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生命周期评估对绿色化学的影响随着全球环境问题的加剧，人们对绿色化学的需求越来越迫切。
绿色化学是以环保和可持续为目标的化学，在生产和使用过程中尽可能减少对环境的影响。
而要实现绿色化学的目标，生命周期评估是不可或缺的一环。
一、生命周期评估的基本概念和作用生命周期评估（Life Cycle Assessment, LCA）是一种系统分析方法，用以衡量一个产品或服务在从原材料采购到制造、使用和废弃处理等全过程中的环境影响。
生命周期评估可以包括三个阶段：生命周期发明阶段、生命周期执行阶段和生命周期解释阶段。
生命周期发明阶段主要是确定生命周期的范围、目的以及评估对象的具体情况。
生命周期执行阶段则是数据采集、处理和分析的过程，主要是评估对象在整个生命周期内造成的环境影响。
生命周期解释阶段则是对结果的进一步分析和说明，并提出相应的改进措施。
生命周期评估的作用主要是帮助制定政策、指导消费和生产行为，以促进可持续发展。
它可以帮助企业了解产品或服务的环境影响，从而制定环保策略、节约能源、减少污染等。
同时，它也帮助消费者比较产品的环境性能，从而选择更环保的产品或服务。
另外，生命周期评估还可以帮助国际组织定制国际标准和认证体系，以加速环境保护的进程。
二、生命周期评估对绿色化学的影响生命周期评估对绿色化学的影响主要表现在以下几个方面：1. 绿色化学的设计和开发生命周期评估可以帮助绿色化学品的设计和开发阶段，确定和优化产品的生命周期，尽可能减少对环境的影响。
例如，在制定清洁生产计划时，可以通过生命周期评估确定污染物的来源和去向，从而确定优化生产过程和控制排放的方案。
2. 与传统化学品的比较生命周期评估可以将绿色化学品与传统化学品进行比较，从而帮助人们更好地了解绿色化学品的独特环保性能。
例如，将生物基聚合物与石化基聚合物进行比较，可以发现前者在生命周期总影响指数（Overall Life Cycle Impact, OLCI）的值上，远远低于后者。
生物质能源的生命周期评估能源，作为现代社会运转的基石，其来源和利用方式一直备受关注。
在众多能源选项中，生物质能源以其独特的特点逐渐崭露头角。
然而，要全面了解生物质能源的价值和影响，就需要进行生命周期评估。
所谓生物质能源，简单来说，就是通过生物材料获取的能源，比如木材、农作物废弃物、藻类等等。
这些生物材料在生长过程中吸收二氧化碳，通过一定的技术手段转化为可用的能源形式，如生物柴油、生物乙醇、生物质发电等。
生命周期评估是一种用于评估产品或服务从原材料获取、生产、使用到最终处置整个生命周期中对环境影响的方法。
对于生物质能源，这个评估过程尤为重要，因为它能够揭示其在能源供应和环境保护方面的真实表现。
首先，从原材料的获取阶段来看。
生物质能源的原材料来源广泛，这是其一大优势。
农作物废弃物，如秸秆，以往可能被随意焚烧，不仅浪费资源，还造成环境污染。
将其用于生物质能源的生产，既解决了废弃物处理的问题，又提供了能源。
然而，这也并非毫无挑战。
如果大规模收集这些原材料，可能需要消耗一定的能源和资源，比如运输过程中的燃油消耗。
在生产阶段，生物质能源的转化技术多种多样。
但不同的技术在能源效率和环境影响方面存在差异。
例如，一些传统的生物质转化方法可能会产生较多的废水和废气，需要进行严格的处理，否则会对环境造成污染。
而新型的生物技术，虽然在环保方面表现较好，但往往成本较高，技术成熟度还有待提高。
在使用阶段，生物质能源通常被认为是相对清洁的能源。
与传统的化石能源相比，燃烧生物质能源产生的污染物如二氧化硫、氮氧化物等相对较少。
这对于改善空气质量、减少酸雨等环境问题具有积极意义。
但需要注意的是，生物质能源的能量密度一般较低，可能需要更大的存储空间和更频繁的补充。
最后是处置阶段。
生物质能源在使用后的废弃物相对较少，且大部分可以进行自然降解或回收利用。
但如果处理不当，仍然可能对土壤和水体造成一定的影响。
此外，生物质能源的生命周期评估还需要考虑土地利用的变化。
生物质能的环境影响与评估方法随着全球能源需求的不断增长和对环境保护的日益重视，生物质能作为一种可再生能源，受到了广泛的关注和研究。
生物质能是指通过生物质材料（如木材、农作物残渣、动物粪便等）转化而来的能源，包括生物燃料（如生物乙醇、生物柴油）、生物质发电和生物质供热等形式。
然而，与其他能源一样，生物质能的开发和利用也会对环境产生一定的影响。
因此，准确评估生物质能的环境影响对于制定可持续的能源政策和发展战略至关重要。
一、生物质能对环境的积极影响（一）减少温室气体排放生物质能的使用可以在一定程度上减少温室气体的排放。
与化石燃料相比，生物质在生长过程中通过光合作用吸收二氧化碳，并将其固定在植物体内。
当生物质被转化为能源并燃烧时，所释放的二氧化碳量与生长过程中吸收的大致相等，因此在整个生命周期内，生物质能的温室气体净排放量相对较低。
这对于缓解全球气候变化具有重要意义。
（二）促进资源循环利用生物质能的原料通常来自农业、林业和畜牧业等领域的废弃物，如农作物秸秆、木屑、动物粪便等。
将这些废弃物转化为能源，不仅可以减少废弃物的堆积和污染，还能够实现资源的循环利用，提高资源的利用效率。
（三）改善空气质量生物质能的燃烧过程相对较为清洁，产生的污染物（如二氧化硫、氮氧化物和颗粒物）较少。
特别是与煤炭等高污染燃料相比，生物质能的使用可以显著改善当地的空气质量，减少呼吸道疾病和其他健康问题的发生。
（四）促进农村经济发展生物质能的开发和利用可以为农村地区提供新的经济增长点。
例如，建设生物质发电厂可以创造就业机会，增加农民的收入。
同时，生物质能的生产和销售也可以带动相关产业的发展，促进农村经济的多元化。
二、生物质能对环境的潜在负面影响（一）土地资源竞争大规模发展生物质能可能会导致土地资源的竞争。
如果为了生产生物质能源而大量开垦土地，可能会影响粮食生产、森林保护和生物多样性。
特别是在一些土地资源稀缺的地区，这种竞争可能会加剧土地利用的矛盾。
生物质能的环境影响与评估在当今世界，能源问题一直是人们关注的焦点。
随着传统化石能源的逐渐枯竭以及其对环境造成的巨大压力，寻找和利用可再生能源成为了全球的共同任务。
生物质能作为一种重要的可再生能源，其来源广泛，包括农作物秸秆、林业废弃物、城市垃圾、动物粪便等。
然而，就像任何能源形式一样，生物质能的利用也并非毫无影响，对其进行全面的环境影响评估至关重要。
生物质能的利用方式多种多样，常见的有生物质燃烧发电、生物燃料制取（如生物乙醇、生物柴油）以及生物质气化等。
这些利用方式在为我们提供能源的同时，也带来了一系列的环境影响。
首先，我们来看看生物质燃烧发电。
这种方式在一定程度上可以减少对煤炭等化石燃料的依赖，但燃烧过程中仍会产生一些污染物。
例如，会排放出颗粒物、二氧化硫、氮氧化物等。
虽然相较于煤炭燃烧，其污染物的排放量可能相对较少，但如果大规模、不合理地燃烧生物质，同样会对空气质量造成不良影响，进而可能导致雾霾天气的增加，对人体健康和生态系统产生危害。
在生物燃料制取方面，虽然它们被视为较为清洁的能源替代品，但生产过程并非完全“绿色”。
以生物乙醇为例，其生产通常依赖于大量的农作物，如玉米、甘蔗等。
这可能会引发一些问题，比如土地资源的竞争。
为了种植用于生产生物乙醇的作物，可能会导致粮食种植面积的减少，从而影响粮食供应和价格稳定。
此外，大规模的单一作物种植还可能导致土壤侵蚀、生物多样性减少等生态问题。
生物质气化是另一种常见的生物质能利用方式。
通过气化过程将生物质转化为可燃气体，但这个过程中也可能会产生一些微量的有害气体，如一氧化碳、甲烷等。
如果气体泄漏或排放控制不当，也会对环境造成一定的危害。
然而，我们不能仅仅看到生物质能利用带来的负面环境影响，还应该看到其积极的一面。
生物质能的利用在很大程度上可以减少温室气体的排放。
因为生物质在生长过程中通过光合作用吸收二氧化碳，当它们被作为能源利用时，所排放的二氧化碳可以被视为是之前吸收的“重新释放”，从整个生命周期来看，有助于实现碳的平衡。
生物质能源的生态环境影响与可持续性评估生物质能源作为一种可再生能源，不仅可以替代传统的化石能源，还可以有效减少温室气体的排放。
然而，在推广和应用生物质能源的过程中，我们也要考虑其生态环境影响及可持续性评估，以确保生物质能源的可持续发展。
一、生物质能源对生态环境的影响1. 土地利用：生物质能源的生产需要大量的土地资源。
在种植生物质能源原料的过程中，需要大面积的农田或林地，对土地的占用存在一定压力。
合理规划土地利用，避免过度开发对生态环境的破坏，是推广生物质能源的重要课题。
2. 水资源利用：生物质能源的生产需要大量的水资源。
种植生物质能源原料的农田或林地需要灌溉，而生物质能源的加工过程也需要水资源进行冷却等。
合理利用水资源，确保生物质能源产业的可持续发展与当地水资源供给的平衡是关键。
3. 生物多样性：种植大面积的生物质能源原料可能会对当地生物多样性产生负面影响。
为避免破坏生态系统，我们需要考虑物种选择、保护区的建设等因素，以保护生物多样性，实现生物质能源的可持续发展。
二、生物质能源的可持续性评估1. 温室气体排放：生物质能源作为一种低碳能源，其温室气体排放量较传统化石能源较低。
通过对生物质能源生产过程中温室气体排放的准确测算，可以评估其对减缓气候变化的贡献程度。
2. 能源生命周期：评估生物质能源的可持续性还需要考虑其整个能源生命周期，包括生产、加工、运输和利用等环节。
通过全面的能源生命周期分析，可以综合评估生物质能源在不同环节的环境影响，为制定科学的政策和管理措施提供依据。
3.资源利用效率：评估生物质能源的可持续性还需要考虑其资源利用效率。
生物质能源生产过程中应该尽量减少资源的浪费，提高能源生产过程的效益，以提高可持续性评估的分值。
4. 社会经济效益：除了环境影响外，生物质能源的可持续性评估还需要综合考虑其社会经济效益。
例如，生物质能源产业的发展可能带动当地经济增长和就业机会。
通过综合评估社会经济效益，可以为生物质能源产业的可持续发展提供指导。
年产10000吨生物柴油环评分析(简要稿)年产10000吨生物柴油环评分析(简要稿)4.2.3 脂肪酸甲酯（生物柴油）生产线4.2.3.1 概述生物柴油是指植物油与甲醇进行酯交换反应产生的脂肪酸甲酯，是一种洁净的生物燃料，也称之为“再生燃油”，用作柴油机燃料。
生物柴油作为一种清洁的可再生能源，已经在世界范围内形成了可再生能源领域的研究开发热潮，生物柴油在欧美等发达国家已经是市场普遍接受的实用产品。
目前，我国在生物柴油新能源领域技术和产业化才刚刚起步，石油资源的减少和原油涨价给生物柴油带来发展机遇。
在不久的将来，生物柴油必定能够在我国能够形成一个巨大的可再生能源产业。
拟建项目以精炼植物油的直接酯交换反应为基础连续生产生物柴油，设计生产能力10000t/a 。
其主要反应原理如下所示：4.2.3.2 主要原料消耗表4-27 脂肪酸甲酯（生物柴油）主要原材料消耗序号 物料名称 规格消耗指标(kg/t) 年用量 备注1精炼植物油1000.5 10005t 2 盐酸36%12120tCH 2-O-CO-R CH-O-CO-R CH 2-O-CO-R CH 3OH 3-O-CO-RCH 2-OHCH-OH CH 2-OH +33+催化剂三甘油脂甲醇脂肪酸甲酯（生物 柴 油）甘油3 甲醇钠30%甲醇溶液16.7 167t4 甲醇含水≤0.15%98.3 983t5 烧碱50%溶液1.5 15t6 柠檬酸单水合物0.7 7t7 工艺水 4 40t8 蒸汽300 30000t主要原料为废弃餐饮油，其主要质量指标如表4-28示。
表4-28 原料油脂的主要质量指标序号参数名称单位限值1 游离脂肪酸% ≤0.12 含水量和杂质% ≤23 过氧化值≤104 蜡mg/kg ≤505 磷mg/kg ≤10 7 分子量g/mol ≤8808 温度℃高于熔点15℃4.2.3.3 主要生产设备该生产线含甲酯/甘油酯交换、甲酯/甘油分离、甲酯提纯、甲醇精馏回收、甘油提纯处理以及尾气收集和处理单元。
生物柴油环境影响生命周期评价摘要：采用生命周期评价方法(LCA)，评估了生物柴油项目对环境的影响。
统计了以菜籽油、地沟油为原料的生物柴油全生命周期(包括作物的种植、收获、运输、预处理，以及生物柴油的生产和配送和消费)的各种污染物排放。
结果表明：生物柴油全生命周期中，CO2排放量低于石化柴油，HC、CO排放量与石化柴油接近，NOx、可吸入微粒排放量略高于石化柴油，SO2排放量远高于石化柴油。
生物柴油排放的SO2主要发生在种植和生产环节，其他气体污染物排放主要在车辆使用阶段。
这几种作物的生物柴油全生命周期排放的液体和固体废弃物远高于石化柴油。
因此，需要开发新品种油料植物。
关键词：生物柴油；生命周期评价方法（LCA）；污染物1前言利用取之不尽、用之不竭的可再生资源生产燃料和大宗有机化工产品是绿色化学实现可持续发展的重要方向[1]从植物油生产的柴油称为生物柴油(Biodiesel)，它是一种长链脂肪酸的单烷基酯天然油脂多由直链脂肪酸的甘油三酯组成，与甲醇酯交换后，分子量降至与柴油相近，且具有接近于柴油的性能。
从植物油生产的生物柴油不含硫和芳烃，十六烷值高，并且润滑性能好，所以是一种优质清洁柴油[2~4]这些长链脂肪酸单烷基酯可生物降解，闪点高，无毒，挥发性有机物(VOC)含量低，具有优良的润滑性能和溶解性，也是制造可生物降解的具有高附加值的精细化工产品原料生物柴油作为一种可再生的液态车用燃料。
与化石柴油相比，其排气管的污染物排放大大减少，但生物柴油在使用阶段的清洁性，并不代表这种产品一定是环境友好的。
需用生命周期评价方法(LCA)对生物柴油从种植到使用全过程进行分析。
2系统边界与评价指标生命周期从油菜和麻疯树的种植、地沟油收集开始，经过油料作物果实的收集与运输，原料油生产(榨油过程)，生物柴油生产和分配，直至生物柴油燃烧使用结束。
任何子过程由于物质、能量的使用，人类活动的参与，都会向环境排放一定量的污染物。
对3万t·a-1生物柴油项目进行生命周期污染物排放分析，结果以1t生物柴油对应的排放量表示。
本文所考虑排放的污染物既包括各环节直接排放的污染物，又包括由于化肥、甲醇等的使用及燃煤、电力等能源消耗间接排放的污染物。
生物柴油LCA污染物排放示意如图1所示。
图1生物柴油生命周期污染物排放示意图2环境影响评价基础数据生物柴油LCA环境影响的基础数据包括植物光合作用的固碳量、生物柴油LCA各环节的直接环境排放以及由于化肥、甲醇、电力生产和燃煤使用间接向环境排放的污染物。
生物柴油LCA过程燃煤消耗是由种植环节化肥生产，生产环节中低压蒸汽、循环水、软化水等耗能工质生产，甲醇生产引起的。
电力消耗主要是由于种植环节植物的灌溉、麻疯树果和油菜籽的压榨、生物柴油生产用电和生物柴油配送时加油站用电引起的。
2．1植物光合作用固碳分析生物柴油生命周期排放的CO2，需考虑植物生长期间通过光合作用吸收的CO2，耕地固碳速率0.45~2 t·a-1·hm-2[5]。
根据油菜籽单位面积产量(2.21 t·hm-2)、出油率(35.7%)和油中的碳元素含量(69%)计算可知，油菜籽固定碳量为0.54t·a-1·hm-2。
油菜植物体较轻，本文设定油菜植物体固定碳量为0.20 t·a-1·hm-2，油菜固定碳量0·74 t·a-1·hm-2。
据四川省麻疯树生物柴油原料林基地提供的数据，麻疯树基地成林后麻疯树果实产量为1.65~5·85 t·a-1·hm-2。
麻疯树果实和植物活体两部分固定碳量为1.18~3.08 t·a-1·hm-2。
文本设定麻疯树固定碳量为2.62 t·a-1·hm-2。
2.2 石化柴油生产过程污染物排放石化柴油全生命周期包括石油开采、原油运输、炼油和柴油使用，石化柴油的污染物主要来自加工和使用过程。
原油以管道运输为主，对环境影响不大，本文忽略原油开采的环境排放。
炼油向环境排放的污染物包括废气、废液和固体废物。
炼油企业加工1 t原油排放0.2 t废水，废水中化学需氧量(COD)、生物需氧量(BOD)、氨氮、挥发酚、氰化物、硫化物、悬浮物(SS)浓度分别为50、10、5、0.5、0.5、0.5、1mg·L-1[6]。
根据中国石油四川1 000万t·a-1炼油项目的环评说明，炼油企业生产1t柴油排放的HC、CO、可吸入微粒(PM10)、NOx、SOx和CO2分别为5.768×10-5、6.947×10-4、2.702×10-4、1.729×10-3、1.239×10-3、0.682t。
石油炼制业在生产过程中，有多种固体废弃物产生，种类多，危险性大。
几乎所有装置都或多或少地产生固体废弃物，常见的炼油工业固体废弃物主要有废酸渣、废碱渣、罐底泥、各种废催化剂及污水处理场“三渣”等。
炼油项目的工业固体废物排放系数为8.288×10-4，综合利用系数为2.822×10-4，送污泥焚烧炉焚烧系数为3.448×10-4，送危废中心处理系数为1.709×10-4，送石化基地的一般固体废物系数为3.084×10-5。
2.3直接环境影响基础数据2.3.1种植环节种植环节的直接环境影响是施用化肥造成土壤、大气和水源的污染。
目前，中国氮肥当季利用率仅为30%~35%，所施氮肥的一半在其被作物吸收之前就以气体形态扩散到大气中或从排水沟渠流失，造成土壤、地下水、地表水和空气的污染；磷肥利用率仅为10%~20%；钾肥利用率为35%~50%。
由于化肥使用阶段对土地、空气和水源造成的直接环境影响尚难于准确测算，本文仅考虑化肥生产引起的间接环境影响。
2.3.2榨油环节麻疯树果实含油率约35.29%，用其榨油生产原料油时，产生的固体残渣可作为农药、饲料或是肥料。
以麻疯树果为原料生产3万t生物柴油，可副产4.63万t麻疯树油渣，用作优良的有机肥。
油菜籽的出油率一般在27%~43%之间。
以油菜籽为原料生产3万t生物柴油，副产菜籽油饼4.85万t，可用作优良饲料和肥料。
榨油环节的副产物都可以加以利用，该环节不直接向环境排放污染物。
2.3.3生产环节生物柴油生产环节直接排放的气、液、固污染物参考上海中生化能源科技有限公司年产15万t生物柴油建设项目的环境影响报告中的数据。
生物柴油生产环节排放的废水包括工艺废水、公用工程废水、环保工程废水和生活废水，废水为有机废水和清净下水二类，废水排放量为0.16 m3·t-1生物柴油。
废水中COD、甲醇、SS、动植物油、氨氮的排放浓度标准分别为120、10、30、15、10mg·L-1。
由于以地沟油为原料生产生物柴油时原料需要预处理，其废水量排放量大于麻疯树油和菜籽油为原料生产生物柴油的废水排放量。
在前处理车间产生的原料油脚量、废水处理装置产生的剩余污泥、隔油池污油(含水10%)、生活设施产生的生活垃圾的质量与生产的生物柴油质量之比分别为0.015、3.73×10-4、9.33×10-6、1.50×10-4t·t-1。
生产环节废气中甲醇、SO、NOx、烟尘和NMHC的排放标准2分别为202、500、400、300、4mg·m-3。
2.3.4收集运输环节和配送环节燃油的消耗包括原材料收集运输、生物柴油配送。
收集运输和配送环节向环境排放的污染物主要是指柴油在使用时从排气管中排放的污染物。
燃油使用过程对环境的污染分为运输过程泄漏造成的污染(泄漏率为0.5%)和燃油在排气管中燃烧引起的污染。
葛蕴珊等[7]以4102QBZ增压柴油机为试验用发动机测得的2种柴油燃烧排放如表1所示。
除此之外，石化柴油燃烧排放的可挥发有机物(VOC)、SOx分别为0.0271、0.585 g·L-1[8]。
表1 柴油机排气污染物测量结果2.4间接环境影响基础数据2.4.1能源消耗引起的环境排放生物柴油LCA过程消耗的能源主要有燃煤、运输燃油和电力。
根据国内公布的统计数据，燃烧1 kg标准煤排放的CO2、SO2、NOx、PM10、CO、HC质量分别为2.5、0.02、0.009、0.002、0.00109、0.00109kg[9]。
我国电力生产以煤电为主。
参考联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)提供的数据测算，燃煤发电排放的CO2、CH4和N2O分别为1.077g·(Wh)-1、10.67μg·(Wh)-1、0.16mg·(Wh)-1。
根据国家环保总局编制的《工业污染物产生和排放系数手册》提供的数据，燃煤发电量为1kWh排放烟尘8.21g、冲灰渣水稀浆2.445kg及浓浆0.697 kg。
2.4.2化肥生产的环境排放氮、磷、钾肥生产过程气体污染物排放数据[10]如表2所示。
表2 化肥生产过程气体污染物排放数据生产1t普钙产生0.3 m3废水，废水中COD、SS、氟化物、总磷、总氮、氨氮的浓度分别为60、80、20、20、15、10 mg·L-1[11]。
大型合成尿素生产厂生产1t尿素排放10m3废水，废水中COD、SS、氰化物、氨氮、石油类、挥发酚、硫化物的浓度分别为150、70、0.3、60、10.0、0.20、1.0 mg·L-1[12][。
2.4.3甲醇生产的环境排放生产生物柴油需用甲醇进行酯交换反应，甲醇消耗会引起间接污染物排放。
生产1t甲醇的废水排放量为0.6t，达到排放标准的废水中COD、BOD、NH3-N、SS、Ca2+的浓度分别为150、30、25、150、235 mg·L-1[13]。
甲醇生产排放的固体废弃物主要为废甲醇合成催化剂，排放量约为4~18kg·t-1甲醇。
根据中海石油化学股份有限公司日产4kt甲醇建设项目环境影响公示信息，拟建项目废气排放总量为5.24×109m3·a-1，其中SO2、NOx、烟尘的排放量分别为31.1、628.86、31.3 t·a-1。
生产1t甲醇消耗电力595kWh[14]、除电力外的其他公用工程每1t甲醇折算标煤为0.08 kg标煤。
根据电力生产及燃煤燃烧的污染物排放数据，得到甲醇生产过程由于公用工程使用间接排放的污染物。
综合考察转化炉排放的废气、使用电力排放的废气和燃煤燃烧排放的废气可知，生产1kg甲醇向大气中排放的CO、PM10、NOx、SOx、HC、烟尘、CO2的量分别为3.98×10-4、3.11×10-4、1.20×10-3、7.81×10-3、4.45×10-3、14.9×10-3、0·921 kg。
