《Sustainable Production and Consumption》：Prospective life cycle assessment of typical electrical and electronic equipment
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前瞻性生命周期评估模型揭示电子电气设备全生命周期环境负荷，原材料生产阶段贡献超过80%的矿物资源稀缺，使用阶段主导其他环境影响，动态模拟表明空调碳排放潜力最高但效率退化抵消清洁能源减排效益。建议实施多维激励政策、动态效率标准并强化回收设施推动低碳转型。
龚汉芳|杜世伟|沈宏伟|龚贤正|高峰|聂祖仁
中国北京工业大学材料科学与工程学院工业大数据应用技术国家工程实验室，北京 100124
摘要
随着中国城市化进程的加速和电子产品的产量激增，废弃的电气和电子设备已成为增长最快的城市废弃物之一，其生命周期对环境的影响引起了广泛关注。本研究聚焦于五类典型的电气和电子设备（EEE）——电视机（TV）、冰箱（RF）、洗衣机（WM）、空调（AC）和计算机（PC），建立了一个前瞻性的生命周期评估（PLCA）模型，该模型将技术参数预测与动态背景系统建模相结合。通过纳入能源结构转型、市场规模演变和设备效率退化等动态变量，量化了整个生命周期阶段的减排潜力，特别关注资源密集型的原材料生产和能源密集型的使用阶段。研究结果表明，原材料生产对矿产资源稀缺性（SOP）的贡献超过80%，而使用阶段在其他环境影响类别中占主导地位。动态情景模拟预测，到2040年，由于高能耗，空调的减排潜力最大。效率退化效应抵消了清洁能源带来的碳减排效益。多变量PLCA量化了总生命周期碳减排量，其中使用阶段贡献超过60%；空调在2025年至2040年间碳减排量增幅最大。因此，本研究建议实施多维度激励政策以促进绿色制造，建立动态效率标准，并加强回收基础设施，推动EEE行业的低碳循环转型。
章节摘录
缩写
| A | 分配因子 | PC | 计算机 |
| AC | 空调 | PLCA | 前瞻性生命周期评估 |
| EEE | 电气和电子设备 | RF | 冰箱 |
| FFP | 化石资源稀缺性 | SOP | 矿产资源稀缺性 |
| GWP | 全球变暖潜力 | TETP | 陆地生态毒性 |
| HFCs | 氢氟碳化合物 | TV | 电视机 |
| HTPc | 人类致癌毒性 | WCP | 用水量 |
| HTPnc | 人类非致癌毒性 | WEEE | 废弃电气和电子设备 |
| LCA | 生命周期评估 | WM | 洗衣机 |
方法
基于PLCA方法，本研究构建了一个动态分析框架，涵盖了EEE整个生命周期中的资源和能源消耗以及环境影响。首先，开发了一个多阶段库存模型，包括原材料生产、加工、运输、使用和报废处理，系统地评估了七个环境影响指标：全球变暖潜力（GWP）、陆地生态毒性（TETP）、人类致癌性
生命周期中的环境影响
为了识别EEE生命周期中的主要环境负担来源，本研究分析了五类EEE的表征和标准化结果，系统边界涵盖了原材料生产、加工、运输、使用和回收阶段。相应数据分别见附录D和附录E。
研究结果表明，使用阶段和原材料生产阶段对环境的贡献最大
结论
基于传统的静态LCA框架，本研究系统地分析了EEE整个生命周期的环境影响，确定了主要的环境负担来源，并预测了其未来的减排潜力。通过引入PLCA方法，构建了时间序列参数数据和动态影响模型，并开发了一个动态碳排放计算模型，该模型整合了与生产规模、能源使用相关的变量
CRediT作者贡献声明
龚汉芳：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，方法论，数据管理。杜世伟：概念构思。沈宏伟：方法论。龚贤正：数据管理。高峰：撰写 – 原稿，监督，方法论，资金获取。聂祖仁：监督，资源，概念构思。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。
致谢
本研究得到了中国国家重点研发计划（项目编号：2022YFC3901701）和国家自然科学基金（项目编号：52341402）的支持。
