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随着化石燃料的日益枯竭、全球温室气体减排的环境压力日益增加,燃料乙醇作为一种可能的低排放的新能源,其研究越来越受到国际的关注。但是,相对于传统汽油,燃料乙醇是否能够减少温室气体排放却一直存在争议。目前关于燃料乙醇生命周期温室气体排放的研究多集中于生产链的下游和部分的上游阶段,存在截断误差。国外已经开始使用投入产出的方法对燃料乙醇进行生命周期评价,但我国的研究相对比较落后,核算模型和排放系数大多参考国外已有的研究,并不能反映我国燃料乙醇温室气体排放的实际水平。因此,完善我国燃料乙醇生命周期评价的理论和方法,构建符合我国实际情况的燃料乙醇生命周期温室气体排放核算模型,对于我国温室气体减排工作的开展、新能源政策的制定具有重要的理论和指导意义。
本研究基于中国2007年经济投入产出生命周期评价(EIO-LCA)模型和过程生命周期评价(PLCA)模型构建了混合生命周期评价模型。该模型吸收了PLCA和EIO-LCA的优点,并使用中国的投入产出表和排放数据,能够全面的反映中国燃料乙醇温室气体排放的真实水平。利用构建的模型计算了四种路线燃料乙醇的生命周期温室气体排放量,详细探讨了燃料乙醇生命周期各阶段的直接和间接温室气体排放,并将间接排放分解到生产链的43个部门,分析了各部门对温室气体排放的贡献率和原因。最后讨论了我国燃料乙醇的发展趋势以及可能出现的问题,提出了相应的政策建议和改进措施。
结合PLCA和EIO-LCA的混合方法是温室气体核算在方法论上的探索,对其他产品的生命周期温室气体排放核算也有一定的借鉴意义。
研究结果表明:
(1)四种路线的燃料乙醇减排效果并不明显,玉米乙醇的生命周期温室气体排放量最高,减排效果为负。燃料乙醇的生命周期温室气体排放中,直接和间接排放都占有很大比例,因此不能忽略间接排放的影响,全面核算和分析间接排放有重要的意义。
(2)燃料乙醇生命周期的直接温室气体排放主要来自燃料燃烧和乙醇生产阶段,间接温室气体排放则主要来自原料种植和乙醇生产阶段。另外,直接和间接温室气体排放的主要来源相同:一是原料种植阶段投入的化肥农药,二是乙醇生产阶段投入的煤。
(3)相对于同类研究,本研究结果偏高,主要原因是使用了混合方法,全面计算了上游阶段的间接排放,避免了PLCA方法中存在的截断误差。
(4)对于我国燃料乙醇的管理,应该从控制第一代燃料乙醇的发展、提高现有燃料乙醇的温室气体减排效益和加快第二代燃料乙醇的研发等方面进行引导和调控。