王軍會，楊秦丹

(1.陜西省林產品開發(fā)貿易總公司，西安 710003；2. 陜西省樓觀臺國有生態(tài)實驗林場，陜西 周至 710400)

我國人均森林面積和蓄積量只有世界人均水平的1/4和1/7,木材資源匱乏，長期供不應求、依賴進口，并有逐年增加趨勢，2016年我國木材進口量9347萬立方米，而國內木材產量僅為6680萬m3，對外依存度高達58.4%。其中，我國的造紙、木質家具和人造板行業(yè)的木材消耗量已名列世界第一[1]，這些行業(yè)對環(huán)境影響的廣度和深度不容忽視。在人們對包括自身在內的環(huán)境健康日益重視的情況下，科學評價林產品加工與利用對資源、人體健康、生態(tài)等潛在影響，對實現林產品低碳出口認證及林業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義[2-3]。膠合板是家具常用材料之一，亦可用于飛機、船舶、火車、汽車、建筑和包裝箱等。然而由于當前我國木材資源緊缺，且木材利用率不高，生產過程中大氣、廢水、噪聲污染和固廢量大[4]，使用中有害氣體釋放量超標等，膠合板生產和利用對人體健康和生態(tài)環(huán)境已構成嚴重危害。因此需要探究其生產過程中所用原材料、生產工藝等，對其產品進行生命周期研究，推進膠合板綠色生產。然而目前國內少有膠合板生產生命周期過程中的溫室氣體清單分析。

生命周期評價(Life Cycle Assessment，LCA) 是評估一個產品或其整個生產過程對環(huán)境影響的一種工具，20世紀60年代末70年代初，最初應用于資源和環(huán)境狀況分析，后期發(fā)展成對產品系統(tǒng)生命周期中輸入、輸出及其潛在環(huán)境影響的評價方法[5-6]。因此，基于該方法在源頭上預防環(huán)境污染，而不是先污染再尋找解決途徑的優(yōu)點，用以指導企業(yè)進行相應的清潔生產、開發(fā)綠色產品和材料環(huán)境協(xié)調性設計等，在許多國家已成為評估產品和生產工藝的優(yōu)先采用方法[7-8]。近年來，全國對LCA進行了全面的推廣使用，尤其是在木材工業(yè)領域, 并取得了不少研究成果，但針對膠合板生產中的資源與環(huán)境影響評價不多，為此我們采取LCA方法，對典型膠合板生產生命周期中對資源耗竭潛力、酸化效應、初級能源消耗、富營養(yǎng)化潛值、全球溫室變暖潛力和可吸入無機物進行了定量化計算，以期探明我國膠合板生命周期中的環(huán)境影響基本情況，并為我國本土化膠合板LCA數據庫的建立和發(fā)展提供數據支持和研究基礎。

1 研究方法與數據

本研究主要考慮膠合板產品從“搖籃”到“大門”過程中的清單數據，對溫室氣體造成的全球變暖潛力(GWP)進行清單分析[9-13]。本研究數據來源于對我國典型企業(yè)的現場調研。

1.1 系統(tǒng)邊界

本研究設定的膠合板生命周期系統(tǒng)邊界如圖1所示，從原輔料生產及運輸、能源生產、產品生產到產品出廠(從“搖籃”到“大門”)為止[14]，包括：原木、膠粘劑等原輔材料的生產；電力等能源的生產；主要原輔材料的運輸過程和膠合板的生產過程。膠合板的后續(xù)使用及廢棄回收等階段由于受目前技術水平、數據缺失等限制，本研究并未納入。

圖1 膠合板生產生命周期系統(tǒng)邊界

膠合板制作工藝流程主要經過：原木→原木鋸斷→木段蒸煮→木段剝皮→木段旋切→單板干燥→單板整理→涂膠組胚→預壓→熱壓→裁邊→砂光→貼面等過程，隨后制得成品膠合板。膠合板生產工藝流程圖[15-17](對應能源輸入和環(huán)境影響)如圖2。

1.2 企業(yè)數據與背景數據收集

通過對我國典型膠合板企業(yè)的現場調研，獲得了膠合板生產所用的原輔材料與能源的生產和運輸階段原始數據，其中電力作為能源的主要組成部分。生產功能單位產品需要能源量為電力36.5 kWh、柴油0.9 kg、蒸汽120 kg；木材原料運輸距離為15 km。背景數據主要來源于國內外公開的數據庫，原輔材料、電力和公路運輸的背景過程數據主要來源于北京工業(yè)大學數據庫[18]和四川大學CLCD數據庫，木材原料、固化劑和膠粘劑的背景過程數據主要來源于Eco-invent數據庫。根據原輔材料使用量以及相應的運輸過程和能源使用量，得到產品的生命周期影響清單、所有資源、能源輸入數據如表1。

2 結果與討論

從根據資源、能源數據以及eBalance軟件模型進行的特征化計算結果(表2)可以看出，膠合板生命周期各環(huán)境影響因子重要性排序由大到小依次為：初級能源消耗(PED) >全球溫室變暖潛力(GWP)>酸化效應(AP)>可吸入無機物(RI)>富營養(yǎng)化潛值(EP)>資源耗竭潛力(ADP)。

圖2 基于生命周期評價的膠合板生產工藝流程圖

表1 1 m3膠合板資源能源輸入

表2 膠合板主要生產的特征化結果

從根據原材料、輔助、能源進行的環(huán)境影響相應貢獻計算結果(表3)可以看出，膠合板生產過程中貼面用木材對各類環(huán)境的影響大，尤其是能源消耗(PED)影響最大(98.76%)。對各環(huán)境影響類型影響最大的原料、輔料、能源分別為資源耗竭潛力(ADP)是合成樹脂(7.45%)，酸化效應(AP)是固化劑(16.69%)，初級能源消耗(PED)是柴油(0.43%)，富營養(yǎng)化(EP)是固化劑(13.12%)，全球溫室變暖潛力(GWP)是固化劑(14.94%)，可吸入無機物(RI)是固化劑(10.20%)。由此可發(fā)現，我國膠合板生命周期對環(huán)境影響排在前兩位的原材料、輔料、能源等是貼面用木材和固化劑。

4 結論與建議

本文通過對人造板的主要產品膠合板進行了LCA評價，完善了人造板LCA評價面。得出如下主要結論和建議：

(1)運用LCA方法進行我國典型膠合板生命周期各階段對環(huán)境影響最大的是貼面用木材的消耗。

(2)整個膠合板材料生產中，貼面用天然木制裝飾單板原材料消耗造成的環(huán)境影響較大，對資源耗竭潛力、酸化效應、初級能源消耗、富營養(yǎng)化潛值、全球溫室變暖潛力和可吸入無機物，其貢獻率分別為86.53%、77.63%、98.76%、78.23%、76.41%和82.85%。

表3 膠合板壽命期環(huán)境影響評價結果

(4)膠合板生命周期環(huán)境影響主要是貼面用天然木制裝飾單板生產和固化劑，這是由膠合板生產工藝決定的。但隨著全球環(huán)境意識和國內生態(tài)意識的增強，膠合板以及人造板生產不能再走過去高能耗、高污染的老路，必須嚴格管控全過程環(huán)境質量。因此，升級改造膠合板生產工藝，使用環(huán)境影響小的固化劑，逐步降低生產環(huán)境負荷，推動產業(yè)升級轉型，對膠合板產業(yè)發(fā)展有著重要的意義。