本文研究的主要作者包括Peipei Hu, Yanze Li, Xuanzhao Zhang, Zhen Guo和Peidong Zhang。作者分别来自中国青岛科技大学环境与安全工程学院、人大附中，以及第一海洋研究所的岛屿与海岸带研究中心。本文发表于期刊《Carbon Management》，该研究于2018年5月3日上线发表。
玻璃制造是一项高温、能耗集中的工业过程，二氧化碳（CO2）排放量巨大。自1969年Coca-Cola公司首次使用生命周期评估方法研究玻璃容器行业的环境影响以来，玻璃行业的碳排放问题一直备受关注。中国已经成为全球玻璃生产的大国，2014年的日玻璃产量达到2800万吨，占全球总产量的一半。然而，大量化石燃料的使用以及矿物原料的分解使得玻璃生产过程中释放了大量有害温室气体。根据此前研究，在玻璃生产生命周期的CO2排放中，化石燃料燃烧占85%-92%，仅8%-15%源自原料分解。
这项研究的目标是通过系统分析中国玻璃容器行业生产过程的CO2排放情况，明确主要贡献阶段的排放与能耗，同时提出对应的节能减排措施，为行业的低碳发展提供策略支持。
研究基本方法及系统边界定义
研究围绕玻璃生产的四个主要阶段：配料、熔化、成型和退火，全面分析了整个生产系统的原材料和能源消耗情况。在熔化阶段，燃油、煤和天然气是主要能源来源，所选用的分析设备为生成马蹄形火焰的98m²熔炉，熔化温度约为1500°C。研究的系统边界如图1所示，涵盖了原料混合、模具成型、玻璃熔化以及成品包装和运输等工艺过程，明确了多来源的CO2排放，包括化石燃料燃烧、原材料碳氧化、电力和热能使用等。
CO2排放计算与模型构建
CO2排放的计算方法遵循中国国家发改委发布的《玻璃企业温室气体排放核算方法与报告》标准，通过以下公式分解总排放量：
数据来源与样本分析
数据基于河北省15家玻璃容器生产企业的能耗调查。研究发现，这些企业的平均能耗为8651 kJ/t玻璃，数据集中于能耗的正态分布范围。同时，物料和能源消耗清单详列了生产1吨玻璃所需的主要原料（如二氧化硅砂、纯碱、石灰石等）及其对应重量，同时也记录了各类能源的使用量（如煤、天然气等）。
能耗与排放驱动因素分析
通过热平衡分析，研究深入探讨了熔炉在玻璃生产中的能耗分布，明确了35.31%的有效热利用率和主要能量损耗来源。这为后续节能减排策略的制定提供了基础。
CO2排放来源与分布
研究发现，在玻璃生产过程中，化石燃料燃烧贡献了67.79%的CO2排放，原材料分解占比为10.78%，而电力的间接排放占21.23%。能源构成对排放的影响显著，例如使用燃油的单位排放为1.2798 t/t，比煤（0.6250 t/t）和天然气（0.4498 t/t）的排放高出2.05倍和2.85倍。
中国总体CO2排放量分析
从2004到2014年，中国玻璃容器行业累计排放了约1.23亿吨CO2。在2014年，玻璃容器生产的单位排放量为0.6836 t/t，比欧美国家高出26%-32%。这一现状凸显了优化能源结构的潜力。
优化能源结构的场景分析
研究针对不同的能源构成设计了六个场景，分别调整了煤、燃油和天然气的比例。例如，在场景6（天然气占70%，煤占20%，燃油占10%）中，CO2排放可降至0.5678 t/t，与美国的排放水平接近。
回收玻璃的节能减排效益
2014年，中国的玻璃容器回收率仅为28%，远低于发达国家水平。研究表明，提高回收率对节能和减排效果显著，回收水平每提高10%，可节约20.9 kJ/kg的能耗，对应4%的总能耗减少，CO2排放减少0.0684 t/t。
研究得出以下结论：
1. 提高熔炉有效热利用率、优化能源使用（向天然气转移）以及增加玻璃回收率，是有效降低玻璃行业碳排放的三大手段。
2. 热效率提升、能源结构优化和回收率提高，不仅能缓解环境压力，还能降低生产成本，提高行业竞争力。
本研究的科学价值在于，为玻璃容器行业提供了全面的CO2排放核算方法和优化路径；其应用价值则指导行业在能源转型和资源回收层面制定细化的低碳发展策略。
研究显示，中国仍需政府通过政策引导行业转向天然气等低排放能源，同时，需鼓励企业提升玻璃回收率，以实现可持续发展目标。这对未来设计低碳政策和制造工艺改进具有重要意义。