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中欧日EPD平台间绿色钢铁产品PCR比较(一)

[罗戈导读]对于EPD平台来说,在其平台上出具更多的报告是它的主要责任之外,还有一个责任就是与国内外EPD平台互认,确保报告跨平台的通用性,降低企业面向不同市场的认证成本,以及不同企业的绿色产品间可比。

对于EPD平台来说,在其平台上出具更多的报告是它的主要责任之外,还有一个责任就是与国内外EPD平台互认,确保报告跨平台的通用性,降低企业面向不同市场的认证成本,以及不同企业的绿色产品间可比。因此,先要从产品种类规则上一致,才有互认的可能。在本篇文章中,我们将比较国内外可比的钢铁产品的PCR,并结合其相应EPD平台的GPI,对中钢协EPD平台钢铁普通钢铁产品及特殊钢产品PCR、瑞典国际EPD平台钢铁基本铁或钢制品及特殊钢,建筑用钢除外钢铁产品PCR、日本SuMPO建筑用钢材PCR、日本建筑用除外钢材PCR进行比价,分析其异同点。

中钢协EPD平台

中钢协EPD平台是由中钢协组织领导、中国宝武等企业共同参与、欧冶云商股份有限公司建设并运维、面向社会公众开放的公益性平台。目前,针对钢铁产品发布了普通钢铁产品及特殊钢产品PCR,之后简称为中钢协钢铁PCR。

瑞典国际EPD平台

国际环保署系统是世界上第一个也是运行时间最长的环保署计划,最初由瑞典环境保护署(SEPA)和业界于1998年作为瑞典环保署系统创立。国际环保署体系是环保产品声明(EPD)和产品类别规则(PCR)的发明者。国际EPD体系向大多数国家的私人和公共组织以及任何产品类别开放。截至今天,来自近400个国家的50多个组织通过该计划发布了他们的EPD。目前,针对钢铁产品发布了基本铁或钢制品及特殊钢,建筑用钢除外钢铁产品PCR(BASIC IRON OR STEEL PRODUCTS & SPECIAL STEELS, EXCEPT CONSTRUCTION STEEL PRODUCTS),之后简称为瑞典国际钢铁PCR。

日本可持续经营推进机构

日本经济产业省于2009年开始制定碳标签法规,并于2012年引入产品碳足迹(CFP),授权私人承包商运营。2022年其更名为可持续经营推进机构(SuMPO)环境标签项目。目前,针对钢铁产品发布了建筑用钢材PCR(Steel products for construction),之后简称日本建筑用钢材PCR;发布了钢材(建筑用除外)PCR(Steel products (except for construction use)),之后简称日本建筑用除外钢材PCR。

对标内容,平台通用规则的对标

首先,平台通用规则(GPI)是平台管理和运营的纲领性文件,在各自平台发布的PCR都要遵照该平台的平台通用规则。虽然叫法会有所不同,在中钢协EPD平台和瑞典瑞典国际EPD平台叫平台通用规则(GPI,General Programme Instructions),在日本可持续经营推进机构叫SuMPO环境标签规则。

中钢协EPD平台平台的GPI大致分为几个部分:

1、简介

2、平台的目标和范围

3、平台的组织架构和角色

4、平台管理过程

5、PCR的开发过程

6、EPD开发过程

7、验证过程

8、PCR的内容和格式

9、EPD的内容和格式

10、GPI的制修订信息

11、引用文献

瑞典瑞典国际EPD平台的GPI和中钢协EPD平台的GPI基本一致,这边不再单独展示。

SuMPO的环境标签规则大致分为几个部分:

1、平台的目的和基本结构

2、产品环境信息的计算及宣言

3、文件管理

4、伦理规范及机密信息处理

5、费用体系

6、异议、信访的处理

7、项目运营者

虽然环境标签规则的结构顺序与瑞典瑞典国际EPD平台和中钢协EPD平台的GPI相比,有调整,并没有涉及到PCR的内容和格式以及EPD的内容和格式,但GPI最重要的内容:PCR的开发过程、EPD的开发过程、验证过程的内容是一致的。

接下来,我们将从内容上比较这4份PCR的异同点。

1、介绍

4份PCR都表明了各自PCR文件是在各自平台框架下制定的产品种类规则。如中钢协EPD平台发布的中钢协钢铁PCR和瑞典瑞典国际EPD平台发布的瑞典国际钢铁PCR都表明了各自PCR文件是在各自平台框架下制定的产品种类规则,符合ISO 14025:2006的Ⅲ型环境声明的原则和程序要求。环境产品声明(EPD)是由组织自愿提供的、披露其产品或服务的生命周期环境影响信息的公开文件。而日本的可持续经营推进机构(SuMPO)发布的日本建筑用钢材PCR、日本建筑用除外钢材PCR是在一般社团法人可持续经营推进机构运营管理的“SuMPO环境标签计划”中,“建设用钢铁产品(中间材料)”或“钢铁制品(建设用除外) (中间材料)”为对象的生态叶/CFP的计算及宣言规则。打算对该产品或服务进行计算和宣布的经营者等,根据本文件及“有关计算和宣布的要求事项”进行计算和宣布。

虽然都为钢铁产品,但遵照的标准略有不同:

中钢协钢铁PCR遵循标准如下:

普通钢铁产品及特殊钢产品PCR 与其他标准文件之间的层次结构关系

其中ISO 201915为钢铁产品生命周期清单计算方法

瑞典国际钢铁PCR遵循标准如下:

基本铁或钢制品及特殊钢,建筑用钢除外钢铁产品PCR与其他标准文件之间的层次结构关系

其中EN 15804为建设工程的可持续性-环境无害产品声明-产品分类和建筑产品的核心规则;ISO 21930为建筑和土木工程的可持续性-建筑产品和服务的环境产品声明的核心规则。

日本建筑用钢材PCR遵循标准如下:

其中JIS Q 20915:2019为日本钢铁联合会(JISF)发布的钢铁产品生命周期库存计算方法;

日本建筑用除外钢材PCR遵循标准如下:

对于设定了建筑用场景的PCR,如日本建筑用钢材PCR,就会相应涉及建筑类环境产品声明的标准。但令人疑惑的是瑞典国际钢铁PCR应该不用遵循标准EN 15804和ISO 21930才对。该PCR与其他标准文件之间的层次结构关系很容易令人有歧义。

关于日本钢铁制品还细分了建筑用和非建筑用钢材,这是因为建筑用钢材对钢铁制品要求更高,一般具有低屈强比、足够的抗拉强度和良好的抗震性能。要求钢板须具有一定水平的抗层状撕裂性,以增加安全性能。需要具有较高的塑性和韧性,使钢板具有良好的力学性能。具有比普通钢材更好的焊接性能,从而降低劳动强度,提高劳动效率。

简单概括4份PCR在介绍的比较:

比较内容

中钢协钢铁PCR

瑞典国际钢铁PCR

日本建筑用钢材PCR

日本建筑用除外钢材PCR

PCR遵循标准

ISO 14025

ISO 14040

ISO14040

ISO 14044

ISO 20915

ISO 9001

ISO 14001

EN 15804

ISO 21930

ISO14025

ISO14040

ISO 14044

ISO 9001

ISO 14001

ISO 14025:2008

ISO 14040:2006

ISO 14044:2006

ISO/TS 14067:2013

ISO/TS 14027:2017

ISO 21930:2007

ISO 20915:2018

JIS Q 20915:2019

ISO 14025:2008

ISO 14040:2006

ISO 14044:2006

ISO/TS 14067:2013

ISO/TS 14027:2017

ISO 20915:2018

      JIS Q 20915:2019

2、一般信息

2.1 管理信息

4份PCR的有效期都是5年。值得注意的是,中钢协钢铁PCR版本号为1.0,为钢铁产品在中钢协EPD平台平台的首次发布。瑞典国际钢铁PCR版本号为2.0,2015年7月1日发布了1.0版本。日本建筑用钢材PCR版本号为6.0,对于之前的版本,6.0版本会简要提及之前版本修改的内容是什么,如3.0版本相比之前版本修改了运营者及平台名称。日本建筑用除外钢材PCR版本号为5.0,同样对于之前的版本,5.0版本会简要提及之前版本修改的内容是什么。

2.2 PCR的适用范围

2.2.1 产品种类的定义和描述

PCR 规定的产品种类一般都基于联合国产品总分类(UNCPC),但也包括其他产品分类代码,如通用采购词汇及代码(CPV);联合国标准产品与服务分类代码(UNSPSC)。中钢协钢铁PCR和瑞典国际钢铁PCR都适用于半成品钢或中间钢产品,包括粗钢、普通钢铁产品和特殊钢产品,相应的UNCPC代码都是4112(粗钢)和412(未加工的铁或钢产品),只不过瑞典国际钢铁PCR需要排除注定要成为建筑产品的钢铁产品。同时,为方便理解,瑞典国际钢铁PCR举例了粗钢或中间产品,如钢锭、钢坯、钢坯、钢坯、板坯、板材、棒材、轧钢等都属于该PCR的范围,它们的生产目标是供应给进一步的制造商,然后转化为最终产品,如船用链条、轴承钢、工具钢、汽车工业轴等。日本建筑用钢材PCR、日本建筑用除外钢材PCR都没有用到分类代码。日本建筑用钢材PCR适用于建筑领域和土木工程领域使用的钢铁产品以及作为建设用钢铁二次加工产品原料的钢铁产品。此外,钢铁制品中包括除不锈钢以外的特殊钢。日本建筑用除外钢材PCR适用于在钢铁厂制造、出厂,用于建筑领域及土木领域以外的钢铁制品。另外,钢铁制品包括除不锈钢以外的特殊钢,如热轧钢板及钢带,酸洗热轧钢板及钢带,冷轧钢板及钢带,电镀锌钢板及钢带,熔镀锌钢板及钢带,涂装钢板及钢带、型钢、厚钢板、棒钢、线材、无接缝钢管、电阻焊接钢管等等。

中钢协钢铁PCR和瑞典国际钢铁PCR都适用于两种最常见的钢铁制造工艺:1.碱性氧气转炉(BOF)炼钢工艺(使用铁矿石生产的一次钢);2.电弧炉(EAF)炼钢工艺(使用钢铁废料生产的二次钢)。其他替代和少数钢铁制造技术不包括在这2份PCR中。这两份PCR都会出现一种问题:钢铁制造还有其他多种工艺,如连续炼钢、混合炼钢、顶吹氧气平炉炼钢、STB法、RH法等等。如果是一家选择连续炼钢工艺的企业想要在该平台出EPD报告,则暂时没办法找到合适的PCR。而日本建筑用钢材PCR、日本建筑用除外钢材PCR并没有限定钢铁产品生产工艺。

2.2.2 地域

4份PCR都可以在全球范围内使用。

2.2.3 EPD有效期

中钢协钢铁PCR和瑞典国际钢铁PCR都提到了EPD生效的起始日期为验证报告的提交日期(“批准日期”);有效期通常为3-5 年。日本建筑用钢材PCR、日本建筑用除外钢材PCR没有提到相关内容。

简单概括4份PCR在一般信息的比较:

比较内容

中钢协钢铁PCR

瑞典国际钢铁PCR

日本建筑用钢材PCR

日本建筑用除外钢材PCR

产品种类

UNCPC代码都是4112(粗钢)和412(未加工的铁或钢产品)

UNCPC代码都是4112(粗钢)和412(未加工的铁或钢产品),排除建筑钢材

适用于建筑领域和土木工程领域使用的钢铁产品以及作为建设用钢铁二次加工产品原料的钢铁产品

没有分类代码,适用于在钢铁厂制造、出厂,用于建筑领域及土木领域以外的钢铁制品。

地域

全球

全球

全球

全球

EPD有效期

3-5 年

3-5 年

未提到

未提到

3、PCR评审和背景资料

除了中钢协钢铁PCR是首次发布,其他3份PCR版本号都不为1.0。具体内容在2.1管理信息有提及。

4、目标和范围、生命周期清单和生命周期影响评价

4.1功能单位/声明单位

当产品功能不确定或未知时,应使用声明单位来代替功能单位。钢铁产品属于中间产品,它们被进一步加工,或与其他产品结合,成为具有不同功能的不同的最终产品。中钢协钢铁PCR和瑞典国际钢铁PCR的声明单位为1吨(1000 千克)完成制造并运输出钢厂(制造商)大门的钢铁产品。日本建筑用钢材PCR的单位为按每吨建设用钢铁产品计算,并没有提及是声明单位还是功能单位,但是根据PCR里的系统边界包含A1-A3以及D,推断其为声明单位。日本建筑用除外钢材PCR的单位为按每吨钢铁制品计算,但是根据PCR里的系统边界没有包含钢铁产品后续制造的过程,推断其为声明单位。

4.2系统边界

中钢协钢铁PCR包含2类系统边界。

第一类系统边界是摇篮到大门,即钢铁产品,这一边界从铁矿石、煤炭等原料、燃料开采开始,经过 焦化、烧结等原料加工工序,炼铁、炼钢、轧钢及热处理等制造工序并形成钢铁产品的过程,同时也包括了钢厂内部能源与公辅工序以及全流程运输过程。

“从摇篮到大门,包含废钢循环”的系统边界,则在“从摇篮到大门”的基础上还需考虑炼钢工序所用废钢的环境影响,以及下游加工过程产生的废钢(消费前废钢)和产品生命周期结束后的废钢(消费后废钢)在特定回收率下的环境收益。

瑞典国际钢铁PCR的系统边界也是“摇篮到大门”。此PCR特别提到,在系统边界中不包括生命周期终结阶段(End of Life,EOL:生命周期终结阶段包括零部件收集、拆解、分类、处理、运输,直至满足废钢资源循环利用状态,这和属于D3的废钢循环环境收益有本质区别)。

相比于中钢协钢铁PCR,瑞典国际钢铁PCR详细介绍了生命周期阶段,分为上游过程、核心过程、下游过程,此PCR排除了下游过程。

上游过程包含1、原材料(铁矿石、煤炭、废料、球团、石灰石、电极、耐火材料、助熔剂、化学品、合金等)的提炼和生产。2、运输原材料到钢铁制造工厂。3、初级和次级包装的制造(如果相关的话)4、技术体系不应包括:用于制造钢铁的原材料的包装(如果相关的话)

每种技术中特定材料的一些指导如下:

铁矿石:应说明所用铁的来源。直接铁矿,烧结,球团,直接还原铁,压块,及其生产过程也包括在LCA计算中。

煤:无烟煤或焦炭。如果没有具体的数据,可以使用全球平均煤炭混合来源,使用来自LCA更新数据库或公认的国际能源机构的数据。

废钢:应解释炼钢所用废钢的来源,并将其包括在LCA计算中,无论是外部废钢还是内部废钢。

核心过程包含:1、钢和特殊钢的制造工艺(包括与核心工艺相关的材料消耗、能源生产和消耗、对空气、水和土壤的排放)。2、制造及处理过程中产生的废物(矿渣、污泥等)。3、在制造过程中产生的排放量(CO,NOx,SOx、重金属、PM等)。4、由于电力生产的影响,根据适当的能源结构假设。

核心过程不包括1、生产设备、建筑物及其他生产资料的制造。2、人员出差。3、员工上下班的交通。4、研发活动,包括实验室设备的生产和制造。5、制造的钢铁产品的包装(如被认为不相关)。

每种技术中特定材料的一些指导如下:

辅助材料:耐火材料、电极、石墨、合金等应纳入LCA研究。

炉气、炉渣、炉垢、粉尘等炼钢过程产生重要和有价值的共生产品,作为材料(钢尘、炉渣)或作为能源(转化为电能或热能的热气体)。在将这些共生产品投入市场之前的任何处理都应该包括在这个模块中。

瑞典国际钢铁PCR画了两种最常见的钢铁制造工艺的系统边界图。

高炉生铁和废钢经碱性氧气转炉炼钢工艺(BOF):

简单介绍一下为:上游过程包含矿石开采→铁矿石处理→原始材料生产出煤炭用在高炉中冶炼出生铁;废钢的收集和处理以待核心过程使用;辅助材料如石灰石、合金和能源介质的生产;核心过程包含预处理→通入氧气,辅助材料,废钢,使用能源介质进行碱性氧炉炼钢→钢包精炼(是用来对初炼炉(电弧炉、平炉、转炉)所熔钢水进行精炼,并且能调节钢水温度,工艺缓冲,满足连铸、连轧的重要冶金设备,也叫“二次炼钢或炉外精炼”。)→铸造工艺(会制造出钢锭、钢板、钢坯)→剪切/热轧、冷轧(会制造出轧坯、钢筋);可以根据需求决定是否在铸造工艺之后还需要剪切/热轧、冷轧;铸造工艺和剪切/热轧、冷轧之后都可以衔接热处理工艺→最终钢铁制品塑形/机加工→包装、检验。

值得注意的是有一些企业生铁冶炼是在自己工厂内进行的,并不是从供应商处购得,应该放在核心过程计算。虽然需要解释炼钢所用废钢的来源,并将其包括在LCA计算中,但此系统边界并没有包含废钢循环利用的环境收益。

使用废钢或直接还原铁(DRI)通过电弧炉(EAF)炼钢的工艺。

这里不过多介绍上游过程和核心过程。但是由于直接还原铁(DRI-Direct Reduced Iron)是铁矿在固态条件下直接还原为铁,可以用来作为冶炼优质钢、特殊钢的纯净原料(主要用作电炉炼钢的原料),因此建议系统边界图上的上游过程应包含矿石开采→铁矿石处理过程。同样,此系统边界虽然需要解释炼钢所用废钢的来源,并将其包括在LCA计算中,但此PCR的系统边界并没有包含废钢循环利用的环境收益。

日本建筑用钢材PCR提到其系统边界包含A1原材料生产阶段,A2原材料运输到工厂的阶段,A3是产品制造有关的过程,D钢铁产品的再利用过程。同时,明确提到了要排除A4运输到施工现场的过程,排除A5有关施工的过程。此外,要排除B1-B7,分别为与产品使用有关的过程;维护过程(包括所需材料的生产、运输、废弃);修缮过程(包括必要材料的生产和运输以及废弃);产品更换过程(包括所需材料的生产、运输和废弃) ;改装过程(包括生产、运输、废弃所需材料) ;使用产品时的能量消耗;产品使用时的水的消耗。同时,要排除C1-C4,分别为拆除、解体的过程;与使用过的产品的运输有关的过程;使用过的产品的中间处理工艺;废弃物处理工艺。

红框框出来的是此PCR的系统边界图。可以发现其系统边界图并没有限定钢铁生产工艺。

在这里简要概述一下系统边界里的内容:铁原料、焦炭、非铁原料,合金以及其他投入原料等生产和运输,铁原料和焦炭经过预处理、还原,之后连同其他原料经过精炼、连续铸造生成钢半制品,再经过制品工程生成建设用钢铁制品。在制造过程中形成的副产品如渣和灰尘会经过处理生成可使用原料。此外,包含钢铁产品循环再利用过程。

日本建筑用除外钢材PCR的系统边界图为红色框起来的部分。

在这里简要概述一下系统边界里的内容:铁原料事前处理,非铁原料预处理,其他投料制造,能源生产,这些连同废钢运输到制造商大门。经过炼铁、炼钢、制造工程生成钢铁制品。对于共生产品进行再利用,对于废弃物进行填埋或焚烧处理。此外,包含钢铁产品循环再利用过程。

在此PCR里还举例了钢铁制品生产的详细示例:

在这里简要概述一下详细示例里的内容:主要包含了高炉生铁和转炉炼钢工艺;以及废钢或直接还原铁(DRI)通过电弧炉炼钢。钢铁半成品可以通过型钢压延制成型钢;通过压延制成钢筋、特殊钢、线材。经过厚板压延制成厚板,再经过管道制造形成UO钢管或电缝钢管。经过热轧制成热轧加工,在此基础上酸洗加工制成酸洗钢板,在此基础上冷轧制成冷轧钢板,经过退火、调制(热处理工艺)制成退火调制冷轧钢板。冷轧钢板、退火调制冷轧钢板经过涂装钢板制造、铁皮制造过程、电镀工艺、熔融镀锌工艺分别各自制成涂装钢板、铁皮、电镀锌钢板、熔融镀锌钢板。

日本建筑用钢材PCR、日本建筑用除外钢材PCR都提到了作为原料投入的废钢不会给环境带来负担,不存在与活动量相乘的原单位,即我们可以把它想象成空过程。但是,与钢铁产品的回收利用有关的影响需要计算,即计算D的部分:废钢循环利用的环境收益。这一点倒是与中钢协钢铁PCR的“从摇篮到大门,包含废钢循环”的系统边界的计算方式一致,却与瑞典国际钢铁PCR不同。

4.3 截止规则

中钢协钢铁PCR没有涉及截止规则。瑞典国际钢铁PCR涉及了截止规则:输入和输出产品体系的基本流的数据,对至少99%的已声明的环境影响有贡献。通过基于类似产品系统经验的专家判断和灵敏度分析相结合,对截止规则进行满意的检查。在这种情况下,可以理解未调查的输入或输出如何影响最终结果。

日本建筑用钢材PCR、日本建筑用除外钢材PCR对于截止规则内容一致,比瑞典国际钢铁PCR考虑得更全面。对于以下情况可以截断,不考虑其环境影响:

燃料和电力的投入量占可再生能源和非再生能源总投入量的1%。

除水和容器包装材料外,原材料不超过总投入质量的1%。

生产产品的设备等资材使用时的负荷。

与建设生产工厂等有关的负荷。

从外部采购投料时使用的容器包装和运输材料的负荷。

辅助材料中,口罩、手套等通用材料的负荷。

辅助材料中,包装用材料、运输用材料、运输物等的负荷。

事务部门和研究部门等间接部门的负荷。

燃料、燃气运输的负荷。

与站点之间的运输有关的负荷、与废弃物运输有关的负荷。

但是各种法律规定的标准的有害性和毒性物质不可以被删除。

同时,日本建筑用除外钢材PCR又额外提及排除在截断规则之外的各物质流量,最好不超过各单位工程质量、能量或环境影响的1%。排除在截断规则之外的物质流在系统内的合计最多为质量、能量或环境影响的5%。

由于本对比章篇幅较长,之后的内容可参见本公众号的后续文章--中欧日EPD平台间绿色钢铁产品PCR比较(二)。

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