考察,得出產品對環境的影響。因為鋼鐵產品可以重復回收利用,所以從生命周期評價的角度看,鋼鐵與其他材料相比具有更強的競爭力,對環境的影響相對較小。此外,鋼鐵企業可以利用生命周期評價理念,重新制定產品營銷策略,引導用戶和公眾比較全面、客觀地評判鋼鐵產品,而不是只盯著鋼鐵的生產環節,尤其是“高爐—轉爐”長流程工藝。未來幾十年,隨著中國廢鋼累積量的增加,中國的短流程會得到快速發展,廢鋼也將實現良性的循環,環境收益將大大提高。
對此,國際鋼鐵協會總干事埃德溫?巴松所表示,鋼鐵是世界經濟發展的基石,鋼鐵是可持續的,在經濟發展與環境責任同等重要的綠色經濟中,鋼鐵占據著核心地位。鋼鐵和97%的鋼鐵副產品均可被回收或再利用。鋼鐵集強度、成形性和多功能性于一體的獨特特征是其他任何材料不可媲美的。國際鋼鐵協會市場研究部部長、首席經濟學家、北京代表處首席代表韓來希也認為,通過提供可持續發展的解決方案——汽車輕量化、可再生能源、節能機械等,鋼鐵工業將繼續保持其經濟支柱的地位。
鋼鐵工業要如何利用LCA?
作為一種環境評價工具,鋼鐵企業可以根據產品生命周期評價,把眼光從緊盯生產環節拓展到原料、運輸、生產、使用、回收等各個階段,不斷改善生產工藝,提高產品的環境收益,增強產品競爭力。具體包括以下幾個方面:材料競爭與產品設計選材可考慮完整的價值鏈;增加產品的品牌價值和聲望,增強產品的市場優勢和競爭力;告知客戶、產品生產者、消費者,引導他們對鋼鐵產品形成科學、客觀的評價;可以廣泛應用于行業政策與標準制定中,用在二氧化碳和能耗的計算中,用于環保產品聲明中;根據生命周期評價進行對標管理,衡量鋼鐵行業、公司及其產品的環境影響;展示鋼鐵再循環帶來的環境收益。
與此同時,鋼鐵用戶行業可以使用生命周期評價對材料的環境影響進行比較,以選擇環境影響小的材料。以汽車行業為例,眾所周知,一輛乘用車所用鋼材的重量占車輛總重的一半多。車輛越重,能源消耗越高,尾氣排放也就越多。因此,更輕質的材料似乎比鋼鐵更具有競爭力。例如,車輛制造如果使用鋁,可以減輕很多重量,能在很大程度上減少尾氣排放。據測算,車輛如果使用鋁可以減排7%的溫室氣體,而先進高強鋼則可減排5%的溫室氣體。但是,如果從生命周期評價的角度看,由于鋁是高耗能產品,其生產階段的溫室效應氣體排放會相應增加。總體來看,先進高強鋼可以減排8%的溫室氣體,而鋁則只有5.4%。所以,如果僅僅關注產品生命周期中的一個階段,則不可避免地會出現不合理的評價結果。
國際鋼鐵協會汽車用鋼聯盟顧問Bill Russo提醒說,在中國政府推出的戰略性新興產業對新材料的需求里,只提到了鋁鎂合金是重點發展的材料,鋼材并不是首選。所以,中國鋼鐵行業必須加大研發力度,不斷優化生產工藝,強化產品創新,推出輕質環保型鋼鐵材料。鋼鐵企業還應該積極爭取在節能車和新能源車中加入對鋼材的應用。對此,鋼鐵生命周期評價理念將非常有助于以上目標的實現。
另外,在建筑領域,尤其是對于建筑節能提出苛刻要求的歐洲,生命周期評價將在材料選擇、材料可持續性、材料的環保性能等方面發揮越來越重要的作用。
鋼鐵生命周期評價研究取得哪些新進展?
鋼鐵行業對生命周期評價的研究早已開始。由于數據的覆蓋面廣,國際鋼鐵協會的生命周期評價研究一直都是鋼鐵行業最具代表性的。1995年和2000年,國際鋼鐵協會先后兩次進行了關于生命周期評價的研究。從2006年至今是在鋼鐵行業開展的第三次該類型研究。參與第三次研究的日本企業有新日鐵、JFE、日新制鋼、住友金屬、神戶制鋼,歐洲企業有安賽樂米塔爾、塞爾薩鋼鐵集團、勞塔魯基鋼鐵公司、瑞典鋼鐵公司、蒂森克虜伯、奧鋼聯,印度企業有印度鋼鐵鋼鐵管理局、塔塔鋼鐵歐洲公司、京德勒西南鋼鐵公司,此外還有巴西的蓋爾道公司和中國的寶鋼集團。
據介紹,目前最新進行的研究是對15種鋼鐵行業產品從原料開采到鋼鐵工廠大門的生產工藝相關的資源使用、能源消耗和環境排放進行定量分析。根據國際鋼鐵協會會員單位在2005年~2008年收集的數據,分別計算出通過高爐-轉爐工藝(基于鐵礦石和廢鋼)和電弧爐工藝(主要基于廢鋼)生產的鋼錠(中間產品)的生命周期清單數據。該清單數據不包括最終產品的下游加工過程和使用階段。該模型中鋼鐵產品已經考慮了廢棄階段廢鋼的回收利用。因此,該結果是一個“搖籃到大門”的研究,或可以稱作是一個“包含廢鋼回收的搖籃到大門”的研究。
最新研究的邊界可進行擴展來包含產品出廠后的下游活動,特別是與將LCA應用于自己的產品系統及其使用階段的下游用戶進行合作研究。
最新研究中涉及的15種鋼鐵行業的主要產成品分別為熱軋鋼板、熱軋卷、酸洗熱軋卷、冷軋卷、冷軋精整卷、熱鍍鋅鋼、電鍍鋅鋼、彩涂鋼、鍍錫鋼、電鍍鉻鋼(非鍍錫鋼)、UO管、焊管、型材、螺紋鋼和線材。截至目前,工程鋼數據尚未更新,但預期不久即能完成。這些產品在下游得到了廣泛的應用,如建筑、汽車和包裝行業。
最新研究共涉及15個公司的49個生產廠,包括24個高爐工序、12個電弧爐工序。為生命周期清單研究項目提供數據的這些公司,其產量占全球粗鋼產量的25%以上。參與研究的歐洲公司(奧地利、比利時、芬蘭、法國、德國、意大利、盧森堡、荷蘭、挪威、西班牙、瑞典和英國)和亞洲公司(中國、印度和日本)都具有相當的代表性,并且包含了一系列典型的生產模式。北美已被納入全球平均數據集里,目前正在努力開發北美平均數據集。
最新研究旨在建立全球范圍內通用的鋼鐵產品生命周期清單方法,生成鋼鐵行業產品全球范圍內的生命周期清單數據,促進行業利益相關方的交流,輔助行業對標和環境改善計劃。此外,數據還可用于以下目的:生態設計、回收應用設計,具體產品的對標,采購和供應鏈決策,納入產品I型環境標志的標準,納入具體產品基于生命周期的III型產品環境聲明,分析具體的指標,例如碳足跡或一次能源消耗。
【觀察】LCA在中國鋼鐵業推開尚需時日
對于中國鋼鐵企業來說,生命周期評價還是一個新生事物,深入研究和實踐的不多。業內專家指出,與日本和歐洲相比,無論從理念還是實踐的角度出發,生命周期評價在中國鋼鐵行業仍處于初級階段。目前,國際一流的鋼鐵企業已經在產品生命周期評價方面投入了巨大的人力和財力,積極參與相關研究,并取得了明顯的進展。即便像印度塔塔鋼鐵公司這樣的鋼企,早在1995年就參與了生命周期評價的數據收集,目前鋼鐵生命周期評價在塔塔鋼鐵建筑鋼材的設計、生產工藝優化和滿足嚴格的環保要求等方面都發揮著重要作用。
當然,生命周期評價仍然存在一些問題,尚須不斷優化和改進。
首先,國際鋼協鋼鐵生命周期評價的代表性要進一步增強。據了解,國際鋼協最新的生命周期評價研究所需數據的收集共涉及15個公司的49個生產廠,包括24個高爐工序、12個電弧爐工序。為生命周期清單研究項目提供數據的這些公司其產量占全球粗鋼產量的25%以上。參與數據收集的公司主要集中在歐洲,由此而生成的全球平均數據的代表性就打了折扣,更不要說建立區域,例如北美的數據集。所以,國際鋼協生命周期評價的代表性需要有更多的企業參與進來,才能更好地實現。
其次,國際鋼協生命周期評價目前不包含產品下游加工過程和使用階段。在一些領域,生命末期的材料回收并不總是歸入到LCA的分析中。雖然國際鋼協稱,生命周期評價研究的邊界可以擴展,包含產品出廠后的下游活動。但是,目前還沒有進入實際操作。既然是一個“從搖籃到墳墓”的環境評價工具,那最終產品的加工和使用階段理應考慮在內。所以,鋼鐵行業與下游行業利用生命周期評價進行合作研究,是未來的發展方向之一。
最后,國際鋼協生命周期評價數據收集的安全性。參與到生命周期評價項目中的鋼鐵企業,必須按照標準的問卷進行數據提交。由于針對某產品的問卷非常細,例如,設計能源資源消耗、各種廢棄物的排放回收、原燃輔料的消耗等,如何保證企業提交這些數據的安全性和專用性,成為必須考慮的一個問題。如果數據提交后由于管理、技術等原因造成泄漏或用作其他目的,這將為企業帶來很大的損失。
從目前來看,LCA在中國更多的恐怕還是理論研究。中國鋼鐵企業接受這種理念需要一個很長的過程,至于參與國際鋼協LCA項目則需要更長的時間。生命周期評價確實為我們從全流程、系統性的角度看待鋼鐵提供了一個新的角度,但是對于中國鋼鐵企業而言,轉變觀念、接受理念,并自覺將其應用于實踐,恐怕尚需時日。
【視點】國際鋼鐵協會專家——
希望更多中國鋼企成為LCA的主動參與者
隨著環境壓力的日益加大,生命周期評價開始進入中國鋼鐵企業的視野。生命周期評價對改善生產工藝、促進環境友好產品研發有何作用?中國鋼鐵企業要如何積極參與到國際上對于生命周期評價的研究當中并從中收益?帶著這些問題,《中國冶金報》記者采訪了國家鋼鐵協會的相關專家。
《中國冶金報》記者:在我看來,國際鋼協生命周期評價的目標之一就是證明:與其他材料相比,鋼鐵是一種具有很強競爭力而且環境友好的材料。請問這樣的理解對嗎?
埃德溫-巴松:之所以推出生命周期評價,是因為我們想展示使用鋼鐵的益處,以及鋼鐵擁有最佳環境概貌的地方。在使用其他材料的益處大于鋼鐵的領域,我們可以用生命周期評價去看看我們哪里需要進一步提升。生命周期評價數據的目的有以下幾個方面:協助鋼鐵工業對標以及環境提升計劃,為實施影響評價提供基礎,為客戶提供產品生命周期的信息,支持行業利益相關者之間的交流,對反對鋼鐵的環保要求作出回應,為生命周期評價培訓專業人士。
《中國冶金報》記者:國際鋼協生命周期評價的數據搜集僅面向其會員單位?未來是否會考慮非會員單位?
埃德溫-巴松:我們很高興考慮數據搜集面向非會員單位,這樣一來可以增強我們數據的代表性。
《中國冶金報》記者:建筑業和汽車業可以利用生命周期評價來選擇使用哪種材料。但是,對于同一種鋼鐵產品,例如線材,生命周期評價能否幫助用鋼行業選擇是使用歐洲的線材還是使用亞洲的線材?
埃德溫-巴松:生命周期評價可以被用來回答這些問題。但是,國際鋼協的興趣點不是對不同國家、區域和公司的產品進行對比。
《中國冶金報》記者:生命周期評價如何幫助鋼鐵企業改善其生產工藝,以及降低其對環境的影響?
克萊爾-布羅本特:提供生命周期評價數據的鋼鐵企業可以與平均數據對比,從中了解自己的水平是好還是有待改進。他們還可以進行內部相同工藝不同生產廠之間的對比。同時,利用生命周期評價可以知道哪些工藝對某種類型的環境影響產生了影響,例如全球變暖、原料消耗、能源需求、酸化等。另外,生命周期清單數據的獲得是完全免費的,這不僅僅是針對會員單位,而是所有需要這些數據的的人或企業。
《中國冶金報》記者:目前中國有哪些鋼鐵企業參與了國際鋼協的生命周期評價項目?在中國推介生命周期評價遇到那些挑戰和困難?
韓萊希:目前,中國鋼企中僅有寶鋼主動參加了這個項目。我們希望能有更多的中國鋼鐵企業加入到這個計劃中來,我們對此充滿信心。我們很高興地看到,鋼鐵工業相關的領域對生命周期評價的興趣不斷提高,包括鋼鐵企業、用鋼行業以及政府部門。
與其他國家相比,中國企業對于生命周期評價的重要性的理解和評價似乎還處于一個較低的水平。并且,從管理的角度促進生命周期評價在中國工業的應用還缺乏動力。另外一個挑戰就是語言障礙。很多生命周期評價的信息目前在中國無法獲得。為了更好地與中國方面溝通,我們計劃為中國鋼鐵企業提供進一步的培訓和簡報會,展示其他國家的鋼鐵企業通過使用生命周期評價獲得的益處,以及生命周期評價如何用來進行材料對比。我們還將鼓勵中國鋼鐵企業參加國際鋼協生命周期評價專家組,并成為生命周期評價領域更主動的參與者。
【鏈接】 生命周期評價:一種“搖籃到墳墓”的環境績效評價方法
生命周期評價(Life Cycle Assessment, LCA)是一項可以對產品潛在環境影響進行全面評價的方法,并且是目前可用的最佳方法。根據國際鋼鐵協會生命周期評估事務經理克萊爾?布羅本特(Clare Broadbent)在7月份舉辦的鋼鐵與生命周期評估研討會上對LCA的定義,“生命周期評價覆蓋了整個價值鏈, 從原材料的獲取到產品的制造,到使用和最終的處理或回收”。
生命周期評價這一概念其實并不新鮮,它起源于1969年,美國中西部研究所受可口可樂委托,對飲料容器從原材料采掘到廢棄物最終處理的全過程進行跟蹤與定量分析。其實,隨著材料科學與技術的不斷發展,各種各樣的新材料層出不窮。這一方面對傳統材料構成一定程度的威脅與挑戰,另一方面也增加了對材料的選擇性。例如,建筑行業可以選擇木頭原料,也可以選擇混凝土結構或者鋼結構材料;汽車制造行業可以選擇鋼鐵材料作為汽車面板,同時鎂鋁合金材料、碳纖維材料也進入了汽車制造的視野。
針對各種應用情況選擇最合適的材料,必須考慮一系列技術和經濟因素,例如材料的功能性、耐用性和成本。除此之外,在可持續發展已成為全球主題的大背景下,另外一個必須考慮的因素日益顯得更為重要,那就是同時從制造和產品性能兩個方面考慮與材料應用相關的環境績效。目前,國際上有很多評價環境績效的工具,生命周期評價作為工具之一,主要通過整體分析法來評價環境績效,即考慮生產制造階段、產品使用階段和廢棄回收再利用階段的潛在環境影響,這種方法被形象地稱為“搖籃到墳墓”方法。
目前,生命周期評價已經被納入ISO14000環境管理系列標準,成為國際上環境管理和產品設計的一個重要支持工具。生命周期評價一般包括以下四個主要方面:目的和范圍的確定;生命周期清單——與研究相關的數據收集和計算,主要是材料、能源和排放清單數據的收集和計算;生命周期影響評價——對數據進行分析,評估對不同環境影響類型的貢獻;生命周期解釋——在方法論、研究邊界和目標的框架下進行數據分析,并且對所有研究結論的質量進行評估。