根据国家标准化管理委员会关于批准发布《化学试剂 高氯酸》等511项国家标准的公告(2024年第22号公告),由全国木材标准化技术委员会归口管理、中国林业科学研究院木材工业研究所起草的《木材与木制品生物碳含量计算方法》发布实施,实施日期为2025年4月1日。该标准旨在规范木材与木制品生物碳含量的计算方法,为碳排放核算提供技术支撑,服务于国家碳达峰碳中和战略目标。
一、标准制定的背景和意义
气候变暖已经引起了全球的广泛关注,随着人们对木质林产品的需求越来越大,木质林产品对全球的碳平衡有着非常重要的意义。木质林产品在减缓气候变化的作用主要有两个:一个是储碳,一个是减排。我国力争2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和,是党中央经过深思熟虑作出的重大战略决策,事关中华民族永续发展和构建人类命运共同体。碳中和就是排放的碳和吸收的碳基本相等,没有增量的碳了。那什么东西会吸收碳呢?树木在生物质形成过程中,通过光合作用能够吸收固定空气中的二氧化碳。
欧洲制定了EN 16449—2014《木材和木基产品 木材生物碳含量及其转化为二氧化碳量的计算》,日本也制定了标准《建筑用木材碳含量计量方法指南》。这些国外先进标准规定了计算木材和木制品中的生物碳含量的方法,这对量化木材利用对防止全球变暖的影响非常重要。
该标准的制定有利于建筑设计者了解木材和木制品中碳含量的相关信息,也为开展木材和木制品的环境产品声明和碳足迹核算提供技术支持。
二、计算原理
木材的化学成分包括纤维素(40%∼55%)、半纤维素(12%∼15%)、木质素(15%∼30%)和抽提物(2%∼15%)等成分。按重量计,木材含有50%的碳。因此,本标准规定木材的含碳率为0.5,与联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)给出的木材含碳率的参考值一致。木制品中含有胶黏剂等非木材成分,可根据木制品中木材成分所占的绝干质量比例计算其含碳率。
目前,普遍认为木材中碳的含量为50%(w/w)。S.H. Lamlom,R.A. Savidge测定了41种针叶材和阔叶材植物心材中的碳含量,发现窑干阔叶材的碳含量为46.27%∼49.97%(w/w),针叶树木材的碳含量为47.21%∼55.2%。针叶树的碳含量越高,木质素含量就越高(针叶树为30%,阔叶材为20%)。从41个树种中的7个树种的早材和晚材区钻取的木粉样品也进行了调查。结果表明早材的碳含量始终高于相应的晚材,这与早材的木质素含量相一致。
计算木材或木制品的绝干质量与含碳率的乘积即为木材的生物炭含量。木材和木制品中生物碳转换为生物二氧化碳的量根据碳的原子量(12)、二氧化碳的分子量(44)和生物碳含量进行计算。
三、标准主要技术内容
本标准提供了木材和木制品生物碳含量的计算方法,及其转换为生物二氧化碳的量的计算方法,适用于木材与木制品中木材成分的生物碳储量及其转换为生物二氧化碳的量的计算,但不含木制品中的胶黏剂可能包含的生物碳。
1. 术语和定义
规定了木制品、生物碳、生物二氧化碳、含碳率等术语和定义。其中,木制品、生物碳、生物二氧化碳的定义主要依据现行的ISO标准确定。
木制品:全部或部分源自木材或木质单元的产品。来源于ISO 38200:2018的3.3
生物碳:源自生物质的碳。 来源于ISO 14067:2018的3.1.7.2。
生物二氧化碳:生物碳氧化后得到的二氧化碳。示例:木材和木制品寿命结束之后作为能源燃烧氧化向大气中释放的二氧化碳。来源于ISO 19694-1:2021的3.4,有修改。
含碳率:木材、木制品中所包含的生物碳的质量与其绝干质量的比值。
2. 生物碳含量计算方法
根据木材的绝干质量和含碳率计算其生物碳含量。
(1)木制品含碳率的确定方法
根据含碳率的定义,规定了木制品含碳率的确定方法,主要是排除非木材成分。 如了解木制品中各组成成分的质量比,可根据木制品中木材的绝干质量、木制品总的绝干质量,计算木制品的含碳率。计算公式如下:
式中,
m1:单位木制品中木材的绝干质量(不包含胶粘剂、改性剂等非木材成分的绝干质量),单位为千克(kg);
m2:单位木制品的绝干质量(包含胶粘剂、改性剂等非木材成分的绝干质量),单位为千克(kg);
cf:木制品的含碳率,精确到0.01。
公式(1)中m1、m2的值可根据木制品生产工艺确定,cf的计算示例见附录A的示例2。
(2)木材和木制品绝干质量的确定
根据木材或木制品的含水率(W)、质量(mW)计算木材或木制品绝干质量,计算公式如下:
式中:
m0——木材或木制品的绝干质量,单位为千克(kg);
mW——木材或木制品在含水率为W下的质量,单位为千克(kg);
W——木材的含水率(如:12 %)。
也可通过其他的合适方法获得木材的绝干质量。如:对于活立木和刚刚砍伐的木材,计算其生材体积与基本密度的乘积即得到其绝干质量。
(3)生物碳含量计算
根据下面公式分别计算木材、木制品的生物碳含量。
式中:
PC——木材或木制品的生物碳含量,单位为千克(kg);
cf—— 木制品的含碳率;
m0——木材或木制品的绝干质量,单位为千克(kg)。
(4)生物二氧化碳量计算
根据下面的公式计算木材或木制品的生物二氧化碳质量。
式中:
PCO2——木材或木制品的生物二氧化碳质量,单位为千克(kg);
PC——木材或木制品的生物碳含量,单位为千克(kg);
(来源:中国人造板)