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背 景
气候变化已成为全球共同面临的严峻挑战之一。自1990年起，政府间气候变化专门委员会（IPCC）陆续发布的六次评估报告明确指出，人类活动排放的二氧化碳等温室气体是全球气候变暖的主要原因。2015年，联合国气候变化大会正式签署《巴黎协定》，强调各缔约方需加强应对气候变化的措施。此后，各国根据自身情况设定了应对气候变化的行动目标。2020年，我国在第75届联合国大会上宣布，力争2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和。工业作为能源消耗和二氧化碳排放的主要领域，对实现我国“双碳”目标具有重大影响。
在“双碳”目标的大背景下，工业产品层面的碳足迹研究显得尤为关键。生命周期评价方法作为一种评估工具，主要用于核算产品整个生命周期的能源消耗和环境影响，包括各个阶段的碳排放。2021年，国务院发布的《2030年前碳达峰行动方案》明确提出：“建立重点企业碳排放核算、报告、核查等标准，探索建立重点产品全生命周期碳足迹标准。”在我国进入新发展阶段、构建新发展格局、实现“双碳”目标的战略背景下，深入研究工业产品的碳足迹具有极其重要的意义。
化工行业作为工业基础原材料的重要领域，其生产过程复杂，往往需要高温高压等苛刻条件，这些条件依赖于大量能源的消耗，主要来源于化石燃料，如煤炭、石油和天然气，其燃烧产生大量温室气体。此外，某些化工产品在生产过程中还会产生二氧化碳和甲烷等副产品。化工产品种类繁多，包括塑料、橡胶、化肥、农药等，其生产、使用及回收处理过程均会产生显著碳排放。因此，对化工产品进行碳足迹核算，构建化工行业产品碳足迹数据库，对于实现国内“双碳”目标及应对国际绿色贸易壁垒具有深远影响。然而，国内对化工产品碳足迹的研究尚处于起步阶段，核算案例不足，缺乏全面、系统的碳排放因子数据库。本文以苯甲酸为例，解析化工产品碳足迹核算的关键要点，旨在为苯甲酸供应链企业提供碳排放因子参考，并为化工行业未来制定产品碳足迹核算标准、开展碳足迹核算及构建碳足迹数据库提供方法学上的借鉴。
化工产品生命周期碳足迹核算要点解析
选择评价对象和核算依据
本文选取华中地区某公司生产的苯甲酸产品作为案例，旨在评估其在整个生命周期内的碳足迹。目前，国际上广泛认可的生命周期评价法核算指南主要包括《PAS 2050：商品和服务生命周期温室气体排放评价规范》、《ISO 14067：温室气体 - 产品碳足迹 - 量化要求和指南》以及《GHG Protocol：温室气体核算体系 - 产品生命周期核算和报告标准》等。鉴于化工产品产业链的复杂性、产品种类的多样性以及下游应用的广泛性，本次评价依据PAS 2050和ISO 14067标准，对该苯甲酸产品进行了详细的碳足迹核算。
确定功能单位和核算边界
在碳足迹核算中，功能单位的选取通常基于产品的产量统计单位。在本研究中，苯甲酸产品的碳足迹核算功能单位被定义为每吨苯甲酸产品。为确保目标产品相关数据的完整性和准确性，产品碳足迹核算的数据收集时间边界通常至少为一个自然年。本次研究的数据收集时间边界设定为2023年1月1日至12月31日（在此期间企业维持正常运营生产）。所收集的原始数据包括生产报表、能源统计报表、产品入库表单、原料供应商信息等。鉴于原始数据量庞大，未能全部详细展示。
碳足迹的系统边界主要分为“摇篮到大门”和“摇篮到坟墓”两种范围。其中，“摇篮到大门”的范围涵盖原材料生产、原材料运输和生产制造阶段，而“摇篮到坟墓”则进一步包括产品分销、使用和废弃处理三个阶段的碳排放。由于化工产品下游用户的多样性，本研究未能获取该苯甲酸产品在分销、使用及废弃处理阶段的数据，因此选择了“摇篮到大门”的方法来界定系统边界。这包括了苯甲酸产品在原材料生产、原材料运输以及生产制造阶段的碳排放，涉及的单元过程包括原材料、耗材及包材生产、原材料运输、各类能源生产以及苯甲酸产品生产等。苯甲酸产品生命周期评价边界的示意图如图所示。
评价边界示意图
产品生产工艺流程分析
本研究选取了传统的苯甲酸生产流程作为研究对象，该流程以甲苯为原料，通过液相催化空气氧化法进行生产。在此过程中，甲苯被溶解在环烷酸钴中，并与空气混合后通入氧化塔，在特定的温度和压力条件下进行氧化反应，最终生成苯甲酸。生产流程主要分为原材料获取阶段和产品生产阶段。
生产苯甲酸所需的各种原材料通过外部运输进入厂区，随后经历原材料验收、空气氧化、吸附放空、闪蒸、脱甲脱烃、精馏、熔融结晶、冷却结晶、包装等一系列精细的生产步骤，最终形成成品苯甲酸并出厂。在生产过程中，由于企业配备的能源计量设备有限，无法对各个工序的能源消耗进行精确划分。因此，本研究将整个生产流程视为一个整体，进行综合分析。
产品各阶段碳排放计算
各阶段产品碳足迹计算方法
“摇篮到大门”阶段产品碳足迹计算方法如式（1）所示。
上式中：CFP为产品碳足迹，KgCo２e；Ｍ原材料 为原材料消耗量，kg；ｅ原材料 为原材料生产的碳排放因子，kgCo２e/kg89；Ｓ原材料运输 为原材料从供应商运输至生产地所需距离，km；ｅ原材料运输 为原材料运输方式的碳排放因子，kgCO２e/（t·km）；Ｍ能源 为能源消耗量，kg或kＷh；ｅ能源为能源生产和燃烧的碳排放因子，kgCO２e /kg或kgCO２ｅ/kWh。
原材料生产阶段
苯甲酸产品的原材料组成主要包括甲苯、环烷酸钴、活性炭、氮气、润滑油、包装袋和木托盘。在生产过程中，各原材料的投入量及其相应的碳排放数据详见下表。原材料碳排放因子的数据来源包括德国GABI数据库、瑞士Ecoinvent数据库，以及《中国产品全生命周期温室气体排放系数库（2022年版）》。
原材料生产阶段碳排放数据
原材料运输阶段
依据企业提供的供应商名录，本研究核实了各原材料的供应商信息，并对供应商的地址进行了确认。通过审查货运单据和利用导航软件，记录了原材料的运输方式和运输里程。海运和陆运的碳排放因子数据来源于《中国产品全生命周期温室气体排放系数库（2022年版）》。原材料运输阶段的碳排放数据详见下表。
原材料运输阶段碳排放数据
生产制造阶段
在苯甲酸产品的生产过程中，涉及的能源和资源消耗主要包括电力、蒸汽、天然气和水。由于生产过程中未产生额外的二氧化碳过程排放，因此该部分的碳排放不予计入。生产制造阶段的碳排放数据详见下表。电力、蒸汽及天然气的排放因子参考了《2021年电力二氧化碳排放因子的公告》、《IPCC 2022年第六次评估报告》以及《中国化工生产企业温室气体排放核算方法与报告指南（试行）》。自来水的碳排放因子数据则来源于《中国产品全生命周期温室气体排放系数库（2022年版）》。
生产制造阶段碳排放数据
产品碳足迹计算分析
通过上述计算结果可以得知，生产该款苯甲酸产品所产生的碳排放总量为45,688.63吨二氧化碳当量（tCO2e）。在2023年度，该企业总共生产了苯甲酸产品17,473.80吨。根据功能单位进行换算，每吨苯甲酸产品的碳足迹为2.62吨二氧化碳当量（tCO2e），其中原材料生产、原材料运输及生产制造阶段的碳足迹分别为2.00、0.03、0.59吨二氧化碳当量（tCO2e）。图2展示了生产每千克苯甲酸产品在其生命周期中各阶段的碳排放情况。
从下图中可以看出，该产品生产过程中最主要的碳排放环节是原材料生产，其碳排放占比超过75%。其次是生产制造阶段带来的碳排放，占比为22.01%。对各阶段的碳排放情况进行进一步分析，发现原材料生产阶段中直接原料生产带来的碳排放比重超过99%，这与生产过程中两种原料的大量投入及其自身的高碳值属性密切相关。两种原料的大量投入也导致直接原料运输产生的碳排放在原材料运输阶段占比超过85%。由于该产品主要通过消耗天然气和电力来提供反应必需的能源，因此二者成为生产制造阶段主要的碳排放来源，占比超过99%。
苯甲酸各阶段碳排放量占比
结论与建议
本研究以某款苯甲酸产品为例，对其进行了碳足迹的核算与分析，并据此提炼出化工产品碳足迹核算的关键要点。以下为主要研究结论及建议：
（1）以苯甲酸产品为例，深入解析了化工产品碳足迹核算的核心要素。鉴于化工产品产业链的复杂性、产品种类的多样性以及下游应用的广泛性，建议采用ISO 14067和PAS 2050标准相结合作为碳足迹核算的评价依据。化工产品的功能单位选择可以以产品生产或销售时的产量统计单位（通常是重量单位）来确定。若企业未对产品的分销、使用及废弃处理阶段数据进行统计收集，则应将“摇篮到大门”作为碳足迹核算的系统边界。
（2）在碳足迹核算过程中，排放因子的选择应参考国内外权威数据库或相关标准文献。目前，我国本土碳排放因子数据库中化工产品相关数据尚不完善，部分原料碳排放因子需参照国际数据库，这可能导致我国化工产品核算结果存在一定误差。因此，在化工产品碳足迹核算中，应优先采用原材料供应商提供的实测碳排放因子。在数据收集与整理过程中，部分关键数据仍需参考国际数据库，以确保其全面性与准确性。同时，应认识到依赖国际数据库可能引入的误差，并尽可能优先采用可靠的本土数据源，以减少对国际数据库的依赖，提高评价结果的精确性和可信度。
（3）化工产品碳足迹在原材料生产阶段占比最大，由于化工产品属于原料加工行业，且原料本身具有高碳排放属性，企业应优先选择绿色低碳的化工原料，以降低原材料生产阶段的排放。其次是生产制造阶段，由于复杂的反应条件需要大量能源（尤其是化石能源）消耗，企业可通过采用绿色电力、工艺改进、余热回收等措施来减少化石能源消耗，提高能源利用效率，进一步降低产品碳排放。
（4）若要采用“大门到坟墓”的系统边界对化工产品碳足迹进行全生命周期核算，由于化工产品主副产品边界不清晰，企业需按生产工艺划分各个工序段，并以各工段为单独用能单元进行能源计量器具的配备。企业还需统计化工产品分销阶段的运输数据，记录下游产品的运输距离和运输方式信息。最后，应对产品使用阶段的使用方式及产品废弃处理阶段的废物处理量、处理方式等信息进行统计。只有充分采集化工产品在原材料生产、原材料运输、产品生产制造、产品分销、产品使用及废弃回收六个阶段的活动数据，才能完成化工产品全生命周期碳足迹的核算工作。
来源：化学工程与装备（作者：丘喜生）
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