从注塑机的角度计算产品碳足迹， 阿博格这样做

欧盟的“绿色协议”积极鼓励公司减少活动和产品的碳排放。为了满足严格的法律要求并达到2050年实现生产的温室气体净排放量为零的目标，各家公司将不得不大幅提高能源和资源效率。因此，可持续性目前是许多欧洲塑料零件成型产商的一个重大战略问题。

《德国气候变化法案》（The German Climate Change Act）进一步规定，到2030年将CO₂排放量减少65%，到2045年实现温室气体中和。国际公认的温室气体排放核算标准《温室气体议定书》（The Greenhouse Gas Protocol）将排放量分为三个领域，称为“范围（Scopes）”。注塑机被视为范围3资产，涵盖了上游和下游业务活动的间接排放。作为一家机器制造商，阿博格积极参与碳核算，以获得可靠和可比的指标，并助力实现雄心勃勃的气候目标。该公司在碳披露项目（Carbon Disclosure Project）中获得了高于平均水平的“B”级，证实了它在这方面的承诺。

大部分PCF产生于使用阶段

与年度企业碳足迹（CCF）相比，产品碳足迹（PCF）反映了产品整个使用寿命期间排放和消除的温室气体数量。PCF以CO₂当量为报告单位，是生命周期评估中的一个重要指标。国际标准ISO TS 14067:2018中对量化和报告做了指南。

对于注塑厂商来说，第一个有关的问题是机器的碳足迹，包括从机器开始制造到运抵工厂。在注塑机生产到出厂分析中，阿博格考察了从原材料提取到制造阶段，直到机器制造完毕离开工厂大门的这段时间。然而，这段时间只占机器CO2排放量的5%。从注塑机生产到使用到报废（即在机器的整个寿命期内），大部分PCF是在客户工厂的使用阶段产生的，加上在分销和处置过程中产生的排放。阿博格记录了注塑机四个制造工艺中排放的CO₂：

◆ 喷漆或涂层
◆ 机械加工及处理
◆ 电子电气件生产
◆ 组装

所用原材料和所需电力可按比例分配到该工艺序列的各个步骤和产品生命周期的其它阶段（图1）。

原材料的排放

如果将每个螺钉都考虑进去，注塑机的零件清单最多可以有11000个单独的零件。为了更好地管理这个清单，阿博格将这些原材料分为八个材料组。以此为基础，Allrounder注塑机由超过55%的塑料涂层铸铁和35%的钢和金属板（无论是热处理的、喷漆的、塑料涂层的还是未经处理的）组成。塑料部件、驱动部件和电子电气元件仅占总重量的7%。

这些材料组在生产过程中产生的CO2排放量有很大不同。然而，可以根据分布情况确定一个加权平均值或排放系数。Allrounder的排放系数为1.83（kg CO₂当量/kg产品）。因此，排放系数乘以数据表（表1）中规定的产品重量，就能得到整个注塑机的CO₂当量。

这意味着，制造合模力为2000 kN、净重为8300 kg的混合型Allrounder 570 H时，会产生约15190 kg CO₂的原材料相关的排放量。合模力为600 kN、净重为3300 kg 的Allrounder 370的相应数字约为6040 kg。

制造过程中与电力相关的排放

制造阶段的电力消耗也会产生PCF。标准化计算是基于2020年德国电力结构每1000 kg产品878.94 kWh的电力需求和0.366（kg CO₂当量/kWh）的排放系数（表2）。

以此为基础，制造Allrounder 370 H的电力需求为2900 kWh，CO₂当量约为1160 公斤。 Allrounder 570 H的相应数字为7295 kWh的电力需求和2670 公斤CO2的排放量。

然而，这一计算不能直接应用于阿博格。原因是该公司约60%的机器部件仅在其位于德国洛斯堡（Lossburg）的生产基地中心生产，该基地使用碳中和可再生能源，如光伏、风能和地热能，以及热电联产电站。自2016年以来，区域购电完全来自可持续能源。阿博格电力结构的排放系数仅为0.17，而不是0.366。

具体而言，这意味着Allrounder 370 H的电力相关CO2当量实际上仅为490 kg，而不是1160 kg，同样，Allrounder 570的电力相关CO2当量为1240 kg，也不是2670 kg。因此，由于公司的高度垂直整合和可持续电力结构，阿博格机器在制造阶段产生的与电力相关的排放量比德国平均水平低53%左右。

将原材料和与电力相关的排放量加在一起，得出“从生产到报废”分析的总CO₂当量：Allrounder 370 H为6530 kg；Allrounder 570 H为16430 kg（表3）。相比之下，德国每人每年产生的平均CO2排放量约为12000公斤，这一数字因个人消费、流动性、住房和营养等因素而异。

使用阶段的碳足迹

大约95%的注塑机PCF发生在使用阶段。然而，它在日常使用中实际产生的排放水平取决于许多因素。关键的决定因素是聚合物的选择、产品设计和注塑模具的构造。这里的一个关键参数是比能量要求，即耗电量除以产量的商，用kWh/kg表示。根据经验，循环时间越短，每一模的重量越大，所需的比能量要求越低，CO₂当量越好。

比能量要求受到动力类型的严重影响，即，是电力驱动（简称“电动”）、混合动力还是液压驱动。其他影响因素包括是否使用单回路或双回路泵技术或液压蓄能器，以及是否包括伺服电动计量或顶出等选项。

任何能够实现同步、动态和快速移动，从而缩短循环时间的功能都有利于使用阶段的碳足迹。螺杆直径和装机功率也是如此：每模重量越大，功耗越低，碳足迹越好。总的来说，专门针对要求和工艺定制的机器设备可以大大降低能量需求。阿博格凭借其在应用技术和工艺工程方面的丰富专业知识，以及利用模块化机器技术的优势，为该领域的客户提供支持。

根据Euromap 60.2测量能量要求

欧洲注塑机标准Euromap 60.2——建议用于确定具体工艺中注塑机的能耗。可以通过测量和记录规定会计期间标准条件下的平均功耗来客观比较不同机器的设计。读数取决于机器采用的技术、机器利用率和应用类型。例如，小批量生产工程制件的比能量要求远远大于生产快速移动包装产品所需的能量（图2）。

结果表明，电动注塑机所需的能量比标准液压机少50%左右。产量越低，差异越显著。但是，优化能源的液压机也可以显著减少碳足迹。

实际案例

在进行一项实际应用时，阿博格研究了S和Alldrive系列三种注塑单元大小（370、570和820）、锁模力分别为600、2000和4000 kN的液压机和电动机的各种情况。区分了采用双回路泵技术（T2）的液压驱动和“Comfort”性能范围内的电动驱动。

生产了两种产品：PA66-GF30工程部件（塑化量50%，成型周期30s）和包装件（塑化量100%，成型周期5s）（表4）。根据德国电力结构计算CO₂排放量。

电动机Allrounder 820 A，以115.2 kg/h的产量运行，在成型包装件时，每公斤塑料排放1.07kg CO₂。当以4.2 kg/h的产量成型工程部件时，370电动机的排放量几乎是其两倍（2.13）。对于液压机Allrounder 370 S，该值高达4.43。

这些数字仅适用于这个实际案列。其它应用可能会产生不同的数字。在不同情况下，实际功耗取决于工作周期、产能利用率和连接的耗能设备的效率。这些因素受到注塑工艺的影响。但是，通常可以说，随着产量的增加，这两种类型机器的能量要求都会减少。不管怎样，电动注塑机产生的CO₂排放量减少约50%。当CO₂排放量都基于材料吞吐量计算时，也会得到相同的结果。

本分析不包括塑料粒子生产过程中产生的CO₂排放量或其它耗能设备，如模具温度控制系统或车间空调（废热和冷却）等外围设备。外围设备的能量要求和CO₂排放量急剧增加，特别是工程样件，甚至排放比例会超过注塑机。另一个有趣的参数是单个注塑零件的碳足迹。

结论

可以为注塑机计算含有大量信息的“从生产到报废”碳足迹。在制造阶段，原材料对产品碳足迹的影响大约是电力消耗的十倍。本地供应链、高度的垂直整合和可再生能源的使用对碳足迹能产生正面影响。

由于使用阶段的PCF取决于许多因素，因此需要进行单独的案例研究。通常，注塑机的比能量要求随着其利用率的提高而降低。此外，电动注塑机产生的CO₂排放量比液压机少50%左右，具体数量取决于设备和材料吞吐量。

人们未来的目标是能够为注塑机确定科学合理的整体生命周期评估，这将需要付出更大的努力。这正是德国汉诺威莱布尼兹大学塑料与循环经济研究所（IKK）的Ing Hans Josef Endres博士教授和他的团队正在与阿博格等合作开展的工作。

来源：ENGEL恩格尔

作者：Thomas Köpplmayr 博士和 Klaus Fellner 博士是 ENGEL AUSTRIA GmbH 奥地利 St. Valentin 基地塑化系统和回收部门的塑料工程师
Günther Klammer 是 St. Valentin ENGEL 塑化系统和回收部门副总裁
 Ines Traxler 是奥地利 Linz 的 CHASE GmbH 能力中心的科研员工

来源：荣格-《国际塑料商情》

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