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解释人BCG

了解九种主要减排方法

如何实施主要的减排方法

了解企业可实施的主要减排方案,有助于明确其净零排放路径。虽然各企业、行业和地区在应用这些减排方法时,会因技术成熟度、实施成本和影响效果的差异而有所不同,但本节将通过企业案例分析,从关键维度进行评估。具体排序详见图1。

图 1:减排方法说明。资料来源:BCG。

循环

说明

循环指通过循环设计(即模块化、生态设计和耐久性优化)、可持续生产、再利用、再制造以及废旧材料回收再利用等手段,减少对原始材料和初级原料的依赖,同时降低废弃物产生。在规模化生产中,这种模式将彻底改变传统的“”开采-制造-废弃”线性模式,避免产品在使用寿命结束后直接被填埋或焚烧处理。

气候影响

这种方法使制造企业能降低与生产新产品相关的范围1和范围2排放;下游客户能降低供应商提供的范围3上游排放。此外,在许多情况下,循环在难减排的行业中极为有效。

业务影响

效益:在许多情况下,循环可通过提高二次材料使用率和减少浪费,改善材料成本效益。此外,该模式还能降低商品采购的成本。

指示性减排成本(所有减排成本估算,包括行业特定估算,均基于BCG项目经验。成本因行业、应用场景和地域差异而有所不同)。减排成本指为实现碳减排所投入的成本。其中,正减排成本表示为实现减排支出的费用,而负减排成本则表示通过减排措施可获得的净节省或经济效益。下文中的减号表示此类成本节约机会。

  • 玻璃(容器):提高回收率:20欧元/吨CO2e

  • 服装/纺织品:减少原材料,减少使用混合物料,增强耐用性:-100-150欧元/吨CO2e(净节约量)

  • 塑料包装:通过机械回收利用二次塑料材料:15欧元/吨CO2e

  • 水泥:用脱碳原材料(副产品、废料、再生水泥)替代石灰石:5欧元/吨CO2e

  • 钢铁:在电弧炉(EAF)生产过程中提高废钢使用比例:-40欧元/吨CO2e(净节约量)

案例

玻璃(饮料瓶)制定押金返还制度:2022年,丹麦啤酒公司嘉士伯在拉脱维亚为其本地品牌Aldaris推出了押金返还制度,协助拉脱维亚政府建立并实施官方认证的瓶子回收计划。根据该制度要求,零售商需销售贴有押金返还标识的瓶子。实施后,酒瓶回收率从2021年的36%上升至66%,部分月份的回收率达到了100%(2)p34。

服装/纺织品:减少产品消费以降低生产活动:巴塔哥尼亚(Patagonia)通过多项措施减少新成品消费。2022年企,该业与eBay合作推出Good Threads伙伴计划,推动二手服装交易。同时,公司持续提升纺织品质量,鼓励消费者延长服装使用周期(3)

塑料包装回收包装、电子产品和化学品中的塑料:澳大利亚企业Close the Loop将旧打印机墨盒与其他软塑料、沥青和回收玻璃混合,将其改造为道路材料,将道路的使用寿命较传统沥青增加65%(4)

欲了解更多信息,请参阅以下行动资料库案例研究在价值链中实施循环以减少排放/浪费通过生态设计改善产品的环境足迹 (请使用您的网络浏览器将此页面翻译为中文)。

材料和工艺效率

说明

改进工艺和技术可以提高当前工业流程中能源和材料的使用效率,包括大量与工业和设施相关的优化措施。例如,通过优化生产工艺参数(如温度、压力和时间)在确保产品质量的同时降低能耗;使用变频驱动泵,在流体需求较低时节流;以高温水代替蒸汽供暖,节约能源;回收利用余热;调整工艺流程,减少材料消耗,回收利用“废料”等。通过减少加工能耗和提高材料使用率,还能实现可观的成本节约。

气候影响

这种方法使制造企业减少生产新产品或服务相关的范围1和范围2排放,并为下游客户减少购买产品和服务相关的范围3上游排放。

业务影响

效益:通过减少材料和能源的使用,结合高效的产品设计,可同步实现生产效率提升与成本降低。该方式通过提升整体业务流程效率及资源柔性配置水平,有效促进产能增长与成本降低。

指示性减排成本

  • 纺织品:减少生产过剩,提高效率:-90欧元/吨CO2e(净减排量)

  • 采矿业:提高电机效率,如散装分拣机、磨机、碾磨机、输送机:-10欧元/吨CO2e(净减排量)

  • 航空:通过重新设计部件和配置提高飞机效率:100-10/吨CO2e欧元(潜在的成本节约)

案例

纺织品拉夫劳伦(Ralph Lauren)通过实施按需服装制造模式,与软件及基础设施平台服务商合作,实现了标志性马球衫的按需定制生产。该措施实施后,产品过量生产问题得到有效控制,发货运输时间也更加灵活(5)

采矿以传送带系统代替卡车运输,提高生产效率:必和必拓(BHP)于2022年从其供应商处采购首条碳中和传送带,降低了公司在智利铜矿开采过程中的碳排放 (6)

航空轻量化产品:截至2023年,空中客车公司(Airbus)正在研发轻质机翼,旨在开发更省油的飞机,取代其现有的单通道喷气式飞机系列(7)。该技术可实现三大可持续效益:1)降低制造环节的原材料消耗;2)减少材料加工能耗;3)提升飞机全生命周期的能源使用效率。

欲了解更多信息,请参阅以下行动资料库案例研究:利用热交换器减少炉内二氧化碳排放量利用人工智能优化冷却机组效率。(请使用您的网络浏览器将此页面翻译为中文)

可再生能源

说明

使用可再生能源发电指用可再生能源(包括风能、太阳能、水力或其他可减少电力相关排放的非化石能源)替代传统的化石能源发电。

气候影响

企业能通过将生产设施和运营资产转向风能或太阳能等可再生能源来降低其范围1和范围2排放;下游客户能借此减少来自供应链的范围3上游排放。但需要注意的是,并非所有可再生能源都是零排放的:例如,生物质能虽然是可再生的,但因原料来源及加工工艺不同,其碳足迹也会存在差异。

业务影响

优势根据当地电力市场和离网/并网考量因素,可再生能源电力可降低企业与能源相关的运营开支。

指示性减排成本:

  • 制造业:使用可再生能源进行生产:<10-15欧/吨CO2e(潜在成本节约)

  • 科技产业:使用100%可再生能源用于企业运营及其数据中心:<10欧/吨CO2e(潜在成本节约)

 

实例

制造业:安装就地风力发电:世界领先的厨房和电器公司惠而浦(Whirlpool)在俄亥俄州建立了就地风力发设施,为四家工厂提供电力,并计划在德克萨斯州建设一个风力发电场,扩大就地可再生能源的使用范围(8)

科技产业:签署绿色电力购买协议 (PPA),可以共享电力消耗,是安装大型可再生能源设施(如太阳能或风能农场)的一种手段。这些设施可能位于企业厂区内部,也可能位于数百英里之外,以最大限度地发挥可再生能源的潜力。2023年,谷歌签署了一份40兆瓦的太阳能PPA,向荷兰EDPR公司采购太阳能,为其荷兰业务提供服务。

欲了解更多信息,请参阅以下行动资料库案例研究:利用PPA获取可再生能源电力利用屋顶光伏转换为太阳能发电

可再生热能

说明

可再生热能指用可再生能源替代传统的化石能源供热,既适用于住宅和商业环境中的水加热和空间加热,也适用于热量较高的生产制造过程(本方法未纳入可再生能源制冷,原因在于大多数制冷系统依赖电力驱动,其能效提升及电力清洁化已分别归入(2)材料和工艺效率及(3)可再生能源)。

气候影响

企业能通过降低直接/就地燃料相关排放减少其范围1排放,并通过可再生热能供应商购买热能(如蒸汽)减少范围2排放。下游客户可以减少供应链上游范围3排放。不过,值得注意的是,并非所有可再生能源都是零排放的;例如,生物质能虽然是可再生的,但因原料来源及加工工艺不同,其碳足迹也会存在差异。因此,应考虑各种燃料来源的排放特性。

业务影响

优点:降低与供暖相关的运行成本。

指示性减排成本:

  • 建筑:办公室使用可再生低温电热:40欧/吨CO2e

  • 钢铁:用电弧炉取代其他熔炉:60欧/吨CO2e

  • 化学品:用热泵和直接电加热替代低于150°C的热能:40欧/吨CO2e。请注意,就目前的技术而言,在高温工业过程(超过500°C)中使用可再生能源供热的减排成本通常超过100欧/吨CO2e,尽管这只占供热排放量的一小部分。如需了解更多信息,请参阅 "改用可再生能源,实现工业供热脱碳"

实例

建筑供暖:在低温应用中使用热泵:博世(Bosch)利用国家补贴向纽约巴德学院提供地源热泵,实现就地100%地热供暖的目标。截至2022年,博世的地热能源比例已达到40%,预计这一转变每年可为学院节省近100,000美元,并减少碳排放

钢铁生产:在高温应用中使用电弧炉:2023年,安赛乐米塔尔公司(ArcelorMittal)在卢森堡经济部的支持下,投资6700万欧元建造了一座新电弧炉,以减少钢铁生产过程中的排放。该技术预计将减少80%的钢铁生产排放

化工:2022年,巴斯夫(BASF)与曼能源解决方案公司(MAN)建立了战略合作伙伴关系,在路德维希港建造工业热泵,减少对化石燃料的需求。热泵将利用可再生能源制热,辅以巴斯夫生产设施和冷却水系统的废热,支撑生产所需的大部分蒸汽。据MAN(12)称,计划中的热泵集成每小时可产生超过150公吨的蒸汽,相当于120兆瓦的热量输出。

欲了解更多信息,请参阅以下行动资料库案例研究:改用可再生能源使工业用热脱碳选择太阳能热水器 (请使用您的网络浏览器将此页面翻译为中文)。

新工艺

说明

在重工业或难减排行业(如水泥、钢铁、化工等),许多工艺涉及基本化学反应,排放非常密集。这些行业的深度脱碳需要新的低碳生产工艺和技术。例如在炼钢过程中使用直接还原铁(DRI),在低碳水泥生产中使用补充胶凝材料、矿化和其他创新工艺,以及在太阳能电池板中使用升级冶金级硅替代多晶硅。与单晶硅相比,多晶硅的生产成本更低,能源密集度也更低,因此使用多晶硅可以节约成本、能源和排放。但提炼多晶硅本身也是能源密集型的。升级后的冶金级硅提供了一种能耗较低的生产途径。在过去的许多年里,制造和提炼工艺不断发展,首先从单晶硅转向多晶硅,然后转向能源密集度较低的多晶硅集成工艺,最后转向使用升级的冶金级硅,以维持/实现合理的太阳能效率,同时提高其可持续性。

气候影响

这种方法可减少与受影响流程相关的所有范围1和范围2排放,也可减少采购商品和服务的范围3排放。

业务影响

效益:有潜力改变能源密集型工艺,从而节约成本。如果在工艺中加入更多的回收成分,还可以降低原材料成本。

指示性减排成本:

  • 钢铁:使用氢基直接还原铁炼钢:90-150欧/吨CO2e

  • 石油和天然气:减少燃烧造成的直接排放:<20欧/吨CO2e(潜在成本节约)

  • 水泥:使用替代水泥熟料(如SAC=硫铝酸盐熟料;FAC=铁铝酸盐熟料):10-15欧/吨CO2e

案例

钢铁在铁矿石还原过程中用氢气代替碳:瑞典最大的钢铁公司SSAB与欧洲最大的铁矿石生产商LKAB和欧洲最大的能源公司之一Vattenfall合作,计划在其新的HYBRIT工厂(13)的生产过程中用绿氢(通过电解产生)取代煤炭中的碳(称为H2-DRI),从而在2026年之前将无化石钢铁推向市场。沃尔沃已与SSAB合作,用该材料制造世界上第一辆无化石钢铁汽车(14)

石油和天然气减少甲烷排放:Crusoe Energy Systems是一家致力于通过创新能源基础设施解决方案减少甲烷火炬排放的初创公司。自2021年以来,该公司已筹集了超过4.5亿美元的资金,并与埃克森美孚合作开展了一个试点项目,预计将减少试点所在地的燃烧塔中63%的甲烷排放量(15)

水泥加利福尼亚州于2021年颁布了一项法律,规定该州使用的所有水泥最迟需在2045年实现净零排放。鉴于加州是美国第二大水泥生产州,加州空气资源委员会(CARB)一直在积极探索实现这一目标的不同路径。当前最具潜力的近期解决方案是减少熟料的使用量,并采用低碳替代材料。煅烧粘土、石灰石粉或天然沸石都是低碳替代材料。此外,用粉煤灰、钢渣或玻璃粉等材料替代传统水泥,也可以改变混凝土的配方(16)

欲了解更多信息,请参阅以下行动资料库:利用绿氢生产合成氨 (请使用您的网络浏览器将此页面翻译为中文)。

基于自然的解决方案

说明

基于自然的解决方案包括:投资生态系统保护和其他土地利用实践,从而减少碳排放;促进生物多样性保护、水文调节等其他生态目标;以及增强自然碳汇功能。基于自然的解决方案必须作用于价值链内环节(通常是上游),才能计入企业减排目标。因此,食品行业通过再生农业实践减少上游排放。非农业生态系统的保护与恢复(如森林、草原、湿地和海洋生态系统),虽可增强碳清除能力,但通常不计入价值链减排量(适用于碳抵消机制)。

气候影响

这种方法可使农业企业和其他土地所有者大大减少其范围1排放量;下游公司(如食品和农业公司)可降低其与农业相关的范围3上游排放量。

业务影响

效益:减少对化肥等外部投入的依赖,提高供应链韧性和农田效率,以较低的投入成本获得更高的产量。

指示性减排成本:

  • 保护/再生农业:采用保护性农业,即尽量减少对土壤的机械扰动、永久性土壤有机覆盖和物种多样化,提高水分和养分的利用率,减少用水量和化肥产生的排放量:<20欧/吨CO2e

  • 覆盖作物:在冬季种植覆盖作物,以减少硝酸盐沥滤和土壤侵蚀的风险,改善土壤结构,增加固碳量,并减少春季土壤肥料中对硝酸盐的需求:0-100欧/吨CO2e

  • 牛粪厌氧消化:采用厌氧消化器处理牲畜排泄物,否则会排放甲烷:90-150欧/吨CO2e

案例

再生 "韧性 "农业:菲律宾韧性椰子种植计划是玛氏公司(Mars)联合家庭农业生计基金、农村综合发展基金会及椰子生产商和出口商富兰克林贝克公司(Franklin Baker),在菲律宾棉兰老岛发起的一项为期10年(2018-2028年)的倡议。该倡议旨在帮助棉兰老岛的小农学习再生农业技术,提高产量,实现种植多元化,并为其产品争取更好的价格(17)

覆盖作物以可持续耕作的方法,促进土壤固碳:法国达能公司(Danone)承诺到2025年使用100%来自再生农业的原料。通过在农场中引入20多种覆盖作物,改善了土壤健康,减缓了水土流失并促进了授粉昆虫栖息。此外,该公司创建了再生农业知识中心开源网站,与农户及其供应链伙伴共享相关知识。该项目已将奶农的排放量减少了9.3%。其目标是对6000名农民进行再生农业实践培训,增强合作社的能力,并完成1公顷土地向再生农业模式的转型(18)

乳制品厌氧消化器:Brightmark Energy公司与纽约州北部的四个奶牛场合作,使用厌氧消化器,每天将来自约11,000头奶牛的225,000加仑奶牛粪便转化为沼气和其他有用的产品。此外,沼气池还能防止甲烷释放到大气中,从而每年减少108,000公吨该设施处理的粪便所产生的温室气体净排放量

欲知更多详情,请参阅以下行动资料库:利用再生农业实践减少排放将基于自然的解决方案作为净零行动的一部分

燃料转换

说明

燃料转换是指用低碳或零碳能源替代化石燃料,主要适用于运输部门,其中低碳/零碳能源包括氢、生物燃料、合成航空燃料(SAFs),如电子煤油、绿氨,或电气化驱动系统(工业部门也可实现低碳燃料替代,归类于本框架的(4)可再生热能)。

气候影响

这种方法可使企业减少燃料使用产生的范围1排放,以及与运输、配送、差旅和通勤相关的范围3排放。实际的脱碳潜力取决于替代能源的生命周期排放量。例如,生物燃料的碳足迹评估需考量原料来源(包括生物质类型、作物种植方式及是否涉及毁林)、加工工艺的碳排放强度等因素。而改用电力的脱碳潜力主要取决于当地电网的排放强度。

业务影响

好处显著降低地缘政治风险,能源安全有望改善。某些燃料具有更高的安全特性。

指示性减排成本:

  • 货运:从柴油转向合成燃料(包括氢):60-100欧/吨CO2e

  • 电动卡车:使用电池电动卡车进行中短途运输(中型):<10欧/吨CO2e(不包括充电基础设施)

  • 航空:改用合成航空燃料(SAF):150-350欧/吨CO2e。目前的减排成本为:300-350欧/吨CO2e,预计到2030年将达到150-170欧/吨CO2e。由于技术成熟、规模经济和公共政策,预计会有大幅改善

  • 铁路:将货运量从柴油卡车转为火车:<10欧/吨CO2e(潜在成本节约)

案例

货运:将自有或供应商车队的柴油车改用绿色燃料,如生物柴油、合成燃料或氢燃料:Hyzon Motors公布了一项将柴油卡车改用氢燃料电池的新计划,并已在2022年向一家钢铁制造商交付了数十辆重型燃料电池卡车,预计在未来七年内可减少3万吨碳排放(20)

电动卡车从化石燃料转向电动设备/车辆,尤其是中短途运输服务:美国邮政局已承诺实现投递车队全面电动化转型,并宣布到2028年部署66,000多辆电动汽车 (21)

航空美国国防部联合美国空军、作战能源能力改进基金和能源部,与Air Company签署了一项价值高达6500万美元的合同,用于制造合成燃料,供国防航空后勤使用。就地燃料生产技术的开发和应用不仅能提升军队能源保障的韧性与可持续性,也将为全社会带来广泛效益。(22)

欲了解更多信息,请参阅以下行动资料库:从ICE转向FCEV乘用车从ICE转向FC 运输卡车从ICE转向BEV运输卡车从ICE转向BEV乘用车 (请使用您的网络浏览器将此页面翻译为中文)。

碳捕集、利用与封存 (CCUS)

说明

碳捕集指在二氧化碳(通常来自工业或发电环节)进入大气之前对其进行捕集、处理和运输,实现其封存或工业再利用。具体实施方式包括点源捕集和直接空气捕集(目前后者商业可行性较低)。CCUS是一种有价值的工具,但不应将其视为主要减排方法;它是企业完成主要减排目标后的补充措施,一般不被视为减排手段,除非企业已经实现了显著减排目标。

气候影响

如果用于电力行业,该方法可减少整个价值链的排放,通常与范围1或范围2排放相关;还可减少下游用户的范围3上游排放。如果不在特定实体的价值链中,则可计入抵消(截至2023年10月,SBTi和/或《温室气体核算体系》待提供参考指南)。

业务影响

好处:可减少剩余排放量,无需为任何碳排放付费(与密集型排放行业尤为相关)。

指示性减排成本:平均:超过100欧/吨CO2e(因多种因素而异)

  • 石油化工在高浓度化学品和天然气加工中使用碳捕集与封存/再利用 (CCUS):30欧/吨CO2

  • 水泥在工厂采用点源碳捕集技术:120欧/吨CO2

  • 电力利用CCUS捕集供热废气中的碳排放:150欧/吨CO2

实例

石油化工在化工厂实施点源碳捕集:北达科他州Red Trail能源公司于2022年开设了一家商业化乙醇生产厂,该厂配备了一套综合碳捕集系统,可捕集并封存该厂的大部分排放量(23)

水泥:Fortera公司位于加利福尼亚州雷丁的水泥厂目前采用了二氧化碳捕集技术,将运行过程中排放的废气重新送入水泥窑,从而减少了二氧化碳损失,并显著提高了生石灰石转化为水泥的效率。其产品的排放强度降低了60%,并可与普通波特兰水泥混合,作为补充胶凝材料,比例约为20%(24)

电力实施生物质能碳捕集与封存(BECCS):英国发电企业Drax于2019年和2020年在两家工厂启动了试点项目,利用生物质能源与CCUS技术进行发电。该公司计划在2027年之前建成世界上第一个负碳发电站,在2040年建成世界上第一个净零工业集群(25)

减少活动

说明

减少活动是指直接减少组织内高排放活动的绝对数量。

环境影响

这种方法可减少与活动相关的所有排放,包括范围1、范围2和范围3排放。

业务影响

效益:通常可降低活动相关成本,还可提高业务流程效率。

指示性减排成本:通常为负值,表示节省的减排量,但企业应注意不要影响实际收入。

案例

商务:减少商务旅行:作为实现“净零排放”目标的一部分,瑞士再保险(Swiss Re)、富达(Fidelity)、辉瑞(Pfizer)和BCG都承诺在2023年之前减少公司内部的商务旅行。商务旅行占航空旅行的15-20%,而航空旅行是排放最密集的交通方式(26)