1999年，日本碳纤维制造商协会（Japan Carbon Fiber Manufacturers Association ，JCMA）首次公布了碳纤维的“生命周期清单”（life cycle inventory，LCI）数据。在接下来的几年中，JCMA发布了几次修订版（2004年、2006年和2012年）。
自2006年以来，这些LCI数据以实际生产数据为基础，与许多其他基于模型计算或实验室规模或中试规模实验数据的发布数据形成了鲜明的对比。此次公布最新的碳纤维全生命周期评估报告已正式于2022年10月发布，公布了生产1kg碳纤维能耗和二氧化碳等详细排放数据。
在过去的几十年里，由于材料和工艺的环境影响的评估变得越来越重要，因此建立了一个国际标准(ISO 14044)。一个完整的LCA((life cycle assessment，生命周期评估)，除了目标和范围的定义之外，还包括三个主要部分：清单分析、影响评估和解释。该研究仅限于生命周期清单(LCI)，但对清单结果的分析提供了一些相关影响类别的信息，如累积能源需求(cumulative energy demand，CED)、CO2、NOX和SOX排放，因此可以与其他已发表的LCA数据进行比较。
该项研究的目标产品是制造1kg的PAN基高强度碳纤维，丝束规格为12k（800tex）至24k（1600tex），拉伸模量在230至250GPa之间。这项调查是根据JCMA和工业信息协作研究中心（WIC）签订的合同进行的，WIC中心为材料行业进行了大量库存分析。该调查的输入数据由三家日本碳纤维制造公司（东丽、三菱化学、帝人）提供给WIC，并在2017年期间对生产的6994吨碳纤维进行了测量，约占当时日本国内此类碳纤维年产量的40%。该数据被认为对CF的主要市场（如航空航天设备和汽车）具有足够的代表性。
系统边界如图1所示，采用了“从摇篮到闸门”的计算方法。前台数据采集是对单元工艺本身进行的，即生产1kg碳纤维，该工艺由聚丙烯腈聚合、纤维纺丝和碳化三部分组成。对于原材料（丙烯腈、溶剂等）、电力和蒸汽的输入，进行了回顾性计算（部分基于背景数据）。这最终形成了一份可追溯到自然资源的累积数据清单。通过对这些累积数据的进一步分析和分组，可以将本次调查的结果归纳为四个相关的清单类别：CED（累积能源需求）、CO2、NOX和SOX排放。
经计算得知，生产1kg碳纤维的所有原材料和燃料（电力、蒸汽和直接消耗的燃料）的CED或一次能源消耗量（根据开采和开采资源计算）为318.2 MJ。此外，本次调查还包括32.1 MJ的原料能源，总计350.2 MJ。CO2（19.849 kg/kg碳纤维）、NOX（0.0353 kg/kg碳纤维）和SOX（0.0161kg/kg碳纤维）排放量与2012年调查结果一致。
据信，这项新调查对参与碳纤维及其复合材料使用和研究的工业和科学界具有独特的价值，因为它是基于实际生产数据。该项研究报告提供了足够的细节，以便与其他已发布的碳纤维LCI（和LCA）数据进行充分的对比。
原文始发于微信公众号（碳纤维及其复合材料技术）：【前沿技术】生产1kg碳纤维能耗318.2 MJ、排放CO2近20kg，基于日本东丽等碳纤维实际生产数据的全生命周期评估报告发布
