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《华南理工大学》 2019年
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造纸工业的生命周期水耗、能耗、温室气体排放及可持续生产路径分析

韩育林  
【摘要】:作为最大的纸张生产国,资源密集型的造纸工业给环境带来了巨大的压力。实际的统计仅考虑了工艺生产中的资源消耗和废物排放,忽略了产业链上下游包括农林业、能源供给部门、化学品工业、运输业以及其他配套公用工程的额外贡献,低估了纸产品的实际环境影响,无法实现整个造纸产业链的资源优化。本文将生命周期的思想应用于中国造纸工业,以水耗、能耗和温室气体排放作为评价指标,对造纸工业的主要纸产品进行生命周期评价,提出资源优化和节能减排方案。由于同一产品存在多条生产路径,每条路径下各类指标的比较存在冲突,因此本文利用多准则决策对各评价指标进行整合,选择出最可持续的造纸路径和原材料,促进造纸工业的可持续发展。通过对814家造纸企业生产情况的统计,研究确定了8种纸产品的生命周期边界和路径,边界内包括以下阶段:植物种植、能源供给、原材料收集、化学品生产、制浆造纸工艺和运输。本文分析并量化了边界内水耗、能耗和温室气体排放的阶段性贡献,根据产业链中的物料平衡计算出各类纸种在基于不同原材料的生产路径下和平均的环境指标。结合2015年造纸工业的生产情况,本文得到2015年每生产1吨纸张,平均需要消耗33.2吨水和20.9 GJ能量,排放2.6吨的当量CO_2。生活用纸的各类指标最高,分别为72.2吨水、38.2 GJ能量和4.6吨的当量CO_2。虽然生活用纸的生命周期水耗最高,但价值水耗相对较低。除此以外,根据中国提交的“国家自主贡献”中的整体减排目标,本文估算出对应于造纸工业以及造纸产业链的减排责任,预测出在不同情境下的排放量,在较为理想的生产情境下,造纸工业还需承担58.64万公顷的人工林种植面积以增加碳汇,约占现有人工林面积的0.85%。对于某条造纸路径,多个评价指标一般无法实现全部最优,无法决策出相对最优的路径。因此研究利用两种多准则决策方法(ISWM和TOPSIS)对各纸种在不同路径下的生命周期水耗、能耗、温室气体排放和内部成本进行整合,实现了不同路径的可持续性排序,决策出各纸种最可持续的原材料和生产路径。使用本色化学竹浆生产生活用纸最具可持续性,而基于漂白化学木浆的生活用纸生产路径的可持续性最低。
【学位授予单位】:华南理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:X793

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