生命周期评价(LCA)丨探索摩托艇的潜在循环性

一

瑞典是世界上人均拥有船只数量最多的国家之一，排名全球前四。

August 2021

在瑞典有200万人可以使用约为88万艘休闲船（如帆船、快艇、拖船、橡皮艇、游艇等）。瑞典的休闲船市场自20世纪20年代以来一直在增长，并在80年代接近顶峰。

研究及调查

本研究主要关注约10米长的小型休闲船。这种长度的船超过70%都是由玻璃增强热固性塑料（GRP）制成的，这是一种热固性聚合物做成的复合材料，具有很高的强度-重量比，是一种使用寿命长、耐海洋环境的材料。因此，在保养情况良好的情况下，20世纪70年代制造的、维护情况良好的船只到现在仍然在使用是很常见的。然而，其中一些船只已接近使用年限，由于船只的尺寸和其材料组成，其回收处理过程对环境构成了危害。这些船只很难被拆卸和回收，尤其是GRP，通常需要焚烧。因此，现在的船在设计阶段就要参考循环经济理念，这样更有利于船只的翻新、再利用和循环利用。

国际海事组织（IMO）和联合国环境规划署（UNEP）等一些国际机构和组织已经开始关注休闲船所造成的环境问题。同时，欧盟也制定了相应的环境保护战略。使用船只会对敏感的生态系统产生直接影响，而高质量的自然环境也是用户所期望的。评估产品或服务所造成的环境影响的负责与全面的方法学之一是生命周期评价（LCA），这种方法学考虑了从原材料的提取、生产、使用到最终处理每个阶段对环境的影响。LCA的一个关键任务是确定环境影响的热点，它可以是一个特定的生命周期阶段、一种材料或一个组件。

研究介绍利用LCA对休闲摩托艇造成的环境影响所进行的研究，以便将这些信息纳入循环经济模型（CEmodel）。循环经济模型是一种一般均衡模型，分析市场参与者和得出的结果（即原材料提取、材料流动和环境排放）如何对产品生命周期中的政策工具变化作出反应。POLICIA项目的总目标是将这些模型组合成一个综合评估工具并解决市场失灵的问题，同时在某一产品的全生命周期中（从原材料提取、生产、消费和废弃物管理到回收、再使用和再制造），量化有效组合的政策影响。

本研究中LCA分析的目的是将摩托艇进行LCA分析后获得的信息和知识纳入到循环经济模型中，从而使政策的环境影响能够被直接模拟和优化。

关于本次研究

本文总结了在这个研究任务的第一部分。首先，本研究对一艘具有代表性的摩托艇（Nimbus 305）进行了LCA分析并作为基线情景，以确定环境影响的热点。之后研究人员基于这些识别出的热点设定了一些情景，并建立了模型，以便与基线情景进行比较。这些方案以潜在的着重于降低船只在整个生命周期中的环境影响的战略的商业模式为基础。其中还量化了船舶材料和部件在整个生命周期中的影响，为开发相关的数学模型提供了理论支持，这些数学模型随后可以集成到基于经济政策的循环经济模型中。为此，研究人员选择了可用于积分的变量，并提出了积分公式。

本文具体的介绍:

• 研究先以文献综述展开，总结了有关摩托艇对环境产生影响的现有的相关知识。
• 在主报告中介绍了LCA方法学和相关假设，以便非LCA从业者也可以理解这些知识，报告中还附上了几个附录，这些附录将有助于读者加深对LCA的建模选择和系统边界的了解。附录中的信息主要是针对LCA从业者呈现的，列入附录的原因是为了数据可供审核、可再现及具有透明度。
• 情景设置和商业模式评估遵循基线情景发现的热点。
• 报告的最后一部分是有关LCA与循环经济模型的整合。

结论与建议

本次研究通过LCA分析提出的最重要的结论包括识别热点、改进潜力和商业模式结果。由此，它能够建立一组数学模型，以其表示休闲船生命周期的环境影响，并将其输入LCA-CE模型。

基于线性的案例评估确定了需要进行后续调查的影响类别（即热点），结论如下：

气候变化：

• 最大的单一生命周期影响来自于船舶运行阶段使用的柴油，占整个生命周期气候变化的80%以上；

• 电池、电子设备和用于船体的材料也被确定为热点。

富营养化（EP）和资源损耗（ADP）：

• 材料和组件被识别为热点，占ADP和EPS类别的90%以上；
• 电池和电子设备被识别为元器件和材料阶段的明确热点；

• 虽然防污漆和燃油的环境影响不像组件那么大，但由于防污漆对每一个单元的影响都相对比较高，燃油消耗受船舶寿命的影响，因此仍被列为热点。

生态毒性：

• 运营阶段占总影响的60%左右，原材料占影响的39%左右；
• 电池和电子设备是两大来源。使用阶段造成的影响最大，但影响也来自组件更换（电池和发动机）。使用防污涂料的影响也是值得注意的。

从基线情景得出的一个总体结论是，生命周期的大部分影响出现在原材料和使用阶段。制造、运输等阶段造成的环境影响相对较小。

在本次研究中所做的假设下，产品报废阶段（EOL）所得的结果并不能完全代表现实情况。造成这种情况的主要原因是，实际上大多数退役的船只并没有进行正式的报废处理程序，而是被遗弃。对于少量进行回收处理的船只，没有记录具体的现场数据，其环境影响也没有很好地被解读或量化，因此无法在LCA数据库中进行描述。本研究的EOL评估是基于通常的报废处理流程进行的，反映了船只如果按通常的报废处理流程所具有的潜在的回收价值。

基于生命周期环境热点的理论知识，本研究的下一部分的重点是通过改善或影响与热点相关的参数，探索循环商业模式是如何影响总体结果的。“电动摩托艇”、“延长寿命”和“公司租赁”三种商业模式被选择来突出这些变化。

电动摩托艇的商业模式在减少船只运行阶段造成的影响方面具有明显的潜力，特别是在气候变化方面，也在与资源相关的富营养化方面。由于瑞典的电力使用了大量的可再生能源，这比化石能源清洁得多，因此在运行阶段，可再生能源降低了80%以上的总全球变暖潜能（GWP）和80%以上的富营养化影响。

延长产品的使用寿命和采用公司租赁的商业模式都是减少原材料对总环境影响的策略。“延长使用寿命”的商业模式，意味着相同的材料和组件可以拥有更多的使用功能。但代价是，产品需要定期更换某些部件、电池和引擎，寿命才能得以延长。延长使用寿命的商业模式将在使用期内每年减少排放约600公斤二氧化碳当量，富营养化结果将比基线情景减少35%。“公司租赁”的情景被设定为站在市场的角度，考虑到租赁摩托艇可以减少对环境的负面影响，同时可以提供更多的功能，满足更多的家庭需求。这些商业模式可带来的结论是，富营养化指标具有较好的改善，在相同的功能下，其影响仅为基线情景的五分之一；而GWP结果显示，如果仍然使用相同的能源（化石燃料），情况并没有明显的改善。

从基线情景和情景模拟中研究人员选择了一些变量来代表LCA最重要的热点。通过研究线性和循环利用模型的结果，研究人员得出了这些变量是如何影响最终的结论，并将其转化为LCA-CE的集成的数学模型。

这些数学模型是本研究的目标，清单分析和结果评估都是在这个目标的指导下进行的。因此，这些结论对于整合来说是有效的，而不是现有的循环商业模式下摩托艇的足迹。本文的主要内容分析是不同生命周期阶段和组件之间的关系，以及如何使用这些知识为循环经济模型创建输入端。

这些结果对于强调未来循环商业模式的重要参数和差异也是有效的。考虑某些组件和生命周期长度的重要性是关键，而如果脱离背景而去使用某些数值结果和改进规模可能会产生误导。

更多详情，敬请垂询：

WANG Rui

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