農業部林業及自然保育署

林產品碳匯試算平臺

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林產品碳匯演算法說明

國際標準化計量方法

國際標準化計量方法配圖

林產品生物碳貯存估算方法參考自歐洲標準委員會CEN/TC175發布之EN16449:2014準則,《木材及林產品-計算木材的生物基碳含量並轉化為二氧化碳》。該標準的主要目的是評估木材所吸收或固定之二氧化碳(CEN, 2014)。如下式所示,該式以木材材積(m³)及其木材含水率來計算木材在絕乾下的重量,再將碳量乘上二氧化碳對碳的比例(44/12)後,可得木材中的碳匯量(kg CO2e)。

CS=(Pω*Vω)/(1+(ω/100))*cf*(44/12)

式中:CS為木材中的碳匯量(kg CO2e);cf為木材碳含量比率(%);為木材的密度(kg/m³);是木材的體積(m³);ω為木材的含水率(%)

變數涵義
Pω
木材密度(kg/cm³)

表示木材在特定含水率下的密度(kg/cm³)。若木材為氣乾狀態(有含水重),此值為氣乾密度;若為絕乾狀態(無含水重),此值為絕乾密度。

Vω
木材體積(m³)

主要用於計算木材總質量。

ω
木材含水率(%)

表示木材中水分的比例(%),與木材的實際密度相關。常見氣乾含水率為12%~15%。

cf
木材碳含量比率(%)

表示木材乾質量中碳的比例,通常範圍為45%~50%。

44/12​(轉換因子)

表示碳(C)轉換為二氧化碳(CO2)的分子量比值:碳的原子量為12,二氧化碳的分子量為44。

碳匯計算示例

假設由臺灣國產柳杉所生產的1套課桌椅體積為0.0462m³,目前已知柳杉絕乾密度為0.36(含水率為0),碳含量為49.03%,將上述三個參數代入國際標準化計量公式中,並將含水率ω設為0,即可得知木材碳匯量。

木材碳匯量=0.36*0.0462*0.4903*(44/12)=0.0298tCO2e

因此,可以得知一套由臺灣國產柳杉所生產的課桌椅碳匯量約為0.0298 t CO2e 約為29.8000 kg CO2e

含水率修正(氣乾狀態->絕乾狀態)

國際標準化公式中的1/(1+(w/100))是一個修正項,將木材的氣乾狀態轉換為絕乾狀態,因氣乾密度包含水分的重量,因此需要扣除水分對總重量的影響。

平臺採用的基礎數據

本平臺採用之木材種類共為122項,6項為臺灣廠商常用之人造板,24項為臺灣國產實木,92項為進口實木。主要參數數據來自林業試驗所發布的「台灣常見24種造林樹種」及「23種國外進口木材」之絕乾密度與碳含量係數。針對無絕乾密度資料的木材,則參考林產技術平臺之數據,透過氣乾密度平均值及木材含水率進行換算,以確保碳匯計算的準確性。

鑒於臺灣木材需求有99%以上來自進口,木材及林產品碳足跡的計算,須分別計算經營、伐採、運輸、生產、加工,甚至廢棄物處理等一系列的過程。而國產材與進口材的碳足跡的最大差異,在於原料取得過程時「運輸」所產生的碳排放。因此本平臺以近3年(2021-2023年)主要實木產品進口貿易資料,採用林產品里程(Wood Product Miles)的概念,估算主要進口實木產品之海運運輸CO2排放量,結果可做為林產品碳足跡或生命週期估算之參據,及未來推動國產材減碳效益估算。

進口實木產品運輸CO2排放量估算方法

配圖

由於林產品的生產過程,從原料取得,加工生產後再至消費市場,整個流向皆需運輸來連接,而在原料取得部分,國產材來自國內,而進口材來源尚需長程運輸,即進口材會產品從國外到國內運輸所產生的CO2排放量。進口材多以船運為主,船舶依照其用途可分為商船、漁船等,種類繁多,貨船是以承載貨物為主的船舶,數量約佔商船總數的95%以上,雖然速度比較慢而耗時,但它的運貨量大且運費較空運便宜,是水域的主要運輸工具,最常見為散裝船及貨櫃船。船舶溫室氣體排放以CO2排放量所佔比例最高,CH4及N2O的排放量較少,運輸過程產生的CO2排放量,利用活動數據(Activity Data)和排放量轉換係數(Emission Conversion Factor)之乘積進行計算。活動數據依木材及實木產品的數量或重量、運輸距離及運輸方式而有所差異,可以連續排放監測或藉由航行距離、燃料使用量等數據來推算,航運碳排放計算公式如下:

進口實木產品運輸CO2排放量估算方法

式中:E = 運輸的CO2排放量(公斤);M = 貨品重量(公噸);D = 運輸距離(公里);P = 運輸工具每單位距離CO2排放量(公斤)。

資料蒐集

臺灣主要林產品進口數量與重量資料

林木、林產品的數量的表示方式有以材積(立方公尺m³)及重量(公斤kg、公噸t)等單位表示,為了使統計資料單位一致,不同單位間則須藉由轉換係數來進行單位轉換,如果轉換單位為材積,則稱之為材積當量(Solid Wood Equivalent Volume),通常也是以m³為單位。由於實木產品該分類項目統計資料之數量為材積(立方公尺m³),為研究需要分析,需將體積單位轉換成重量單位。不同單位間需要藉由轉換係數進行單位轉換,則經FAO木材及林產品材積與重量轉換係數來換算(詳下表1),並統一單位為重量(公斤kg、公噸t)以利後續計算(行政院農業部林業試驗所,2014)。

表1. 林產品標準轉換係數表
商品 t / m³
原木 Roundwood
木質燃料,包括木炭用木材 Wood fuel, including wood for charcoal 0.725
針葉樹 Coniferous 0.699
非針葉樹 Non-Coniferous 0.800
木炭 Wood charcoal 0.167
木片與顆粒 Wood chips and particles
針葉樹 Coniferous 0.625
非針葉樹 Non-Coniferous 0.750
木材殘餘物 Wood residues 0.667
鋸材 Sawnwood
針葉樹 Coniferous 0.549
非針葉樹 Non-Coniferous 0.699
人造板 Wood-base panels
單板 Veneer sheets 0.752
膠合板 Plywood 0.649
粒片板、定向粒片板與其他 Particle board, OSB and others 0.649
硬質纖維板 Hardboard 0.950
中密度纖維板 Medium density fiberboard 0.500
其他纖維板 Other fibreboard 0.250
資料來源:行政院農業部林業試驗所(2014)
運輸工具CO2排放量轉換係數資料

本平臺選用英國環境部(Department for environment, food & rural affairs, 2021)估算各船型溫室氣體排放數據進行估算,船舶溫室氣體排放以CO2為主,CH4及N2O的排放量極少,一般碳足跡的估算是計算活動過程中總溫室氣體排放量,將各種溫室氣體轉換為可比較的二氧化碳當量後進行加總,以每公噸公里的二氧化碳排放量之平均值做為轉換係數如下表2所示,貨櫃船(Container)的CO2排放量轉換係數為16.1公克/每公噸公里,散裝船(Bulk Carrier)的CO2排放量轉換係數為3.5公克/每公噸公里。本平臺將用散裝船及貨櫃船之「平均載重噸」進行運輸碳足跡分析,以探討選擇不同的運輸方式對進口運輸碳足跡的潛在影響。

表2. 各船型尺寸及二氧化碳轉換係數
類型 尺寸 kg CO2e/mt/km
散裝船
Bulk carrier
200,000 + 載重噸(dwt) 0.00253
100,000 - 199,999 載重噸(dwt) 0.00304
60,000 - 99,999 載重噸(dwt) 0.00415
35,000 - 59,999 載重噸(dwt) 0.00577
10,000 - 34,999 載重噸(dwt) 0.00800
0 - 9,999 載重噸(dwt) 0.02956
平均值0.00353
貨櫃船
Container ship
8,000 + 標準櫃(TEU) 0.01265
5,000 - 7,999 標準櫃(TEU) 0.01681
3,000 - 4,999 標準櫃(TEU) 0.01681
2,000 - 2,999 標準櫃(TEU) 0.02025
1,000 - 1,999 標準櫃(TEU) 0.03250
0 - 999 標準櫃(TEU) 0.03675
平均值0.01612