《Journal of Environmental Management》：Carbon footprint management and net-zero strategies for bleached kraft bamboo pulps under forestry-pulp-paper integration
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竹浆纸产品生命周期环境评估及减排策略研究。采用eFootprint软件对四川某企业生产的漂白硫酸盐竹浆、文化用纸、食品包装纸及特种纸进行碳足迹等7项指标评估，结果显示制浆和碱回收工序贡献最大（合计95.39%），能源消耗是温室气体主要驱动因素。提出优化能源效率、减少化学使用及完善碳市场机制三大减排路径。
宋家怡|刘立勤|刘晓峰|夏彪|程正白|卢斌|徐庆亮|刘洪斌|安兴业
天津科技大学生物基纤维材料国家重点实验室，中国天津300457
摘要
实现碳中和的全球使命正在推动所有行业的转型，纸浆和造纸行业就是一个典型的例子。这一转型通过旨在深度脱碳的国家政策得以实施，这使得这一传统制造业的可持续转型成为全球重要的战略重点。本研究对四种产品进行了生命周期环境影响评估，分别是漂白牛皮纸浆、文化纸、食品包装纸和特种纸，这些产品来自中国四川的一家代表性纸浆和造纸公司，评估范围从“摇篮到大门”（从竹材采购到纸浆/纸张生产完成，不包括竹材种植和报废阶段）。使用eFootprint软件，评估了七个影响类别：全球变暖潜力（GWP）、非生物资源耗竭潜力（ADP）、酸化潜力（AP）、富营养化潜力（EP）、可吸入无机物（RI）、臭氧层消耗潜力（ODP）和光化学臭氧形成潜力（POFP）。对于1吨漂白牛皮纸浆，由于能源（电力、蒸汽）和化学品的消耗，制浆和碱回收过程占主导地位，排除电力和蒸汽生产过程中的抵消效应后，碱回收车间的温室气体排放约占59.60%，制浆车间的排放约占35.79%；对于1吨文化纸/食品包装纸/特种纸，压榨和干燥阶段是主要排放源，同样受能源使用的影响。标准化分析表明，能源消耗是温室气体排放的关键驱动因素，而化学品使用主要影响AP和EP，运输影响与POFP相关（车辆尾气）。基于这些发现，提出了以下关键缓解策略：（1）通过优化黑液干固体、升级回收锅炉和热回收来提高能源效率；（2）通过优化碱用量来减少化学品相关排放；（3）通过碳市场机制和绿色标准的制度创新推动行业转型。
引言
纸浆和造纸行业是国民经济的基本原材料行业。由于可再生原材料和可回收产品的特性，造纸行业具有天然的绿色属性（Zhang等人，2014年）。与其他行业不同，纸浆和造纸行业使用的原材料和纸制品是天然的碳储存载体（Guo，2013年）。通过及时回收，可以有效减少造纸过程中的能源消耗。此外，造纸过程中产生的生物质资源（如残渣和废弃物）可以用作锅炉燃料，替代部分化石能源消耗，从而减少CO2排放（Santos等人，2021年）。造纸行业在减少碳排放方面具有巨大潜力。然而，由于造纸企业的能源利用效率普遍较低，它已成为排放大量温室气体的行业之一。由于技术和成本限制，如果生产效率不能显著提高，随着纸张产量的增加，纸浆和造纸行业的温室气体排放将呈线性增长（Man等人，2020年）。为应对类似挑战，欧洲造纸工业联合会（CEPI）制定了2050年碳减排路线图，旨在到2050年实现具有竞争力的低碳经济，为其他地区提供了宝贵的参考（Economy，2011年）。在中国，纸浆和造纸行业作为控制碳排放的八大关键行业之一，已被纳入国家碳排放交易计划（Ma，2021年），这样的国际路线图为制定本地化碳减排策略提供了思路。随着碳交易市场的逐步完善，如果纸浆和造纸行业不实施有效的减排措施，可能会在碳交易中处于不利地位，无法利用后续企业的经济发展。
随着碳中和成为国家优先事项，“低碳、绿色和零排放”的概念已成为所有行业的核心主题（Allevi等人，2024年）。然而，我们必须可靠地证明这些声明的环境效益。因此，需要严格的评估来确定替代工艺是否真正实现了比传统方法更低的净排放。这需要强有力的验证。解决这类评估问题的一种通用方法是生命周期评估（LCA），它从生命周期的角度研究产品的碳足迹（Turner等人，2025年）。在纸浆和造纸LCA研究中，方法选择通常遵循ISO 14040系列框架，包括四个关键阶段：目标和范围定义、生命周期清单分析、生命周期影响评估和解释（Man和Li，2023年；Man，Y.等人，2019年）。
在目标和范围阶段，功能单位和系统边界的选取尤为重要（Zhang和Xu，2022年；R，2014年；Watson和Wiedemann，2019年）。纸浆和造纸研究通常采用一吨空气干燥纸浆或纸作为功能单位以确保可比性，并倾向于采用“摇篮到大门”的边界，因为追踪下游过程存在挑战（Costa等人，2022年）。在清单分析阶段，数据收集区分了通过实地调查或企业报告获得的前景数据和来自数据库、统计年鉴或文献的背景数据（Lopes Silva等人，2015年；Echeverria等人，2022年；Li等人）。然后通过特征化将排放转化为环境影响类别进行影响评估，例如Garia的多指标评估（Sara G.-G.、Almudena H.、Roland A.、Patrik S.、Eva S.、Ma T. M.、Gumersindo F.，2011年）对瑞典纸浆生产的评估，以及Ghose和Chinga-Carrasco对纸浆类型的比较，强调了气候变化、能源需求和生态毒性的主导作用。最后，解释将结果综合为可操作的结论，例如Manda通过纳米涂层纸实现的量化温室气体减排（Manda等人，2012年），以及Gemechu发现再生纸浆卫生纸的排放量比原生纸浆少30%（Gemechu等人，2013年），证实了废纸利用对碳减排的积极作用。
竹子因其生长速度快、产量高、采收方便和纤维素含量高而被视为制浆的有前景的替代原料（A.；L. Hammett等人，2001年；Liu和Fang，2023年）。竹子的碳封存能力远高于普通树木，是热带雨林的1.33倍（Why Forestry，2021-09）。因此，发展竹林也可以为制浆和造纸企业提供更多的碳封存（Pu和Pang，2023年）。然而，尽管竹浆和造纸的潜力巨大，但关于其碳足迹的研究仍然很少（Tian等人，2017年）。大多数现有的LCA研究集中在木质或再生纤维上，这导致了对竹基产品全面环境特征的认知不足。为了促进竹浆和造纸行业的低碳发展，并支持竹材种植与造纸生产的整合，迫切需要对竹浆的碳足迹进行深入研究。
鉴于对非木质纤维相关碳足迹的理解有限，特别是在综合林业-纸浆-造纸系统中，本研究提供了对竹基产品的新颖深入分析。为了填补这一研究空白，本文基于四川省某纸浆和造纸有限公司的研究报告，使用生命周期评估方法进行了案例研究。对项目中提出的四种产品（漂白牛皮纸浆、文化纸、食品包装纸和特种纸）进行了生命周期环境影响评估。生命周期清单的输入和输出前景数据主要来自该项目的研究报告，背景数据来自成都亿科环保科技有限公司的中国生命周期数据库（CLCD）。使用亿科公司开发的eFootprint在线平台计算了七个环境影响类别，包括全球变暖潜力（GWP）、非生物资源耗竭潜力（ADP）、酸化潜力（AP）、富营养化潜力（EP）、可吸入无机物（RI）、臭氧层消耗潜力（ODP）、光化学臭氧形成潜力（POFP）。重点分析了全球变暖（碳足迹）指标，对四种产品的其他环境影响指标进行了比较分析，并提出了节能和减排的建议。
章节片段
目标和范围定义
该项目使用本地优质竹子生产漂白牛皮纸浆，用于内部生产文化纸、食品包装纸和特种纸，形成竹浆和造纸的集成生产。本研究选择的功能单位分别为1吨漂白牛皮纸浆、1吨文化纸、1吨食品包装纸和1吨特种纸。系统的边界是从“摇篮到大门”，即从
漂白牛皮纸浆的温室气体排放分析
从图3可以看出，1吨漂白牛皮纸浆产生990.14公斤CO2eq，温室气体排放主要来自碱回收车间和制浆车间（Thi和Anh，2020年）。排除电力和蒸汽生产带来的抵消效应后，碱回收车间的温室气体排放约占59.60%，制浆车间的排放约占35.79%。直接贡献主要指化石
结论
本文通过使用企业项目数据对生命周期评估方法进行了案例研究，并定义了四种产品：1吨漂白牛皮纸浆、1吨文化纸、1吨食品包装纸、1吨特种纸。选定的系统边界是从“摇篮到大门”，计算了七个环境影响类别，包括GWP、ADP、AP、EP、RI、ODP、POFP。根据计算结果的分析，可以得出以下结论。
(1)基于
对纸浆和造纸行业净零路径的启示
通过对漂白牛皮纸浆及其下游纸制品在综合林业-纸浆-造纸框架下的系统碳足迹核算，本研究确定了促进竹浆和造纸净零转型的关键技术重点和协同路径。
(1)能源方面：蒸汽和电力是减排的核心杠杆
蒸汽和电力是GWP的主要贡献者，因此能源系统的深度脱碳是
CRediT作者贡献声明
宋家怡：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，可视化，软件，方法论，调查，正式分析，数据管理。刘立勤：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，监督，软件，项目管理，调查，正式分析，概念化。刘晓峰：撰写 – 审稿与编辑，软件，资源获取，资金筹集，正式分析，数据管理。夏彪：撰写 – 审稿与编辑，可视化，验证，
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系可能影响本文报告的工作。
致谢
作者感谢国家自然科学基金（资助编号：22508306）、天津市科技项目（编号：25ZXZSSS00730、编号：25ZXZSSS00800）、中国博士后科学基金（资助编号：2025M772522）、国家档案管理局科技项目（编号：2024-B-004）以及浙江景兴纸业有限公司的项目提供的财政支持。
