本土制造太阳能疫苗冷藏箱的生命周期评估与成本分析:可持续冷链的新突破

【字体: 时间:2025年05月06日 来源:Cleaner Environmental Systems 6.1

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  在撒哈拉以南非洲地区,疫苗和易腐食品存储面临诸多难题。研究人员开展了本土制造太阳能冷藏箱的生命周期评估(LCA)和成本分析(CA)研究。结果显示电池制造对环境影响较大,冷藏箱单位制造成本为 2682 美元。该研究为相关项目提供依据。

  在撒哈拉以南非洲,疫苗和易腐食品的储存面临着巨大挑战。当地能源供应不稳定,很多地区依赖电网供电的制冷系统,但农村地区电网不可靠,缺电情况严重。使用化石燃料发电机不仅成本高昂,还会造成环境污染,引发全球变暖、臭氧层破坏等一系列环境问题。而传统能源成本不断上升,在此背景下,太阳能发电技术成为了极具潜力的解决方案。它取之不尽、用之不竭,且使用过程中对环境友好。然而,此前针对发展中国家本土生产的太阳能冷藏箱的经济和环境研究较少。为了解决这些问题,来自国外的研究人员开展了对坦桑尼亚本土制造的用于疫苗和易腐食品储存的太阳能冷藏箱的生命周期评估(LCA,一种用于评估产品在整个生命周期内对环境影响的方法 )和成本分析(CA,用于评估项目经济可行性的方法)研究,该研究成果发表在《Cleaner Environmental Systems》上。
研究人员在研究过程中主要运用了以下关键技术方法:一是系统设计,精心打造了 30L 容量的太阳能冷藏箱,确定其尺寸、材质等,并配置了合适的太阳能光伏(PV)系统组件;二是使用 SimaPro 软件(版本 9.3.0.3 ),遵循 ISO 14040 标准进行生命周期评估,对冷藏箱从原材料提取到最终处置的全过程进行分析;三是进行成本分析,统计原材料和额外设备的成本来评估项目经济可行性。

研究结果如下:

  • 生命周期影响评估结果
    • 生产阶段:通过分析发现,电池制造对环境影响最大,在多个环境影响类别中贡献突出,如在陆地生态毒性(TEC)和人类非致癌毒性(HNCT)方面。太阳能面板则是第二大影响因素,在全球变暖潜势(GWP)等方面贡献较大。不同组件在不同环境影响类别中的贡献各不相同,如电池在 TEC 中占 75.36%,太阳能面板在 GWP 中占 27.52%。
    • 处置阶段:研究强调了回收和再利用的重要性。冷藏箱的部分组件如镀锌钢外壳、铝制内盖等可回收或再利用,这能显著减少处置阶段的环境影响,对各个环境影响类别都有益处。

  • 成本分析:该太阳能冷藏箱的单位制造成本为 2682 美元,其中太阳能面板和电池成本较高,占总资本支出近 40%。不过,整体项目经济前景良好,显示出一定的可行性。
  • 与其他研究的对比:与以往研究相比,该研究中的太阳能冷藏箱在二氧化碳(CO?)和二氧化硫(SO?)排放方面表现更优,尽管其体积较小且重量稍重,但在便携性和环境友好性上具有优势。以往研究多聚焦于大型冷藏箱,且成本分析多针对复杂大型冷却系统,与本研究存在差异。
  • 局限性与敏感性分析:由于数据有限,研究存在一定不确定性。敏感性分析表明,电池材料的选择对环境影响类别有显著影响,如从铅电池换为锂电池,GWP 会增加 20%,MEU 会增加 50% ,这意味着在选择电池类型时需要权衡不同的环境影响。

研究结论和讨论部分指出,本研究综合运用生命周期和成本分析方法,评估了太阳能冷藏箱的环境影响和经济可行性。生命周期分析体现了太阳能冷藏箱在减少 CO?和 SO?排放方面的优势,但也明确了生产阶段的环境热点问题,如 TEC 受电池和太阳能面板生产影响较大,后续研究应探索替代材料和技术来降低环境影响。成本分析结果显示项目具有积极的经济前景。总体而言,该太阳能冷藏箱是一项有潜力的投资,尤其适用于电力有限的偏远地区,为解决疫苗和易腐食品存储问题提供了新的方向,对推动可持续冷链发展具有重要意义。

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