碳足迹计算——LCA的基本框架与方法
背景
生命周期评价(Life cycle assessment, LCA)是一种评价产品、工艺或服务从原材料采集到产品生产、运输、使用及最终处置整个生命周期阶段(从摇篮到坟墓)的能源消耗及环境影响的工具。LCA方法始于20世纪70年代。
1990年，国际环境毒理学和化学学会(SETAC)将LCA定义为一种通过材料使用、能源消耗和废物排放来评估产品、生产过程和活动对环境影响的方法。
1997年国际标准化组织(ISO)制定了ISO14000系列标准，并给出了LCA的标准化定义：研究从原材料采购到生产、使用和处置的整个产品生命周期的环境因素和潜在影响，环境影响一般包括资源利用、人类健康和生态结果。ISO14040提供了标准的“原则和框架”，而ISO14044提供了“要求和指南”大纲。
LCA评价包括4个步骤:目标与范围的确定（研究目的、系统边界、单位选定、数据要求）、清单分析（数据的收集处理）、影响评价（分析环境影响因素）、结果解释（总结与分析结果）。
目标与范围的确定
研究目的
研究目的选定是LCA的根本出发点，是为了提高所研究的系统的环境性能，也是为了证实其环境友好性，以用于获得绿色环保环境标志等。
系统边界
系统边界应包括下列生命周期阶段及其所涉及的过程（以下是电池产品的系统边界）：
即所说的从“摇篮”到“坟墓”。“摇篮”为起点，就是产品原材料获取阶段为起点，“坟墓”为终点，就是将产品报废回收阶段作为终点。
功能单位
功能单位为确定从整个生命周期评价系统中输入到输出时提供统一的计量基准。通常有两种类型的功能单位可供选择：一是质量(以kg为单位)，二是电能(以kWh为单位)。若以电能为单位，则定义为电池系统在电池使用寿命期间提供的总能量的千瓦时。总能量是由循环次数乘以每个循环所传递的能量得到的。
数据质量要求
在LCA研究中，数据质量直接从空间范畴、技术水平、时间范畴影响LCA的最终结果质量，所以对研究过程中所采用的数据来源要做出明确的说明与解释。
清单分析
生命周期清单分析（Life Cycle Inventory, LCI）是LCA的基础，需要量化所要评价和研究的产品在整个生命周期过程对资源的需求（就原材料而言，包括其组成成分的原材料的开采、加工；所评价和研究的产品、该产品的销售、使用、运输、储存、废弃回收处理的全生命周期）和对能源的使用（电能、化学能、太阳能等）以及对环境的释放（包括各种污染物、热能、辐射等）过程。具体包括以下三部分：
(1) 建立基于系统边界（目的与范围中定义）的产品系统模型；
(2) 收集各过程的相关数据。如每个工序物料、能源消耗、运输与环境排放，以及这些数据上游数据库；
(3) 根据功能单位计算环境排放。
影响评价
生命周期影响评价（Life Cycle Impact Assessment, LCIA）是根据清单分析所获得各种清单数据，对产品系统的资源和环境影响进行定量的评价过程。包括：选择影响类型、参数、特征化模型、结果分类、类型参数计算（特征化与标准化）。
LCA影响评估类别有：
(1) 非生物资源损耗潜值和化石燃料损耗潜值。非生物资源损耗与系统中输入的矿物提取有关，单位为 kg Sb eq，化石燃料的非生物耗竭与较低的热值有关，单位为MJ。
(2) 全球变暖潜值。政府间气候变化专门委员会 IPCC 开发的特征化模型来计算特征化因子。特征化因子表示为100年时间范围内的全球变暖潜力，单位为 kg CO 2 eq。
(3) 臭氧层损耗潜值。特征化模型由世界气象组织开发，定义了不同气体的臭氧消耗潜力，单位为 kg CFC-11 eq。
(4) 光化学氧化潜值。单位为 kg C2H2 eq。
(5) 酸化潜值。以每千克排放的千克 SO2 当量表示的排放潜力，单位为 kg SO2 eq。
(6) 富营养化潜值。单位为 kg PO4 eq。
结果解释
结果解释是LCA的最后一个环节，根据确定的目的与范围以及清单分析和影响评价，对产品进行综合评估，找出可以改善这一产品、工艺或特定活动的全生命周期的环境释放的定性或定量的措施，例如，改变原材料生产工艺，改变使用的某种原材料，改变产品加工工艺和流程，改变使用的能源种类，改善废物回收的装备等等。
总结
生命周期评价涉及成千上万的数据，数据质量和完整性对最终评价结果影响较大。如果能建立全数据追溯平台，提炼关键部件材料获取、制造工艺的数据清单，回收环节基础数据库，将会大大降低碳足迹认证难度。
在“减碳“方面有以下措施。通过对电池材料体系的创新，提升电池的能量密度与循环寿命，可降低LCA的碳排放；此外，钠离子电池与锂离子电池相比，所有类别的环境指标更低；固态电池生产阶段的碳排放要低于锂离子电池。废旧电池材料回收与再制造也具有减污降碳的双重作用。
