减少

了解九种主要减排方法
如何利用主要的减排方法
了解公司可以使用的只要减排方案,有助于明确、实现其净零排放路径。虽然每种减排方法的应用都会因企业、行业和地域而产生差异,有不同的成熟度和减排成本,对企业和气候的影响也不尽相同,但本节将根据公司案例和其他经验,从关键维度进行概括评估。我们将这些减排方法排序对应下面的图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、耐久性)、可持续生产、再利用、再制造和回收再利用废旧材料,减少使用原始材料、初级原料和产生废弃物。在规模化生产中,这将大大改变多数行业普遍采用的 "生产-制造-废弃物 "线性模式,即生产产品后,使其在有限的时间内使用,然后丢弃,进行垃圾填埋或焚烧处理。
气候影响
这种方法使制造公司能够减少与生产新产品相关的范围1和范围2排放;下游客户能够减少供应商提供的范围3上游排放。此外,在许多情况下,循环在难以减排的行业中极为有效。
业务影响
效益:在许多情况下,循环可通过增加使用二次材料的比例和减少浪费,来改善材料成本效益。此外,它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,包括特定行业的估算,均基于BCG项目经验。成本因行业、应用和地域而异)。减排成本代表减少排放的成本。正减排成本表示为实现减排而支出的费用,而负减排成本则表示实施减排措施可实现减排的净节省或经济效益。下面的减号表示这些节约成本的机会。
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)生产过程中更多的使用废钢:-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,协助拉脱维亚政府创建、批准的瓶子返还计划,随后要求零售商销售贴有押金返还制度广告标签的瓶子。这使得相关酒瓶的返还率从2021年的36%上升到66%,其中某些月份的返还率达到了100%(2)p34。
服装/纺织品:减少产品消费从而减少开展与生产相关的活动:巴塔哥尼亚(Patagonia)推出了多项措施,以减少消费者对新制成品的消费,其中2022年企业与 eBay开展了Good Threads伙伴合作项目,实现旧衣交易,并努力提高纺织品的质量,鼓励消费者延长一件衣服的使用寿命(3)。
塑料包装:回收包装、电子产品和化学品中的塑料:澳大利亚公司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,将它们变成了道路材料,这种道路的使用寿命比传统沥青增加65% 。
欲了解更多信息,请参阅以下行动图书馆案例研究: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。其中包括大量与工业和设施相关的优化措施。例如,调整某些生产步骤的温度、压力和时间,从而实现相同的产品质量下,尽可能节约能源;使用变频驱动泵,在流体需求较低时节流;使用高温水代替蒸汽供暖,节约能源;回收利用废热;调整工艺流程,减少材料消耗,回收利用“废料”等。改进材料效率还可以通过减少加工使用的能源达到节约成本的目的。
气候影响
这种方法使制造企业能够减少与生产新产品或服务相关的范围1和2的排放,并为下游客户减少与购买的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以及高效的产品设计,提高生产力并节约成本。其通常与整体业务流程效率和更灵活利用所有可用资源相关联,从而提高产量,降低成本。
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:拉尔夫劳伦公司(Ralph Lauren)通过按需服装制造,投资并与软件和基础设施平台方合作,开始按需定制生产其标志性马球衫。自推出这一举措以来,他们注意到标志性马球衫的过量生产问题显著减少,发货运输时间也更加灵活 。
采矿:使用传送带系统代替卡车运输,提高生产过程的效率:BHP公司于2022年从其供应商处获得了第一条碳中和传送带,以减少其在智利铜矿开采过程中的排放量 。
航空:轻量化产品:截至2023年,Airbus公司目前正致力于制造轻质机翼,以开发更省油的飞机,取代其现有的单通道喷气式飞机系列(7)。这就实现了在制造过程中使用更少材料、减少材料加工所需的能源以及在飞机使用寿命期间减少能源消耗的三重目标。
欲了解更多信息,请参阅以下行动图书馆案例研究: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是指用可再生能源(包括风能、太阳能、水能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
这种方法是指使企业能够通过为其资产和设施转用风能或太阳能等可再生能源来解决其范围1和2排放问题;下游客户能够减少与供应商相关的范围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,但根据其来源和加工过程的不同,其碳足迹也会有所不同。
业务影响
优势:根据当地电力市场和离网/并网考虑因素,可再生能源电力可降低公司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%的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设施所在地,也可能位于数百英里之外,以最大限度的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,请参阅以下行动图书馆案例研究: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 (请使用您的网络浏览器将此页面翻译为中文)。
可再生热能
说明
可再生热能是指用可再生能源替代传统的化石能源供热。这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。(使用可再生能源制冷不包括在此方法中,主要是因为大多数制冷已经使用电力,这可以通过提高效率和可再生电力的方法来解决。在次框架内,其包含在(II)材料和工艺效率以及(III)可再生能源中)。
气候影响
这种方法使公司能够通过降低直接/就地燃料相关排放来解决其范围1排放问题,并通过可再生热能供应商购买热能(如蒸汽)来解决其范围2排放问题。下游客户可以减少与供应商相关的上游范围3排放。不过,值得注意的是,并非所有可再生能源本身都是无排放的;例如,生物质能虽然是可再生的,但根据其来源和加工过程的不同,其碳足迹也会不同。因此,应考虑各种燃料来源的排放因素。
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
许多工艺,特别是在重工业环境或难以减排的行业,由于涉及基本化学反应,排放非常密集,如水泥、钢铁或化学精炼的生产。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而不是多晶硅。与单晶硅相比,多晶硅的生产成本更低,能源密集度也更低,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2排放,也可减少外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使用氢气代替碳: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是一家致力于通过基础设施改造利用能源来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,预计将立即减少来自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,规定加利福尼亚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途径。目前正在探索的影响最大的近期解决方案是减少熟料的使用量,并用低碳替代品取而代之。煅烧粘土、磨碎的石灰石或天然沸石都是低碳替代品,此外,用粉煤灰、钢渣或磨碎的玻璃等其他材料取代传统水泥,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
以自然为基础的解决方案包括投资于生态系统保护和其他土地利用方法,从而减少碳排放;支持生物多样性、水文和其他生态目标;以及理想情况下鼓励自然固碳。以自然为基础的解决方案必须位于价值链内环节(通常是上游),才能计入企业减排目标。因此,再生农业代表了食品行业公司为减少上游排放而实施的一系列方法。其他保护措施,包括恢复和开发可持续利用非农业环境中的自然碳汇(如森林、草原、湿地和海洋生态系统),帮助清除大气中的碳,但这些措施通常不计入价值链减排量(但可作为抵消)。
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,提高农田效率,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:菲律宾的弹韧性椰子种植是玛氏公司(Mars)与家庭农业生计基金、农村综合发展基金会以及椰子生产商和出口商富兰克林贝克公司合作,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,实现作物多样化,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 France)已承诺到2025年,其原料将100%来自再生农业。通过在农场中引入20多种覆盖作物,改善土壤健康、减缓水土流失并吸引授粉媒介。此外,该公司还创建了再生农业知识中心,这是一个开源网站,与农民及其供应链中的其他生产商分享相关知识。他们已经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,并将1公顷土地过渡到再生农业(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。
燃料开关
说明
燃料转换是指用低碳或零碳替代品取代化石燃料。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,或改用电力驱动系统。(在非运输部门,如工业部门,也可将燃料转换为低碳替代品。在本框架内,这些应用大多包含在(IV)可再生热能中)。
气候影响
这种方法可使公司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,生物燃料的碳足迹将考虑所使用的生物质材料;是否、如何以及在何处种植了任何作物;是否砍伐了森林;以及使用了何种化学工艺来制造最终的液体燃料。在改用电力的情况下,脱碳潜力的主要决定因素是地方/区域电网的排放强度。
业务影响
好处:由于更能避免地缘政治问题,能源安全有可能得到改善。某些燃料处理起来更安全。
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:美国邮政局已承诺转向全电动投递车队,并宣布到2028年部署66,000多辆电动汽车 。
航空:美国国防部与美国空军、作战能源能力改进基金和能源部合作,与Air Company达成一项高达6500万美元的合同,用于制造合成燃料,供国防飞机燃料后勤使用。就地燃料生产的开发和部署将更具弹性和可持续性,不仅对军队,对整个社会都是如此(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)。
碳捕获、利用和储存 (CCUS)
说明
碳捕集是指在二氧化碳(通常来自工业或发电过程)进入大气之前对其进行捕集、处理和运输,并将其储存或用于另一个生产步骤。可以从点源或直接从空气中捕获排放物(尽管目前在商业上不太可行)。虽然CCUS仍是一种有价值的工具,但不应将其视为主要减排方法;它是绝对减排的补充措施。CCUS一般不将视为减排手段,除非公司已经实现了显著减排目标。
气候影响
如果用于电力行业,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,等待SBTi和/或《温室气体议定书》的参考指南)。
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/再循环 (CCUS):30欧/吨CO2
水泥:在工厂采用点捕集碳技术:120欧/吨CO2
电力:利用CCUS捕获供热废气中的碳排放:150欧/吨CO2
实例
石油化工:在化工厂实施点捕集:北达科他州Red Trail能源公司于2022年开设了一家商业规模的乙醇生产厂,该厂配备了一套综合碳捕集系统,可捕集并储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:实施生物能源与碳捕集与封存(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,利用生物能源与CCUS技术相结合帮助发电。他们计划在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造成排放的某些活动的绝对数量。
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的排放。
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)。