涤纶纺织品的碳足迹评估与低碳措施

摘要

产品碳足迹是指某个产品在整个生命周期内的各种温室气体的(GHG)排放，即从原材料生产一直到生产(或提供服务)、分销、使用和处置/再生利用等所有阶段的GHG排放。GHG包括二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氮氧化物(N2O)、氢氟碳化物(HFC)和全氟化碳(PFC)等。C02e表示二氧化碳当量，是衡量所有温室气体的全球增温潜势的一个计量单位。与碳排放密切相关的气候变化在全球范围引起广泛关注，产品生产和消费对环境的影响随之备受重视。通过产品碳足迹，可使人们全面了解产品在生命周期内各阶段的碳排放，利于采取低碳控制措施，引导低碳消费行为。纺织品的生命周期长、生产环节复杂，故碳足迹不易评估。本课题对涤纶长丝织物进行碳足迹评价，以期对纺织品的碳足迹评价和低碳化有所帮助。
　　 本课题根据《BS EN ISO14040》从“摇篮到大门”的定义和《PAS2050规范使用指南》推荐的产品碳足迹评价方法，初步建立了纺织品碳足迹评价模型。通过GaBi Education4生命周期评价(LCA)软件，以涤纶长丝织物为对象，计算它从“摇篮到大门”即从原油开采到出印染厂大门这一生命周期阶段的碳足迹。经分析确定了对涤纶长丝织物碳排放影响较大的关键环节和重要因素，并针对这些关键环节或重要因素提出了一些低碳建议，并对这些低碳建议采用简单的评价模型进行了量化评估。
　　 本课题建立的评估模型包括研究对象的确定、产品生命周期过程图的绘制、数据的收集和碳足迹的计算四个部分。以100kg涤纶长丝织物为功能单位，根据GaBi Education4生命周期评估软件的计算步骤，将涤纶纺织品从原油开采到出印染厂大门这一生命周期阶段分解成六个主要过程：乙烯的生产、乙二醇的生产、对二甲苯的生产、对苯二甲酸的生产、聚酯长丝的生产、织造和印染加工。在这六个主要过程中又包含了若干个小的生产过程，主要是每个阶段的所耗的水电等的生产过程。
　　 按照上述模型，通过GaBi Education4生命周期评估软件计算得出，从原油开采到出印染厂大门，100kg聚酯长丝织物的碳足迹为2570，10kg CO2e。其中乙烯生产阶段的碳排量为53.29kg CO2e，乙二醇生产阶段的碳排放量为36.96kg CO2e，对二甲苯生产阶段的碳排量为27.14kgCO2e，对苯二甲酸生产阶段的碳排放量为103.09kgCO2e，聚酯长丝生产阶段的碳排放量为696.llkg CO2e，织造和印染加工过程中的碳排放量为1654.4kgCO2e。经分析，在设定的生命周期范围内，印染加工的碳排放对涤纶织物碳足迹影响最大，占碳排放总量的64.4％，其中蒸汽生产碳排放对印染加工的碳排放贡献了67.3%，因此蒸汽生产是印染加工低碳控制的关键因素。此外，电力生产占了总碳排放的14.3%，是低碳控制的另一重要因素。
　　 根据上述分析，本课题从能源和工艺两方面探讨了涤纶长丝织物生产加工的低碳措施。能源方面，设计了两个简单的计算模型来定量评估改变能源利用方式前后蒸汽生产和电力生产碳足迹的变化。经计算发现，将生产蒸汽所用的煤改为天然气后，生产100kg涤纶纺织品的碳排放降低772.19kgCO2e，降低了原来的62.8%；将电力生产由火力发电改为风能发电后，在发电量相同的情况下，燃烧煤发电的碳足迹为277.8 kgCO2e，以风能发电的碳足迹2.588kgCO2e，降低了原来的99%。工艺方面，由于涤纶织物的染色目前仍然以高温高压染色为主，这是一个高耗能高碳排的传统染色工艺，因此本课题就具有低碳潜势的涤纶染色工艺进行了碳足迹评估。经紫外激光改性后的涤纶织物可使接下来的染色温度降低，所用的染化料减少，具有一定的低碳潜势。经碳足迹计算发现，在K/S值相近和染色牢度变化不大的前提下，激光未改性织物的染色工艺碳排放量为11.47kgCO2e，而激光改性织物的染色工艺碳排放为14.48 kgCO2e。显然，后者碳排放大于前者，与预期结果相反。然而，这并不能否定激光改性涤纶织物的低碳潜势，因为在实验室条件下处理的织物量很小，但激光设备耗电量却很大。若在工业生产条件下可提高激光器的加工功率，那么单位质量产品的耗电量就会有较大幅度的降低，即在工业生产条件下很可能具有低碳潜势和较低的环境影响。