J. Clean. Prod丨评估改善巴西牛仔裤环保生产性能的潜在替代品

论文内容

研究背景：

在传统棉花种植过程中，需要消耗大量的水、能源、杀虫剂和化肥，并占用大量土地，所有这些都会对环境和人类健康产生负面影响。纺织业对世界现代经济至关重要。2015年的估算表明，国际纺织品市场的业务总额达到 1.6 万亿美元。巴西是全球第二大牛仔布生产中心和第三大牛仔布消费市场，因此在这一背景下扮演着重要角色。牛仔布生产链会对环境产生重大影响，除了织物染色、印花和后整理的投入外，棉花种植过程中还会消耗农用化学品，以及水、热能和电能。这些特点，再加上市场态度的转变，即寻求更可持续的生产和消费模式，导致政府制定了限制性的环境和商业政策，促使纺织行业重新审视其供应链，以减少对周围环境的不利影响。

研究内容：

图1: 采用 "从摇篮到终点"的方法生产牛仔裤的产品系统

图 1 描述了所分析的产品系统。本文章考虑了牛仔裤生产所涉及的原材料、投入品和公用设施的生产周期。此外，还量化了既定 FU（1 条牛仔裤）的农业投入和工业公用事业消耗以及中间产品流。

图2:巴西裤装牛仔裤链生产的主要投入和产出

图3: 一条牛仔裤每个生产阶段的 CC 和 PED 影响。

图3 显示了 CC 和 PED 结果在供应链各环节的分布情况。裤子加工/整理阶段的 CC 排放量最高，占总影响的 51%，其次是纺织和棉花种植，分别占 21% 和 17%。在农业生产过程中，二氧化碳（CO2）的排放主要来自石灰化（359 克/单位）、处理操作（195 克/单位）、氮肥施用（50.5 克/单位）以及氮肥在土壤中降解产生的氧化亚氮（0.83 克/单位）。这些合计约占该阶段总排放量的 90%。

图4: 美国不同牛仔裤生产阶段的主要投入和产出

图4显示了一条标准牛仔裤生产周期各阶段的综合 LCI（S2-S5），其中考虑了这些做法在美国的特点和特殊性。从美国进口棉纱（S2 和 S3）并没有带来预期的改善。在这两种情况下，CC 和 PED 的影响都比巴西完全发展的对应方案（基准和S1）增加了。在CC方面，所有温室气体排放的增加可归因于三个因素：(i) 与巴西相比，美国的化肥消耗量和棉花种植机械化程度更高；(ii) 美国电网以化石能源为主；(iii) 纱线从位于得克萨斯州和佐治亚州的纺纱厂运往位于Americana (SP) 的纺织厂。

在美国生产的裤子使用天然气作为热源（S4）时，与相应的情景（基准和S2）相比，整个系列的 CC 表现最差。美国电网产生了 12.9 千克二氧化碳当量/单位，约占S4对CC影响总量的75%。这一数量几乎包括了使用煤炭（76%）和天然气（16%）的热电发电生命周期内产生的所有二氧化碳排放量。供应 S4 热需求的平均技术模式对该类别的影响（1.84 千克 CO2eq/FU）比巴西的做法（基准）高出12%。

研究结论：

本研究通过应用生命周期分析评估了巴西牛仔裤生产的环境和能源绩效。在这些条件下，与生产一条裤子相关的气候变化（CC）和一次能源需求（PED）影响分别为 7.86 千克二氧化碳当量和 124 兆焦耳。诊断结果显示，棉花种植过程中的二氧化碳排放（施用石灰和机械化）和一氧化二氮排放（生产和使用氮肥），以及甲烷和二氧化碳排放（天然气加工和燃烧，为纺织和整理提供热量）是主要的气候变化前体。此外，使用天然气供热及其与 BR 电网的关系也极大地影响了系统在 PED 方面的性能。

为提高性能，提出了从美国进口棉花、纱线甚至裤子本身，以及用天然气替代木材的方案。将这些结果与目前的安排（基准）进行比较，发现在巴西生产的以木材为热源的裤子对二氧化碳的影响最小（4.44 千克二氧化碳当量）。相反，基线方案由于降低了PED率，对能源的影响仍然最小。

转自：“农科学术圈”微信公众号

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