Eco-efficiency analysis by basf: the method

Intention, Goal, Scope, Background  BASF has developed the tool of eco-efficiency analysis to address not only strategic issues, but also issues posed by the marketplace, politics and research. It was a goal to develop a tool for decision-making processes which is useful for a lot of applications in chemistry and other industries. Objectives. The objectives were the development of a common tool, which is usable in a simple way by LCA-experts and understandable by a lot of people without any experience in this field. The results should be shown in such a way that complex studies are understandable in one view. Methods  The method belongs to the rules of ISO 14040 ff. Beyond these life cycle aspect costs, calculations are added and summarized together with the ecological results to establish an eco-efficiency portfolio. Results and Discussion  The results of the studies are shown in a simple way, the eco-efficiency portfolio. Therefore, ecological data are summarized in a special way as described in this paper. It could be shown that the weighting factors, which are used in our method, have a negligible impact on the results. In most cases, the input data have an important impact on the results of the study. Conclusions. It could be shown that the newly developed eco-efficiency analysis is a new tool, which is usable for a lot of problems in decision-making processes. It is a tool which compares different alternatives of a defined customer benefit over the whole life cycle. Recommendations and Outlook  This new method can be a helpful tool in different fields of the evaluation of product or process alternatives. It can be used in research and development as well as in the optimization of customer processes and products. It is an analytical tool for getting more sustainable processes and products in the future     

国内外生态效率核算方法及其应用研究述评

生态效率由于具有突出的定量化分析优势,在可持续发展的评价与量化分析中起着重要作用,且在全世界范围内得到广泛推广和应用。参阅近十年国内外相关文献的基础上,系统总结了生态效率的核算方法及其在不同尺度的应用,侧重于国内外对比分析,研究表明:(1)国外已从简单评价转向生态效率驱动机制的探究。(2)对于生态效率测算,国外开始借助会计、金融以及管理学中的理论和模型对现有的经济/环境比值法以及模型法进行改良和修正;我国则侧重于生态效率评价指标体系构建以及生产率模型的应用。(3)在应用层次上,国外侧重于企业及其产品系统的生态效率分析,并且开始将生态效率同产品的生态设计、关键问题辨识、系统开发等融合起来,而区域等大尺度的研究则处于尝试阶段;我国在企业尺度的研究甚少,主要集中在行业、生态园区、城市及区域等大尺度的生态效率评价。(4)国外开始将生态效率同全球生态问题(全球变暖、生物多样性、食物安全)等结合起来;而我国生态效率研究侧重于污染物分析。(5)由于社会维度定量分析难度较大,目前绝大部分研究都很少涉及。最后,文章提出:我国应加大生态效率的宣传与推广,推动生态效率在微观(企业)以及宏观(全球生态问题)上的研究和应用;借助经济、管理、会计等学科的理论和方法完善生态效率核算方法体系;综合利用全排列多边形图示法,反映社会-经济-自然复合生态系统的各个方面。     

旅游地生态效率测度的SBM-DEA模型及实证分析

旅游地是典型的人地关系相互作用的特殊区域,旅游地的生态效率研究是其制定与实施包容性、持续性发展政策与措施的基础。采用基于时间序列、包含非期望产出的SBM-DEA模型方法,构建旅游地生态效率测度模型及评价指标体系,以黄山风景区为例,利用1981—2014年的投入产出数据,测度旅游地复合系统的生态效率,分析其演化特征和阶段,并利用Tobit回归模型对其影响因素进行实证检验。结果表明:(1)34年来,黄山风景区旅游生态效率(综合效率)不断提升,且具较大发展潜力,在分解效率中,技术效率较高,规模效率次之,规模效率是决定综合效率的关键因素;(2)旅游生态效率的演化经历了初期低效、快速成长、成熟高效、下行风险四个阶段,不同阶段效率的特征不同,影响因素也存在差异;(3)旅游生态效率完成了由规模报酬递增向递减的过渡,资源要素的投入冗余已成为现阶段阻碍生态效率的进一步提高的关键因素;(4)旅游发展水平、产业结构和技术水平对生态效率产生显著的正向影响,投资水平产生显著的负向影响,以废弃物末端治理为表征的环保规制对生态效率的提升作用并不显著。文章最后提出,在山岳型风景区发展初期,应尽可能扩大资源要素投入规模,进入成熟阶段后,则转向逐渐控制投入规模,改善技术能力和资源配置能力,摒弃过度依靠资源消耗和环境污染的粗放式发展模式,走精细化、可持续的发展道路。     

区域生态效率研究进展

作为指示可持续发展水平的重要指标,区域生态效率定量表征了区域发展过程中社会经济和生态环境的协调水平,能够为生态文明建设提供重要科学依据。在对生态效率概念内涵进行系统梳理的基础上,重点探讨了区域生态效率研究的近今进展：研究方法从单一比值到模型模拟、研究对象从静态评估到时空动态、研究内容从效率测度到机理认知。最后,提出区域生态效率研究的重点方向,即地理大数据的时空分析、多要素集成的模型研发、区域城市化的重点关注、面向可持续的区域管治等4个方面。     

绿色发展背景下区域旅游生态效率影响因素——以西部地区为例

旅游生态效率是评估区域绿色全要素生产率和可持续发展水平的绩效依据。基于西部各省（市、自治区）2000-2017年的面板数据，用"自下而上"法测算西部地区旅游业碳排放量并运用比值法计算旅游生态效率，分析旅游生态效率的时空演变特征及影响因素。首先构建由旅游生态效率、规模效应、结构效应、技术效应共同组成的PVAR模型，探究3种效应对旅游生态效率的影响。然后在考虑各地区能源消费结构差异的基础上构建面板门槛模型，对旅游业发展水平与旅游生态效率的非线性关系进行实证检验。研究结果表明：（1）西部地区旅游生态效率自2000年西部大开发战略实施以来呈逐步提高的趋势，绿色发展水平持续提高。（2）旅游生态效率受自身滞后因素以及技术效应因素的影响较大，游客规模的扩大、产业结构优化以及技术水平的提高均有利于旅游生态效率的提高。（3）旅游业发展水平对旅游生态效率的影响存在门槛效应，经济发展水平、规模效应、结构效应对旅游生态效率有显著的正向作用，城镇化对旅游生态效率有显著的负向作用。最后根据实证分析的结果，提出西部地区实现旅游业绿色、低碳发展的相关对策。     

Eco-efficiency

Goal, Scope and Background The eco-efficiency analysis and portfolio is a powerful decision support tool for various strategic and marketing issues. Since its original academic development, the approach has been refined during the last decade and applied to a multitude of projects. BASF, as possibly the most prominent company using and developing this tool, has applied the eco-efficiency approach to more than 300 projects in the last 7 years. One of the greatest difficulties is to cover both dimensions of eco-efficiency (costs or value added and environmental impact) in a comparable manner. This is particularly a challenge for the eco-efficiency analyses of products. Methods In this publication, an important approach and field of application dealing with product decisions based on the combination of Life Cycle Cost (LCC) and Life Cycle Assessment (LCA) is described in detail. Special emphasis is put on the quantitative assessment of the relation of costs and environmental impacts. In conventional LCA an assessment of environmental impact categories is often made by normalization with inhabitant equivalents. This is necessary to be able to compare the different environmental impact categories, because of each different unit. For the proposed eco-efficiency analysis, the costs of products or processes are also normalized with adapted gross domestic product figures. Results and Discussion The ratio between normalized environmental impact categories and normalized costs (R_E,C) is used for the graphical presentation of the results in an eco-efficiency portfolio. For the interpretation of the results of an eco-efficiency analysis, it is important to distinguish ratios R_E,C which are higher than one from ratios lower than one. In the first case, the environmental impact is higher than the cost impact, while the inverse is true in the second case. This is very important for defining which kind of improvement is needed and defining strategic management decisions. The paper shows a statistical evaluation of the R_E,C factor based on the results of different eco-efficiency analyses made by BASF. For industries based on large material flows (e.g. chemicals, steel, metals, agriculture), the R_E,C factor is typically higher than one. Conclusions and Recommendations This contribution shows that LCC and LCA may be combined in a way that they mirror the concept of eco-efficiency. LCAs that do not consider LCC may be of very limited use for company management. For that very reason, corporations should install a data management system that ensures equal information on both sides of the eco-efficiency coin.     

我国农业生态效率的时空差异

农业生态效率是按照定量化的方式反映区域农业发展可持续发展水平,可以作为决策者制定政策的一个抓手。利用基于机会成本的经济核算方法对我国2003—2010年的农业生态效率进行总体分析与评价,并利用回归模型分析农业生态效率的影响因素。结果表明:我国农业生态效率总体水平比较低,但呈逐年好转的趋势,其中劳动力资源和COD环境要素在不同时期对生态价值增长起到关键性作用;农业生态效率空间分布特征显著,秦岭-淮河以北的省市区和传统粮食主产区的农业生态效率相对较低;区域资源环境禀赋条件有助于农业生态效率的提高,但是农资投入和农业政策支持与农业生态效率呈显著负相关,未来进一步提升农业生产资源与环境要素合理配置是保障农业生产可持续的必然选择。     

Quantitative Ecological Risk Analysis by Evaluating China's Eco-Efficiency and Its Determinants

Industrial production can produce large amounts of harmful by-products, causing serious pollution and ecological risk. In addition, if government regulations are subjected into the industries, huge cost risk will be faced. This article adopts a two-stage slack-based undesirable-output data envelope analysis (DEA) model to measure the eco-efficiency of China. In the first stage, we analyze the eco-efficiency of each province of China, and in the second stage, we employed a truncated bootstrap method to understand the determinants of eco-efficiency. The results indicate that whereas the eco-efficiency of the eastern region was the highest, that of the western region was the lowest. The western region's economy lagged behind that of other regions, and its environment suffered from heavy pollution. It was found that the level of industrialization did not contribute to eco-efficiency. However, promotion of the service industry, investment for the environment, and regional innovation have positive effects on eco-efficiency.     

A Practical Method for Quantifying Eco-efficiency Using Eco-design Support Tools

Eco-efficiency at the product level is defined as product value per unit of environmental impact. In this paper we present a method for quantifying the eco-efficiency using quality function deployment (QFD) and life-cycle impact assessment (LCIA). These well-known tools are widely used in the manufacturing industry.
QFD, which is one of the methods used in product development based on consumer preferences, is introduced to calculate the product value. An index of the product value is calculated as the weighted average of improvement rates of quality characteristics. The importance of customer requirements, derived from the QFD matrix, is applied.
Environmental impacts throughout a product life cycle are calculated based on an LCIA method widely used in Japan. By applying the LCIA method of endpoint type, the endpoint damage caused by various life-cycle inventories is calculated. Willingness to pay is applied to integrate it into a single index.
Eco-design support tools, namely, the life-cycle planning (LCP) tool and the life-cycle assessment (LCA) tool, have already been developed. Using these tools, data required for calculation of the eco-efficiency of products can be collected. The product value is calculated based on QFD data stored in the LCP tool and the environmental impact is calculated using the LCA tool.
Case studies of eco-efficiency are adopted and the adequacy of this method is clarified. Several advantages of this method are characterized.     

基于碳排放核算的中国区域旅游业生态效率测度及比较研究

旅游业作为国民经济发展的战略性支柱产业在区域发展中具有重要作用。借鉴生态效率的基本思想,考虑区域能源消费结构差异,使用自下而上的方法将旅游交通、旅游住宿与游憩活动碳排放进行加总估算出2000—2013年中国旅游业碳排放量;接着运用单一比值法计算出2000—2013年中国及各地区旅游业生态效率值,利用变异系数、莫兰指数对测度结果进行分析并与可持续发展生态效率值进行比较。研究结果表明:(1)2000—2013年,中国旅游业碳排放量不断增加,从2000年的1202.71万t增加到2013年的4151.57万t。旅游业部门之间碳排放量差异较大,尤其是旅游交通部门占到旅游业碳排放量的90%左右;(2)得益于2000—2013年旅游业发展的促进政策,中国及各地区旅游业生态效率总体上呈现不断改善的趋势,中国旅游业生态效率由2000年0.1193 kgCO_2-e/$下降到0.0309 kgCO_2-e/$。(3)时间维度上,中国旅游业生态效率的区域不平衡问题仍然存在,相比于2000年旅游业生态效率变异系数0.7114,2013年的变异系数反而增加到0.7483;空间维度上,各地区旅游业生态效率聚集模式发生了明显变化,莫兰指数由0.3036减少到0.0278。(4)通过将测度结果进行比较,中国旅游业自2000年开始进入可持续发展阶段,中国旅游业的整体可持续水平要优于其他产业,各地区的旅游业在2010年全部进入可持续发展状态。最后,对结果进行了讨论并提出旅游业生态效率的优化应从旅游收入增加与旅游业减排两方面进行。     

中国农业生态效率评价方法与实证——基于非期望产出的SBM模型分析

生态效率是衡量经济与资源环境协调发展的重要指标.基于将农业面源污染作为非期望产出的考量,在对传统DEA模型进行修正的基础上,采用非径向、非角度的SBM模型对中国30个省份的农业生态效率进行了测算,并给出了农业生态效率的改善途径.研究结果表明:1998-2009年中国农业生态效率虽然呈现缓慢上升态势,但整体仍处于较低水平,除北京、上海、海南、重庆外,其余省市都需要改变投入和产出来优化农业生态效率;资源的过度消耗和环境污染物的过量排放是农业生态效率损失的主要原因.提高资源利用效率、降低资源消耗量和环境污染物的排放量是农业生态效率改善的重要途径.     

京津冀地区新型城镇化对土地生态效率影响的实证分析

近年来, 城市化进程的不断推进对城市土地利用及生态环境产生了极大影响。选取城镇化发展最为迅速与典型的京津冀地区作为研究区域, 采用超效率DEA模型及Malmquist效率指数, 从经济学角度分析2006-2015年土地生态效率的时空演变, 随后, 基于人口、富裕和技术(STRIPAT)模型, 构建新型城镇化发展水平的综合指标评价体系, 分析新型城镇化对土地生态效率的影响。研究结果表明: 京津冀地区城镇化发展水平与土地生态效率之间存在显著的正相关关系, 即城镇化水平的不断提升对土地生态效率的提高具有积极作用, 各城市土地生态效率在新型城镇化发展背景下存在明显的空间差异, 此外, 土地利用与管理技术水平的提高、环境政策的改变等均会对土地生态效率的提升产生积极影响。这项研究旨在为提高城市土地管理水平, 推动城市可持续发展提供决策支持。     

基于混合生命周期评价的生活垃圾处理系统生态效率分析

基于混合生命周期评价(Hybrid life cycle assessment,HLCA)提出一种改进生态效率模型,系统评价卫生填埋、卫生填埋⁃填埋气利用、焚烧发电、堆肥+卫生填埋和堆肥+焚烧发电5种我国典型生活垃圾处理情景的生态效率,并探究可持续性包含的环境、经济和社会多维权衡关系。结果表明,具有最大生态效率的生活垃圾处理情景因可持续性维度选取不同而异,如考虑人体健康损害影响,焚烧发电情景具有最大经济生态效率,而卫生填埋⁃填埋气利用情景具有最大社会生态效率。生活垃圾处理系统的可持续性评价维度之间具有显著的权衡关系,忽略某些影响类型可能带来问题转移。5种生活垃圾处理情景的环境影响各异,非焚烧情景气候变化影响和焚烧情景人体毒性影响突出。机器设备和燃料使用对资源消耗影响贡献最大,而生活垃圾处理过程对经济效益和其他环境影响贡献最大。本文提出的改进生态效率模型可以定量评价生活垃圾管理系统生态效率及权衡关系,为有效制定生活垃圾管理政策提供全面的信息支持。     

基于绿色GDP和生态足迹的江西省生态效率动态变化研究

生态效率是循环经济与可持续发展的有效测度,其测度方法一直是相关研究领域的热点和难点。鉴于绿色GDP能反映出剔除资源损耗和生态环境影响的国民经济净收益,生态足迹则更能全面地衡量经济发展中消耗的各种物质、能源以及带来的环境影响,基于WBCSD提出的生态效率定义及核算方法,创新性地从绿色GDP和生态足迹的视角改进生态效率度量模型,并以江西省为研究对象,对其2000—2015年间的生态效率变化轨迹及成因进行衡量与分析。结果表明:(1)2000—2015年江西省单位面积生态足迹的绿色GDP即生态效率总体呈上升趋势,15年来提升了4.57倍,与此同时,绿色GDP、生态足迹也呈上升趋势,但绿色GDP的增速明显高于生态足迹的增速;(2)江西省绿色GDP占总的GDP的比例处于不规则波动状态,平均为84.61%,其中自然资源损耗价值、环境退化损失价值和资源环境改善效益也呈不规则波动,三者皆呈现出先上升后下降的趋势,其中自然资源损耗对绿色GDP的影响较为显著;(3)江西省生态足迹不断增加,总生态足迹15年来增加了83.6%,年平均增长率为4.26%,从生态足迹构成来看,各土地利用类型生态足迹均呈波动上升趋势,其中牧草地足迹增长最为显著;(4)江西省生态足迹的主要类型是牧草地足迹、耕地足迹和化石能源用地足迹,其中牧草地足迹比重最大,并且保持波动上升趋势,其次是耕地和化石能源用地足迹,但两者比重均呈小幅下降趋势。从生态效率度量模型的创新性、适应性和生态效率的提高途径等方面进行了详细的探讨。     

基于能值分析法的矿区循环经济系统生态效率分析

从系统的角度界定了循环经济和矿区循环经济的内涵,提出了煤炭矿区循环经济系统的基本框架,并以能值分析法为基础构建了矿区循环经济系统生态效率评价指标体系与方法。运用所构建的评价指标体系与方法对山东某矿区进行了研究,得出该矿区循环经济系统2007—2011年5年间的能值效率变化趋势图和生态效率指数趋势图,研究结果与该矿区的实际发展趋势基本一致。表明运用能值分析法所建立的评价指标体系具有较强的有效性,并且对煤炭矿区发展循环经济、提高生态效率具有重要指导意义和参考价值。     

基于生态效率的江西省循环经济发展模式

循环经济发展模式的研究是当今可持续发展研究及政府相关决策的核心内容,生态效率则是循环经济的合适测度,它是资源能源效率和环境效率的综合表征指标。基于生态效率度量模型和循环经济发展模式的判别模型,以江西省为例,分析其在2000-2010年间循环经济发展模式的变化轨迹。结果表明:(1) 能源消耗与经济发展表现出同步增长的趋势;(2) 各种资源和环境效率均有所上升,其环境效率总体上大于资源效率,按效率增加快慢的排序为:固体废弃物排放效率 > 建设用地效率 > COD排放效率 > 水资源效率 > SO₂排放效率 > 能源效率;(3) 江西省循环经济发展走的是一条由传统线性经济模式到末端治理模式再到循环经济模式的发展道路,符合环境库兹尼茨曲线发展规律,即无害化→减量化→资源化。对研究方法的创新性进行了谨慎的探讨,对区域循环经济发展所应注意的问题提出的建议。     

基于Super-SBM模型的中国省域城市工业用地生态效率时空演变及影响因素研究

研究城市工业用地生态效率能够准确认识当前城市工业用地可持续发展水平,对节约和集约用地具有重要意义。以省域为单位,运用Super-SBM模型测算2000—2016年中国30个省(市、区)城市工业用地生态效率,分析其时空演变特征,并运用面板数据模型对其影响因素进行实证分析。结果表明:(1) 2000—2016年中国城市工业用地生态效率总体呈下降趋势,总体下降5.81%,年均下降0.35%,其过程呈现"先下降后上升"两阶段变化特征;(2)工业用地生态效率均值相对无效率城市远多于相对有效率城市,生态效率均值最高的是海南,其次为北京和上海,排在最后三位的是四川、江西、山西;(3)生态效率有效的省(市、区)个数先大幅度减少后小幅度增多,有效区域由东部地区、西北、东北地区向东南地区、东北经济发达沿海地区、西北地区、华北地区转移;(4) 2000—2016年城市工业用地生态效率均值按从大到小排序依次为华南地区、华北地区、华东地区、西北地区、东北地区、西南地区和华中地区,区域间城市工业用地生态效率存在较为显著的差异,且随着城市工业的发展区域差异呈增大趋势;(5)环境管制力度、工业行业集聚程度、工业对外开放水平对城市工业用地生态效率起显著正向促进作用,而经济发展水平、土地市场化水平、工业行业产权结构、土地使用成本对城市工业用地生态效率则起显著负向阻碍作用,工业能源消费结构、工业产业结构对城市工业用地生态效率影响不大。从研究数据与指标选取的局限性以及未来研究的重点方向等方面进行了探讨。     

基于能值和物质流的吉林省生态效率研究

为探讨生态效率计算方法,结合能值分析和物质流分析构建了生态效率表达式,并对吉林省进行实证分析.结果表明:①生态效率在17a间提高了2.9倍;②生态效率的提高使环境压力降低了205.62%,对经济增长的贡献率达63.7%;③人口增长并非环境压力升高的主要原因,资源消耗对环境压力的影响比废弃物排放更大,但其脱钩现象却弱于废弃物排放;④2000年以后,生态效率对抑制环境压力升高、促进经济增长的作用都在下降,各指标的脱钩指数也均在减小,吉林省经济发展的不可持续性在增强.研究结果在理论上有助于深化生态效率研究方法,在实践上有助于深思我国环保政策存在的缺陷,对促进吉林省可持续发展也具有一定的借鉴意义.     

中原城市群生态效率时空演变及影响因素

提高生态效率是推进生态文明建设和绿色发展的重要途径。基于2003—2016年中原城市群29个城市的面板数据,运用Super-SBM(超效率SBM模型, Super slacks-based model)模型对生态效率进行测算,并综合运用GIS技术与空间滞后模型,分析了生态效率的时空演变及空间关联特征,研究了生态效率变动的影响因素。结果表明:(1)2003—2016年,中原城市群生态效率总体上呈"阶梯状"的上升趋势,空间分布存在差异,形成了北部和南部高,中间低的空间格局。(2)中原城市群生态效率呈正向空间自相关,空间集聚趋势逐步增强,冷点区在西北部地区动态变化,东南部地区形成稳定的热点区。(3)中原城市群生态效率存在正向空间溢出效应,经济发展水平和对外开放水平产生显著正向效应,而科技水平产生显著负向效应。     

国外旅游生态效率优化与管理

旅游生态效率概念采用定量化方法对旅游业经济、环境影响进行分析,成为旅游业可持续发展评价的重要工具。基于可持续理论的旅游生态效率优化管理方案不断涌现,相关利益主体应用较多的有环境管理系统、旅游生态标签、清洁生产理念、旅游生态效率中心、21世纪地方议程等。在旅游企业日常运营中积极推动生态效率优化管理,是贯彻绿色发展理念,提高目的地旅游经济、环境绩效的一种新思路。从可持续背景下旅游生态效率优化模型入手,系统化分析了国外旅游生态效率优化管理方案的内容与特征。其中,环境管理系统在目的地层面为旅游生态效率优化设计了一套评估管理流程,旅游生态标签为目的地生态效率水平提供了可视化标志符号,21世纪地方议程为旅游可持续发展提供一致性整合方案,清洁生产理念是一种基于生态效率优化的长期战略,旅游生态效率中心作为非营利性机构有利于中小企业获得较好的环境绩效表现。国外旅游生态效率优化管理方案特征明显、设计合理、管理科学,对我国目的地旅游生态效率优化提升具有重要的借鉴作用。