后记:本文已有姐妹篇,参见 LCA如何模拟end of life 今天无意间看到美国一家LCA(life cycle assessment)公司的网站上的一个视频,讲的是如何做recycling LCA。视频做的很好,旁白加动画,虽然我仍然没有完全看懂,但还是推荐一下。实际上,这个视频里面的核心内容就是关于recycling的burden allocation以及credit(信贷?加分?),再往深一步,又回到了attributional consequential LCA。 http://www.earthshift.com/downloads/Videos/Four_Recycling_Models/player.html 下文是我的理解与感想,欢迎拍砖。 有意思的是,该视频强调了 环保行为的驱动力(driving force) 。也就是说,你做LCA可以有很多allocation的方法,但是不同的allocation可能导致不同的驱动力, 作为LCA practitioner,需要发掘最能激发人们的环保行为的建模方式(understand the behavior that the recycling model driveswill help you choose the model that move your company towards sustainability). 注:关于如何模拟回收行为,本视频一共介绍了四种方法,下文介绍的是economic allocation方法。另外,此公司名为earthshift,是PE International在北美的合作伙伴,怪不得这么专业呢。 举该视频中的一个例子而言,如果有个厂家1生产某种铝制品,最终经回收生成回收铝,厂家2购买此回收铝生产另一种铝制品,如果对厂家1和2都采用economic allocation + credit,即相当于告诉厂家1,如果你购买100吨原生铝,然后回收其中的60吨,由于回收铝的价格较高(假定为原生铝的0.5倍?),那么你将获得的credit = 60×0.5×每生产1吨原生铝的环境负荷,显然,对厂家1而言,在其他条件不变的情况下,回收率越高所获得的credit越高,因此厂家1应该会很愿意提高回收率。但对厂家2而言,驱动力可能没有那么大,因为如果它购买厂家1的60吨回收铝,则它需负担60×0.5×每生产1吨原生铝的环境负荷,如果购买的是60吨原生铝,则需负担60×每生产1吨原生铝的环境负荷,二者的差异或许不是足够大以至于不足以造成厂家2的行为改变。相反,如果不是铝制品,而是纸制品,则对厂家1而言没有多少诱惑,因为回收纸的价格比原生纸低很多,credit因此很小,而厂家2则可能更积极使用回收纸,因为这使得它需负担的环境影响大为降低。因此,采用economic allocation + credit的建模方式可能有两种效果,对附加值较高的产品,回收商积极而使用者不积极,对附加值较低的产品,使用者积极而回收商不积极。 这个视频的宗旨在于提醒我们,在LCA模型里面有很多有价值取向的建模选择(value choices),建模本身需要考虑如何驱动那些有意义的环保行为(is your chosen method driving sustainable behavior?)其实,岂止是LCA建模需要考虑环保驱动力, 很多其他事情都需要考虑如何激发人们去保护环境,而不是仅仅依靠自上而下的政策去约束破坏环境的行为 。一个简单的例子就是餐饮业的废油,倒了好像有点可惜,因此往往被重复使用,吃亏的是消费者,现在有将这废油提炼成柴油的做法,虽然还是新生,但这个incentive较之卫生执法部门的监督抽查什么的可能会有效得多。找到合适的动力,诱导环保行为,LCA或许就可能从政策指挥棒变成环保指南针。
Unit process(单元过程)是LCA中最常用的基本概念之一。很尴尬的是,这次我在日本开会才发现我的理解一直是错误的,幸好我的理解对这次会议的主题(Global Guidance for LCA database)也很重要,大家也顾不上嘲笑我,算是“因祸得福”吧。 先看这个让人晕死的ISO定义: ISO14040:2006 3.34 unit process: smallest element considered in the life cycle inventory analysis for which input and output data are quantified 大家的标准解释: 1)能有自己的量化的输入输出,这当然是指process(过程)。同一个标准中,Process的定义为3.11 process: set of interrelated or interacting activities that transforms inputs into outputs (我觉得改为model of activities with quantified inputs into outputs更好,即process是activity的模型) 2) 大家都认同(除了我不知道): 一个life cycle inventory(LCI) analysis中所有的process都是unitprocess,它的对立面是LCI results ,即各个unit process之和。这也意味着:当这个LCI results用到另一个LCI个案时,它又变成unit process了。 按照上面的解释,生命周期模型中所有的process都是smallest,并没有bigger process或biggestprocess,所以smallest其实是多余的。事实上,我能错这么多年而未发觉,按照PE的Martin的说法,意味着unit process根本不可能被用错——任何时候你看见生命周期模型中的任何一个框(box)称其为unit process,你都是对的。这其实是个多余的概念,直接称其为process就可以了。 我以前就是被smallest误导了,一直在想,smallest是与谁相比?比的是什么?所以我提了一个不同的解释: 1)当第一次各种原始数据Raw data经过计算被处理为一个清单数据集(dataset)时,这时对应的process是unit process。 2)之后,unit process dataset只能不断与其它datasets汇总(aggregation),而得到的都是aggregated process dataset。 3)随着汇总次数的增加,这个dataset所代表的人类活动的范围(scope of activity)在不断增大。从这个意义说,unit process是smallest! 我这样解释unit process的时候,Ecoinvent的Bo告诫我“I like your idea, but don't challenge ISO!”(他说不定就是当初写ISO定义的家伙?)郁闷中,我重新细看ISO的定义(见上),然后惊奇地发现......ISO只为LCI analysis个案研究定义了unit process,但并没有说数据库中各个清单数据集(dataset)对应的过程(process)应该叫什么! 这一天是2011.2.3,兔年新年,在去横滨中国城吃晚饭的车上我给Bo说:“在数据库里,dataset对应的process既不是unit process也不是LCI results”,他马上说:“Or, can be both.”(这就是我喜欢Bo的原因,他是LCA里最聪明的人之一)。 这意味着我们彻底解放了。既然我们现在讨论的只是数据库,ISO的定义并不适用(事实上,ISO压根就没考虑数据库的事)。所以,我们需要考虑:与LCI和LCA个案研究相比,数据库开发的特点是什么?需要什么样的基本概念和指南? 在我的解释中,区分了三个概念:raw data - unit process dataset - aggregated process dataset 1) raw data并未与process的参照流(reference)成线性比例,必须经过数据处理过程才能得到unit process dataset。这其实就是我们天天在做的数据收集工作。 2)unit process dataset是 第一次 被处理为 一组 相互成线性关系的清单数据(a set of input and output data related to the same reference of a process,所以称为dataset),它来自raw data,但尚未经历过汇总计算;尽管这里也称为unitprocess,但其实与ISO的unit process无关。 3)aggregated process dataset是由existing datasets汇总得到的,汇总的计算方法与普通LCI计算方法是一样的,即找到各过程的比例系数(scaling factor),调整比例后相加即可。 由此,数据库中清单数据集的开发被划分为两步: 1)从raw data - unit process dataset 2)从unit process dataset - aggregated process dataset 两步的数据来源、计算规则都完全不一样,所以需要完全不同的指南。这更清楚地界定了指南的各章之间的边界: 我所在的组负责从raw data - unit process dataset的指南,国际钢铁协会Clare的组负责从unit process dataset - aggregated process dataset的指南。 以Ecoinvent数据库为例,其中的systemdataset是通过建立生命周期模型计算得到的结果(按ISO定义,在那个模型中,这个system dataset是LCI results);然后这个system dataset放到Ecoinvent数据库中(这时ISO的术语失效了),Ecoinvent自己取了一个名字叫System dataset(在Global guidance中称为aggregated process dataset);当这个dataset被用到另一个生命周期模型中时(ISO术语生效了),它对应的process应该被称为unit process。所以我说:“既不是unit process也不是LCI results”,而BO说:“Or, can be both.” 现在不幸的是,ISO是用unit表示“大小”(最小),Global guidance用unit表示dataset汇总的历史(无汇总),放在一起仍然是混淆的,此unit不是彼unit。虽然挑战ISO的前景是很不光明的,但还是忍不住要彻底清算一下:-D -----问题背景----- * LCA中主要有“LCI/LCA模型”、“数据库”两种语境/上下文(context); * 在两种语境中,都会涉及process和dataset两个重要对象,dataset是process的属性。 * process之间(及其dataset之间)有各种差异,可能需要用不同的术语(名称)区分。 * 定义术语的关键问题在于:有哪些差异?哪种差异更重要,值得定义一个术语以示区别? -----具体问题----- 在上面关于unit process术语的讨论中,出现了两种差异:大小的差异,汇总(aggregation)的差异 1)大小的差异:按照ISO定义,一个模型中,最小的是unit process,与其对立的是life cycle/product system,但并不存在中间大小的东西。上述定义有两个问题: A. ISO没有说明是process的“什么”的大小。从unit process与life cycle的对立来看,ISO应该是指process所描述的activity的boundary的大小。但这种差异在LCA工作中几乎没有什么意义,例如我们不会比较一个炼钢的process与一个炼铜的process的大小,也不会比较中国炼钢的process与欧洲炼钢的process的大小。唯一有意义的情况是:用采矿、炼铁、炼钢等process汇总生成一个钢铁生产process,这种“大小差异”其实是由“汇总差异”造成的。如果一定要区分这种差异,记录“汇总历史”即可,完全用不着“大小”的概念! B.而且,life cycle与unit process其实是整体与组成部分的关系,并非最大与最小的关系。ISO不该用smallest,也不该定义术语unitprocess,直接称呼process就可以了。 2)汇总差异:从dataset的汇总历史看,“从raw data转变来的dataset(无汇总)”与“从dataset汇总得到的新dataset”是完全不同的事情,非常需要术语区别。这次的Global guidance中用unit process (dataset)和aggregated process (dataset)加以区分。 -----结论----- 1)“大小”只是浮云,汇总历史才是关键; 2)在各种语境中,区分unit process (dataset)和aggregated process (dataset)即可;无需区分汇总历史的时候,称为process (dataset)即可; 3)aggregated process dataset可以再细分各种差异,例如vertical/horizontal aggregated process, LCI result/partialy terminated process, cradle-to-gate/cradle-to-grave/(gate-to-gate,也可能是unit process)等等 -----经验教训----- 1)LCA是人为定义的统计方法,不严密的地方是存在的。讨论问题的时候,应该小心那些含糊的概念,说不定需要重新定义概念才行。 2)找到具体的问题多交流讨论。不说出来,就不知道自己是错的。 3)不要浪费问题。一个看似简单的问题可能发展为很深入的讨论。 4)我之后又看了一遍ISO,乖乖隆个冬,里面几乎一句都没提数据库的事,全部都是在讲LCI和LCA,说不定还有这种好事等着我们?