【生物】2021潍坊康地恩生物科技有限公司酶制剂碳足迹及生命周期评价报告.pdf

1 酶制剂碳足迹及生命周期评价报告 委托方：潍坊康地恩生物科技有限公司 受托方：北京工商大学 2022 年 3 月 2 目录 酶制剂生命周期评价报告 . 3 摘要 3 1. 目标与范围 定义 4 1.1. 目标定义 . 4 1.1.1. 产品信息 4 1.1.2. 功能单位与基准流 4 1.1.3. 数据代表性 4 1.2. 范围定义 . 4 1.2.1. 系统边界 4 1.2.2. 取舍原则 6 1.2.3. 环境影响类型 6 1.2.4. 数据质量要求 7 1.2.5. 软件与数据库 7 2. 数据收集 8 2.1.酶制剂 . 8 （ 1） 过程基本信息 . 8 （ 2） 数据代表性 . 8 2.2.元明粉 . 9 3. 生命周期影响分析 9 3.1. LCA 结果 . 9 3.2. 过程累积贡献分析 . 10 3.2.1 单个过程的贡献分析 . 11 3.3. 清单数据灵敏度分析 . 12 4. 生命周期解释 13 4.1. 完整性说明 . 13 4.2. 数据质量评估结果 . 13 5. 数据适用范围 13 6. 结论与建议 13 3 酶制剂生命周期评价报告 摘要 本项目受潍坊康地恩生物科技有限公司委托，由北京工商大学完成。研究的 目的是以生命周期评价方法为基础，利用 eFootprint 在线生命周期评价（ LCA） 系统计算得到以葡萄糖等为原料的 酶制剂产品的碳足迹 2589kgCO2eq/t 产品 。 为了满足碳足迹第三方认证及与各相关方沟通的需要，本报告的功能单位定 义为 生产 1t 酶制剂 。系统边界为 “ 从摇篮到大门 ” 类型，即从资源开采到产品 出厂，主要包括 原料开采与购买 -产品生产过程。 报告中对生产酶制剂的不同过程比例的差别、各生产过程碳足迹比例做了对 比分析。从物质获取对碳足迹贡献来看 ，电力消耗过程对产品碳足迹的贡献最大， 其次是蒸汽消耗、原材料甲醇、玉米淀粉、氨水、轻质碳酸钙、葡萄糖、硫酸铵， 八者占 产品碳足迹的 99.13%。 研究过程中，数据质量被认为是最重要的考虑因素之一。本次数据收集和选 择的指导原则是：数据尽可能具有代表性，主要体现在生产商、技术、地域、时 间等方面。 酶制剂 生产生命周期主要过程活动数据来源于企业现场调研的初级数 据。大部分国内生产的大宗原材料的排放因子数据来源于 CLCD 数据库， 国外 生产的大宗原材料的排放因子数据来源于 Ecoinvent 3.1.0 数据库 。本研究所选用 的数据在国内外 LCA 研究中被高度认可和应用。 4 1. 目标与范围定义 1.1. 目标定义 1.1.1. 产品信息 本研究的研究对象为 ： 酶制剂，具体信息如下 ： 产品类别： 医药中间体、食品添加剂等 形状与形态：颗粒 /粉末 1.1.2. 功能单位与基准流 生产 1t 酶制剂。 1.1.3. 数据代表性 报告代表企业 LCA，时间、地理、技术代表性如下： （ 1） 时间代表性： 2021 （ 2） 地理代表性：中国 （ 3） 技术代表性，包括以下方面：  工艺设备： 发酵法  生产规模 : 17760.72t  主要原料： 葡糖糖、玉米淀粉、元明粉、氨水、轻质碳酸钙等  主要能耗： 电、蒸汽、天然气 1.2. 范围定义 1.2.1. 系统边界 本研究的系统边界为生命周期 -生产阶段 (从资源开采到产品出厂 )， 工艺流 程图： 5 图 1-1 酶制剂生产工艺流程图 保存的酶制剂菌种 活化培养 酶制剂一级种子 酶制剂二级种子 发酵 超滤浓缩 去菌体后清液 清液 浓缩酶液 分装 液 体酶成品 饲料添加剂 喷雾干燥 固体酶成品 喷雾干燥 酶粉 分装 保存的酶制剂菌种 酶制剂一级种子 酶制剂二级种子 发酵 发酵液 菌体 发酵液添加定量淀粉 6 LCA 模型图： 图 1-2 LCA 模型图 1.2.2. 取舍原则 本研究采用的取舍规则以各项原材料投入占产品重量或过程总投入的重量 比为依据。具体规则如下： 普通物料重量＜ 1%产品重量时，以及含稀贵或高纯成分的物料重量＜ 0.1% 产品重量时，可忽略该物料的上游生产数据；总共忽略的物料重量不超过 5%； 低价值废物作为原料，如粉煤灰、矿渣、秸秆、生活垃圾等，可忽略其上游 生产数据； 大多数情况下，生产设备、厂房、生活设施等可以忽略； 在选定环境 影响类型范围内的已知排放数据不应忽略 . 1.2.3. 环境影响类型 本研究选择 的 环境影响类型指标为气候变化 (Climate Change,GWP),即碳足 迹，进行了计算 。 表 1-1 环境影响类型指标 环境影响类型指标 影响类型指标单位 主要清单物质 7 气候变化 kg CO2 eq. CO2,CH4,N2O… 1.2.4. 数据质量要求 数据质量代表 LCA 研究的目标代表性与数据实际代表性之间的差异， 本报 告的数据质量评估方法采用 CLCD 方法 。 CLCD 方法 对模型中的消 耗与排放清单数据，从①清单数据来源与算法、 ②时间代表性、③地理代表性 、④技术代表性等四个方面进行评估，并对关联 背景数据库的消耗，评估其与上游背景过程匹配的不确定度。 完成清单不确定 度评估后 ， 采用 解析 公式法计算 不确定度传递与累积，得到 LCA 结果的不确定 度。 1.2.5. 软件与数据库 本研究采用 eFootprint 软件系统，建立了 酶制剂 生命周期模型，并计算得到 LCA 结果。 eFootprint 软件系统是由亿科环境科技有限公司研发的在线 LCA 分 析软件，支持全生命周期过程分析，并内置了中国生命周期基础数据库（ CLCD）、 欧盟 ELCD 数据库和瑞士的 Ecoinvent 数据库。 研究过程中用到的中国生命 周期基础数据库（ CLCD）是由亿科开发，基于 中国基础工业系统生命周期核心模型的行业平均数据库。 CLCD 数据库包括国内 主要能源、交通运输和基础原材料的清单数据集。 在 eFootprint 软件中建立的 酶制剂 LCA 模型，其生命周期过程使用的背景 数据来源见下表： 表 1-2 背景 数据来源表 清单名称 规格型号 所属过程 数据集名称 数据库名称 备注 芒硝 元明粉 芒硝 CLCD-China-ECER 0.8 芒硝 天然气 酶制剂 天然气（全国 平均） CLCD-China 0.9 天然气 水 酶制剂 自来水 CLCD-China 0.9 水 电力 酶制剂 华东电网电力 传输 CLCD-China 0.9 电力 葡萄糖 酶制剂 葡萄糖 CLCD-China 0.9 葡萄糖 8 甲醇 酶制剂 甲醇 CLCD-China-ECER 0.8 甲醇 玉米淀粉 酶制剂 maize starch Ecoinvent 3.1 玉米淀粉 氨水 酶制剂 ammonia, liquid Ecoinvent 3.1 氨水 轻质碳酸 钙 酶制剂 轻质碳酸钙 CLCD-China-EC ER 0.8 轻 质碳酸钙 硫酸铵 酶制剂 硫酸铵 CLCD-China-ECER 0.8 硫酸铵 蒸汽 酶制剂 蒸汽 CLCD-China 0.9 蒸汽 2. 数据收集 2.1.酶制剂 （ 1） 过程基本信息 过程名称：酶制剂 过程边界： 原材料采集 -酶制剂产品出门 （ 2） 数据代表性 主要数据来源：代表企业数据 企业名称： 潍坊康地恩生物科技有限公司 产地：中国 基准年： 2021 工艺设备： 发酵法 主要原料： 葡糖糖、玉米淀粉、元明粉、氨水、轻质碳酸钙等 主要能耗： 电、蒸汽、天然气 生产规模： 生产 1 吨酶制剂 表 2-1 过程清 单数据表 类型 清单名称 数量 单位 上游数据来源 产品 酶制剂 1 t -- 消耗 天然气 59.68 m3 CLCD-China 0.9.0 消耗 水 6.05 t CLCD-China 0.9.0 消耗 电力 1.604E+003 kWh CLCD-China 0.9.0 9 消耗 葡萄糖 0.059 t CLCD-China 0.9.0 消耗 甲醇 0.214 t CLCD-China-ECER 0.8.1 消耗 玉米淀粉 0.171 t Ecoinvent 3.1.0 消耗 稻壳粉 0.158 t 忽略 消耗 氨水 0.066 t Ecoinvent 3.1.0 消耗 元明粉 0.028 t 实景过程数据 消耗 轻质碳酸钙 0.104 t CLCD-China-ECER 0.8.1 消耗 硫酸铵 0.021 t CLCD-China-ECER 0.8.1 消耗 蒸汽 1.717 t CLCD-China 0.9.0 2.2.元明粉 （ 1） 过程基本信息 过程名称：元明粉 过程边界： 原材料开采 -元明粉 产品出门 （ 2） 数据代表性 主要数据来源：代表企业及供应链实际数据 表 2-3. 过程清单数据表 类型 清单名称 数量 单位 上游数据来源 用途 /排放原因 产品 元明粉 1 t -- 消耗 芒硝 1 kg CLCD-China-ECER 0.8.1 3. 生命周期影响分析 3.1. LCA结果 在 eFootprint 上建模计算得酶制剂 -酶制剂的 LCA 计算结果，计算指标分 为 GWP 、 PED 、 ADP 、 WU 、 AP 、 EP 、 POFP 表 3-1.酶制剂 LCA 结果 环境影响类型指标 影响类型指标单位 LCA 结果 GWP kg CO2 eq 2.589E+003 10 PED MJ 5.045E+004 ADP kg Sb eq 2.331 WU kg 1.818E+004 AP kg SO2 eq 11.313 EP kg PO43-eq 1.556 POFP kg NMVOC eq 2.162 3.2. 过程累积贡献分析 过程累积贡献是指该过程直接贡献及其所有上游过程的贡献（即原料消耗所 贡献）的累加值。由于过程通常是包含多条清单数据，所以过程贡献分析其实是 多项清单数据灵敏度的累积。环境评价指标 GWP（气候变化）即碳足迹结果如 表 3-2 所示。 表 3-2 酶制剂 LCA 累积贡献结果 由表中数值可知，对于全球气候变化（ GWP）的贡献最大的是电力的消耗， 过程名称 GWP (kg CO2 eq) 酶制剂 2.589E+003 电力 1.290E+003 电力 - 货车运输 17.997 蒸汽 372.354 天然气 3.786 甲醇 297.073 玉米淀粉 217.202 葡萄糖 83.103 氨水 138.055 元明粉 0.011 芒硝 0.011 轻质碳酸钙 125.391 硫酸铵 42.895 水 0.827 11 其次是蒸汽的消耗，接下来是原材料甲醇、 玉米淀粉、氨水、轻质碳酸钙和葡萄 糖的获取。 3.2.1 单个过程的贡献分析 以主要实景过程：酶制剂产品生产和全球气候变化指标 GWP 的柱状图、双 饼图和帕累托图为例。 图 3-1 酶制剂生产过程的 GWP 柱状图 图 3-2 酶制剂生产过程的 GWP 双饼图 12 图 3-3 酶制剂生产过程的 GWP 帕累托图 由图 3-1、 3-2、 3-3 可知，在酶制剂生产过程中，电力的消耗对 GWP 的贡 献最大，为 49.83%，贡献量第二的是蒸汽的消耗，为 14.38%，第三是原材料甲 醇的获取，贡献量为 11.48%， 第四是 玉米淀粉 ，为 8.39%，接下来是 氨水、轻 质碳酸钙、 葡萄糖 、硫酸铵 ，贡献量分别为 5.33%、 4.84%、 3.21%、 1.66%。其 余 原辅材料的贡献量均比较小。这与累计贡献的结果一致。 3.3. 清单数据灵敏度分析 清单数据灵敏度是指清单数据单位变化率引起的相应指标变化率。通过分析 清单数据对各指标的灵敏度，并配合改进潜力评估，从而辨识最有效的改进点。 表中罗列了 GWP (kg CO2 eq)灵敏度＞ 0.5%的清单数据。 表 3-3 清单数据灵敏度表 清单名称 所属过程 上游 数据 类型 GWP (kg CO2 eq) 酶制剂 电力 背景 AP 49.8% 酶制剂 蒸汽 背景 AP 14.3% 酶制剂 甲醇 背景 AP 11.4% 酶制剂 玉米淀粉 背景 AP 8.39% 酶制剂 氨水 背景 AP 5.33% 酶制剂 轻质碳酸钙 背景 AP 4.84% 13 由表可知，电力和蒸汽消耗的 GWP 值灵敏度位于第一和第 二，分别为 49.8% 和 14.3%，其次是甲醇、玉米淀粉、氨水和的背景 AP，分别为 11.4%、 8.39%和 5.33%。应从对生命周期影响大的进行改进，企业应开展绿色供应链管理， 完善 绿色供应链体系，进一步减少温室气体的排放。 4. 生命周期解释 4.1. 完整性说明 生命周期模型数据 模型中上游生产数据完整，无需补充。 4.2. 数据质量评估结果 由于葡萄糖背景数据的获取来源于 CLCD-China 0.9.0 数据库 ，暂不支持数 据质量评估，所以本报告未能在 eF 系统上完成对模型清单数据的不确定度评估。 5. 数据适用范围 本报告以生产 1t 酶制剂为功能单位，包含了从原材料获取到运输再到生产 的全部过程，数据主要来源于企业生产统计。 6. 结论与建议 通过以上分析可知 ， 酶制剂的 碳足迹为 2589 kgCO2eq/t 产品 。 酶制剂 生产生 命周期过程中，电力和蒸汽的消耗过程对其 GWP 贡献最大，电力消耗的贡献为 49.83%， 蒸汽消耗 的贡献率为 14.38%。甲醇、玉米淀粉、氨水和 轻质碳酸钙、 葡萄糖 、硫酸铵 ，贡献量分别为 11.48%、 8.39%、 5.33%、 4.84%、 3.21%、 1.66%。 为减小产品碳足迹，建议如下： 1、 酶制剂 产品生命周期内的 64.21%的 GWP 排放来源于能源消耗，因此应 合理安排电力及蒸汽使用情况，选取节能减排设备，提高机械的运行效率。 酶制剂 葡萄糖 背景 AP 3.21% 酶制剂 硫酸铵 背景 AP 1.65% 酶制剂 电力 - 货车运输 背景 AP 0.69% 14 2、 酶制剂产品生命周期内的 34.91%的 GWP 排放来源于原料 甲醇 、玉米淀 粉、氨水和 轻质碳酸钙、 葡萄糖 、硫酸铵的 获取，因此在原料绿色供应链的选择 上，应尽量选择能够提供绿色产品的企业，建立企业的绿色供应链，定期开展绿 色供应链评价。并要求上游供应链企业提供产品碳足迹报告，以提高 酶制剂 产品 的碳足迹数值准确度。 3、定期进行第三方生命周期评价工作。