《Cleaner Environmental Systems》：Review of life cycle thinking in the best available technique (BAT) context: implications for improving BAT policies from value chain and rebound perspectives
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本评述旨在探讨生命周期思维如何助力改进最佳可用技术（BAT）政策。研究人员发现，生命周期评价（LCA）在BAT流程中有时会被采用，但尚未形成系统性应用。价值链与循环经济方面已被认为至关重要。当无法进行完整LCA时，筛选性评估与定性评估可发挥有效作用。目前缺乏关
本评述旨在探讨生命周期思维如何助力改进最佳可用技术（BAT）政策。研究人员发现，生命周期评价（LCA）在BAT流程中有时会被采用，但尚未形成系统性应用。价值链与循环经济方面已被认为至关重要。当无法进行完整LCA时，筛选性评估与定性评估可发挥有效作用。目前缺乏关于BAT环境影响的全系统层面分析。为此，研究人员引入了一种“固定预算”BAT分析概念，用以探索潜在的回弹效应。
3. 文献评述结果
3.1. 包含BAT推荐的LCA案例研究
3.1.1. LCA-BAT案例研究概述
LCA并非官方BAT流程的强制性环节，但学界对价值链考量的兴趣日益增长。在文献中，LCA被广泛用于特定工业和农业案例中BAT的选择、评估与推荐。此前关于BAT评估方法的系统文献综述表明，LCA是文献中最常用的方法之一。然而，多准则决策分析（MCDM）工具的应用最为普遍。MCDM可以纳入基于LCA的标准，但并非总是如此。相反，MCDM通常除了环境标准外，还会考虑经济和安全等方面。有研究者建议，将LCA与MCDM技术结合使用将是进行可持续性评估的最佳工具。
在此，研究人员聚焦于提供BAT推荐的LCA案例研究，共发现45项此类研究。这些研究覆盖了大量不同的工业部门，这对于BAT的发展而言是积极的。现有文献的重点在于制造业，特别是建筑材料和其他行业机械部件的制造、金属工业、水泥工业、废物管理、垃圾发电、纺织工业和食品工业。同时也存在一些显著的空白。例如，能源部门、纸浆和造纸工业或木基产品制造等领域尚无LCA-BAT案例研究。从发展BAT法规的角度来看，覆盖这些具有高环境影响的关键部门至关重要。
在地理分布上，所评述的研究高度集中于欧洲，尤其是南欧，包括西班牙、意大利、葡萄牙和土耳其。南欧的研究涵盖了多个工业领域且作者多样，这表明该领域确实有更多的案例研究。此外，还有八项来自中国的研究，一项来自印度，一项来自巴基斯坦，以及一项全球范围的研究。尽管如此，未来更广泛的地理分布将有利于不同背景下BAT的研究与发展。
3.1.2. 所使用的LCA方法与数据来源
尽管LCA方法已经标准化，并且存在多种开展LCA的协议，但这些仍然是相当通用的指南，而非带有具体操作指令的约束性文件。在实践中，“LCA”一词的使用非常宽泛，指代不同类型的方法，从传统的基于过程的LCA到更全面但详细程度较低的环境扩展投入产出（EE IO）分析、考虑各种决策或变化影响的归因方法，以及侧重于基于先前知识的特定生命周期阶段或特定环境影响的简化或筛选性LCA等。此外，即使采用相同的LCA方法，不同的研究也可能有不同的目标、范围、系统边界和数据来源。这些因素都会影响结果的解读方式，也能解释为何不同LCA研究的结果有时甚至相互矛盾。然而，不同的LCA方法和范围可以为同一问题提供有价值的互补视角。
为了解BAT背景下LCA方法和范围的概况，研究人员从评述的LCA-BAT案例研究中收集了方法论方面的关键信息。大多数评述的研究（71%）采用了传统的归因过程LCA方法。归因意味着对现状进行评估，这与关注特定决策后果的归趋方法形成对比。由于BAT流程涉及改善装置环境绩效的可能性，因此归趋方法在该领域也相对常见，在评述的研究中占29%。过程LCA是指自下而上的方法，侧重于被认为造成最高环境影响的主要过程。它是最适用于特定产品或装置背景的LCA方法。然而，还有更全面的、系统层面的生命周期方法，如EE IO和物质流分析（MFA），它们更适合于部门和国家级别的分析。在评述的集合中，只有一项研究使用了系统方法，这可以理解，因为BAT政策聚焦于装置层面。
大多数评述的研究（89%）采用了比较LCA方法，这非常适合在特定背景下比较各种技术替代方案。此外，使用某种形式的简化LCA也相对常见，这意味着分析侧重于特定的生命周期阶段或特定的环境指标等。
最常见的生命周期阶段范围是从摇篮到大门，即从原材料提取到最终产品，但排除了使用和报废阶段。从摇篮到坟墓是第二常见的范围。各自的百分比分别为40%和11%的评述研究。三项研究（7%）的范围是从大门到大门，即设施内从原材料进入到产品输出的过程。一项研究的范围是涵盖整个全球经济的系统层面。由于关注废物管理的研究逻辑与关注生产的研究略有不同，它们在大多数情况下被报告为“不适用”。其他范围（29%）包括仅侧重于一个或几个特定生命周期阶段的简化LCA，以及未明确说明其范围的研究。
大多数研究（71%）至少使用了来自所研究装置的部分原始数据，并结合了各种LCA数据库、统计数据和文献资料。最常使用的LCA数据库和软件包括ecoinvent、GaBi、SimaPro和中国生命周期数据库（CLCD）。功能单位主要基于物理量，例如1千克或1吨的分析材料或处理过的废物。一些研究将整个工厂或生产系统作为功能单位。
约三分之一的研究（36%）除了LCA之外还包含了定量经济分析。大多数研究即使没有包含定量评估，也包含了对经济可行性、成本或经济效益的讨论。然而，经济分析侧重于所研究案例的直接经济成本和效益。只有一项研究同时采用了系统方法来分析环境和经济。系统方法可以提供其他类型的生命周期方法无法提供的宝贵信息。一项研究证明，旨在提高铜回收率的政策可能导致铜需求和产量的总体增加，这是因为价格等因素的变化。为了用二次材料最大程度地替代原生铜生产，需要考虑这些回弹效应。根据开发的动态模拟模型，经济激励措施（如碳定价和降低处理费用）可以（反直觉地）减少铜矿开采并在长期内增加替代效应。类似的回弹效应可能发生在任何与环境政策相关的工业领域，例如BAT。未来需要在各种背景下对这些系统层面的影响进行更多研究。
大多数评述的LCA-BAT案例研究仅提供了与BAT相关的案例特定建议，即指导在特定情况下哪种技术性能最佳。然而，有十二项研究在更广泛的背景下讨论了BAT流程和政策的发展，并被纳入研究人员下文关于如何从生命周期和循环经济角度改进BAT政策的深入分析中。
3.2. 从价值链和循环经济视角改进BAT政策和实践的建议
3.2.1. 收集的建议
BAT法规被认为是加强和实施工业和农业部门生命周期思维与循环经济的重要政策工具。尽管生命周期方法尚未系统地应用于官方的BAT流程，但文献中存在共识，即LCA是BAT决策中的一个合适且有益的工具，无论是在装置层面还是在部门的BREF流程中。然而，对于未来应如何在BAT背景下发展LCA方法和价值链视角，存在一些不同的看法。主要建议被整理成表格并在后续章节中详细讨论。
3.2.2. 关于使用LCA评估和确定BAT的建议
多项LCA案例研究强调了在特定部门或运营中使用LCA评估和确定BAT的好处，例如土壤修复、水泥工业、碳捕集、电池回收、凤尾鱼罐头加工、化学工业和垃圾发电。这些研究表明，最关键的环境影响可能发生在任何生命周期阶段。有时，装置级别的排放占主导地位，但有时，正如当前BAT法规的目标那样，在装置级别减少排放可能会导致其他生命周期阶段环境影响的意外增加。例如，有研究证明了垃圾发电厂直接排放的减少至少部分地被该系统生命周期内增加的间接排放所抵消。LCA是一种能够揭示此类潜在权衡的系统性方法。作为一种综合性和整体性的评估方法，它非常适合根据工业排放指令（IED）来确定BAT。
尽管LCA在BAT背景下的益处得到广泛认可，但也提出了一些担忧。主要问题之一是，对一个装置进行完整详细的LCA可能非常耗时且资源密集。因此，多位作者建议使用简化或筛选性LCA方法会更加实用，因为BAT和BREF流程已经复杂且耗时。然而，虽然简化的LCA方法从实践角度看可能是必要的，但几位作者对此提出了警告。过于简化的方法无法对特定案例的环境影响进行严格分析。许多作者强调在BAT评估中进行彻底全面的LCA的必要性，但并不清楚他们指的是在研究层面还是在政策和实践中。一些作者对LCA专家往往缺乏特定领域所需的专业知识这一事实表示担忧，这可能导致过于简单化、静态或错误的环境评估。他们强调需要将LCA方法与特定领域的专业知识相结合。
多位作者呼吁使用来自所研究装置的原始数据，或者更一般地说，考虑当地特征。根据一项综述，该领域的大多数LCA研究使用的是来自先前文献、统计数据或LCA数据库的二手环境数据。与此相关的是，有作者建议需要更精确和全面的LCA数据库来增加LCA在BAT背景下的有用性。有作者建议进一步开发LCA工具，以便更好地考虑新技术，同时也要使工具本身更易于使用，并为决策提供更有用的结果。
有趣的是，有证据表明，由行业代表和其他利益相关者参与的BAT定义或BREF修订工作组的流程，会导致该行业部门生命周期清单（LCI）数据的生成增加。工作组可能会开展或委托LCI来支持其决策，这有助于LCI数据库的发展。因此，不仅是LCA可以使BAT流程受益，反之亦然：将LCA方法更系统地纳入BAT流程也可以生成可用于其他目的的有价值的LCA数据。
需要注意的是，分析的实用性与全面性之间的平衡也取决于可用资源。在发展中国家的背景下，当无法进行全面LCA时，简化方法（如简化LCA或“灵活BAT”）被推广为实用工具。污染减排目标需要与当地工业装置的能力相平衡。然而，考虑到工业活动对健康和环境的不利影响，有建议认为，随着GDP的增长，污染物限值应逐步接近欧洲BAT水平。同时还应跟进法规是否得到恰当实施。在发展中国家，即使立法存在，BAT的实际执行也常常缺失。
3.2.3. 关于在BAT政策中融入价值链和循环经济视角的建议
多位作者强调了在未来BAT评估、BAT确定和BREF文件以及包括IED在内的BAT法规发展中更一致地考虑价值链视角的重要性。随着社会向循环经济转型，传统上分别关注每项工业活动的BAT方法正变得过时。IED和BAT框架被视为实施循环经济的重要政策工具。
关于从价值链和循环经济角度发展BAT政策的最广泛和最具体的建议列表由部分研究和经合组织（OECD）报告提供。研究发现，在通过塞维利亚流程确定BAT时，某些价值链方面已经被考虑，但并非系统性。他们提出了三种补充方法，以便在BAT确定中更系统地考虑价值链方面：1）除了当前涵盖的“跨介质”效应外，还需考虑相关的“跨部门”效应；2）确定“价值链BAT”，即在BAT的直接效应之外，还包括上游和下游的影响；3）将“与价值链中的上下游伙伴合作”选定为所有部门的通用BAT。他们强调了BREF流程的复杂性，并建议采用侧重于最相关价值链方面的简化方法。
OECD报告包含了相同的建议，并额外建议在IED下设立的技术工作组（TWG）中纳入循环经济专家。与前述研究类似，该报告讨论了“价值链BAT”或“价值链BREF”的可能性，以整合价值链和全球议题的考量。此外，报告强调需要针对循环经济流程和实践制定新的BAT，例如与产品可回收性和二次材料使用相关的BAT。一些学术文献也强调了同样的问题，因为许多从业者已经在回收和再利用的背景下感受到了当前BAT的局限性。然而，OECD报告也提出了一个问题：BAT政策是否是整合价值链考量的最佳选择。BAT政策几十年来在减少装置的直接排放方面一直行之有效。报告担心，拓宽BAT原则的范围以涵盖价值链影响，可能会稀释其控制源头局部污染的原有重点。不同的装置通常是不同的法律实体，BAT流程与特定装置的许可证相关，该许可证控制着装置边界内发生的情况。除了自己的装置外，运营商对其价值链的了解和控制有限。此外，价值链思维导致了成本内部化和收益外部化的问题。这使得在BAT政策中考虑价值链变得复杂。在平衡这两种观点后，OECD报告的结论是，未来的研究应定义关键环境因素的“筛选标准”，以覆盖最重要的价值链影响。与之前的一些研究一样，从政策制定者的角度来看，采用简化方法来整合价值链方面被强调为最佳和最实用的选择。然而，如上所述，其他一些研究则强调了在BAT背景下采用简化LCA方法的风险。
区分装置的直接影响力与情境影响力可能会有所帮助。运营商可以直接影响自己装置的工艺、技术和材料输入。然而，还有许多其他因素会影响装置的生命周期影响，例如上游和下游条件、消费者行为和价值链合作。运营商对这些因素具有情境影响力，但它们不一定受运营商控制。BREF文件可以讨论这两种类型的影响力，但情境影响力更难转化为对特定运营商的许可义务。当研究人员呼吁在BAT背景下进行更严格的LCA评估时，这可以被理解为呼吁进行更多可用于BREF开发的科学案例研究。在实践中，为每个BAT流程在每个装置上进行完整的LCA尚不现实。然而，基于现有LCA研究、其他相关研究以及LCA专家参与TWG的生命周期思维，将是加强BREF文件和BAT政策中价值链与循环经济考量的实用途径。
3.2.4. 经济视角与创新
由于经济方面的考量是官方BAT流程的一个固有组成部分，许多评述的研究强调了在评估环境影响的同时评估经济影响的重要性。有学者更进一步，建议应采用一种整合环境、经济和社会影响评估的综合可持续性分析，来取代目前在BAT流程中仅分别处理环境和经济方面的做法。他提醒道，BAT原则在定义什么是特定目的的最佳技术方面有些武断，并且可能支持惯性而非可持续创新。评述文献中存在共识，即随着新技术的出现，BAT需要定期更新——然而，与技术发展相比，BAT和BREF流程是缓慢的。OECD报告担心，将价值链方面添加到BREF流程中可能会使其更加冗长，从而适得其反地减缓与循环经济等相关新技术的推广。因此，报告强调，未来应在BAT流程中更好地考虑创新。评述文献并未真正阐明这在实践中意味着什么，但言外之意可以理解为BAT和BREF流程应该更快，BREF文件应该更频繁地更新等。这在欧盟未来可能会改变，因为更新的IED 2.0为塞维利亚流程设定了时间限制，并规定欧盟BREF应每八年更新一次。然而，应考虑到所涉公司拥有可能产生经济影响的漫长合规时间线。此外，对于不适合现有BREF的新工业流程，需要制定新的BREF。
与这些关于BAT法规未能有效支持创新的担忧相反，一些作者强调了相反的方面。有观点认为，BAT原则可以触发创新，促进装置层面的持续学习，并导致整个工业部门能效显著提升和排放大幅减少。
在监管方面，更新的IED引入了一个新元素，称为欧洲工业转型与排放创新中心（INCITE）。INCITE旨在识别和评估工业创新和新兴技术在脱碳、去污和循环经济方面的环境绩效与成熟度。那些经济和技术上可行且具有显著环境效益的技术随后可被进一步纳入塞维利亚流程和BREF中。INCITE旨在提供环境绩效的整体评估，同时考虑循环性。因此，它有可能增强工业转型中的价值链思维，但其实际效果仍有待观察。
4. 从回弹效应视角提出的进一步建议
本节由作者及相关文献基于文献评述中发现的研究空白，提出进一步的建议。评述揭示，关于BAT政策影响的系统层面研究非常有限。研究人员只找到了一项此类研究：一项关于全球铜供应链的未来情景分析。然而，正如该研究所强调的，系统层面的分析对于揭示潜在的经济诱致型回弹效应和环境政策的反直觉结果至关重要。特别是，能源和材料效率措施容易产生此类回弹效应，这可能会抵消一部分或在极端情况下完全抵消预期的环境效益。在循环经济的背景下，增加回收和再利用并不一定能替代原生材料和商品的生产，而可能只是增加了整体的材料消耗，并需要额外的能源和运输。
然而，也存在理想的正向回弹效应。研究发现，早期采用新的绿色技术可以带来意想不到的额外减排，因为新技术通常很昂贵，这可能会减少其他方面的消费和排放。
