本文介紹了咖啡的生命周期分析(LCA)（圖 1）。評估了一杯（100 毫升）咖啡的生命周期內的總能耗、碳排放量、用水量和廢棄物。以下摘要和數值僅限於最常見的咖啡形式，即通過滴濾器生產的咖啡。
圖 1：帶有漿果的咖啡植物。內容
背景
什麼是 LCA？
LCA 是生命周期評估的縮寫。生命周期評估，或從搖籃到墳墓的分析，是一種用於評估產品或服務生命周期的系統方法。評估通常包括但不限於：所有投入和產出的清單、所有上游材料的能源分析以及環境影響。
咖啡循環
生長和治療
圖 2：咖啡樹的開始階段。咖啡必須經過種植和處理才能飲用。咖啡樹從一顆咖啡豆開始生長。將咖啡樹的咖啡豆種植在土壤中。4 到 8 周內，幼苗就會出現（圖 2）。幼苗被放置在陰涼處，以免被陽光直射。幼苗需要照料並在接下來的 9 到 18 個月內生長，直到長到大約 2 英尺。小咖啡樹被種植在地里。這棵樹將在 3 年後結出果實，但要到 6 年後才能成熟。6 年後，樹就完全成熟並產生最佳產量。咖啡樹將產果 20 到 25 年。[1]
烘焙
圖 3：典型的咖啡烘焙設備。咖啡經過烘焙後，風味得以釋放。烘焙咖啡是為了增強生咖啡豆或綠咖啡豆的味道。烘焙綠咖啡豆時會發生化學反應，這不僅會增強咖啡的味道，還會使咖啡變得不穩定。不穩定的咖啡可以保持新鮮約一個月。綠咖啡豆可以保持更長時間的穩定。因此，烘焙是在賣給最終用戶之前進行的。[2]
咖啡烘焙從將咖啡豆與混入其中的碎屑分揀出來開始。分揀好咖啡後，稱量好每批咖啡，然後放入烘焙機。根據期望結果，咖啡的烘焙時間從 3 到 30 分鐘不等（圖 3）。烘焙機的溫度範圍從 188 到 282 攝氏度不等。烘焙時間的長短會顯著影響咖啡的風味。咖啡烘焙時間越短，烘焙結束時咖啡豆的顏色越淺。淺烘焙的咖啡風味以咖啡的原始風味為特徵。原始風味讓人聯想到咖啡生長的土壤和氣候。咖啡烘焙時間越長，烘焙結束時咖啡豆的顏色越深。深烘焙的咖啡比淺烘焙的咖啡更有光澤，因為熱量會從咖啡豆內部提取油脂。深烘焙的咖啡風味以「烘焙」風味為特徵。烘烤味道非常濃郁，幾乎嘗不出原味。
運輸
咖啡種植於世界各地，大部分地區都通過海運運輸。咖啡生產成本和排放的很大一部分來自運輸。在工廠，咖啡從田地和工序之間通過卡車運輸。離開工廠後，咖啡主要通過船和卡車運輸。圖 4 顯示咖啡豆被運送到加工廠，在那裏它們將被去殼和乾燥。[3]
圖 4：咖啡豆從田地運輸到加工廠。釀造
為了沖泡一杯咖啡，必須先將咖啡豆研磨至適當的稠度，然後用沸水沖泡。這個過程稱為沖泡。沖泡咖啡是為了從烘焙過的咖啡豆中提取咖啡風味和咖啡因。咖啡渣不應與水一起煮沸，因為此過程會給咖啡帶來不好的味道。
沖泡咖啡有三種不同的方法：浸泡、煮沸和加壓。
泡咖啡通常用法式壓濾壺。法式壓濾壺是一種圓柱形的玻璃器具，裏面裝有金屬柱塞過濾器，可以緊密貼合玻璃圓筒。將熱水和咖啡放入法式壓濾壺中，沖泡 5-10 分鐘。然後按下柱塞，將咖啡渣與咖啡溶液分離。浸泡過程可以製作出一杯更濃的咖啡，因為咖啡渣與熱水接觸的時間更長。熱水與咖啡渣接觸的時間越長，從咖啡渣中提取出的風味和咖啡油就越多。
煮咖啡是最古老的沖泡技術。煮咖啡的傳統方法是將咖啡渣和水放入鍋中煮沸。咖啡不會煮太久，因為這樣會使咖啡味道變苦。將液體倒入杯中飲用。液體中通常會含有一些咖啡渣，但大部分咖啡渣會沉澱在鍋底。
加壓咖啡沖泡一般有兩種壓力來源：重力壓力和加壓水。
重力壓力沖泡更常被稱為滴濾咖啡。滴濾咖啡是迄今為止美國最常見的沖泡方法。濾紙中裝滿咖啡渣，熱水慢慢流過咖啡渣。重力使熱水流過咖啡渣。液體從濾紙中滴出，收集在容器中飲用。
加壓水沖泡通常被稱為濃縮咖啡（例如Nespresso D290）。機械裝置加熱和加壓水，迫使熱水通過一些咖啡渣。用這種方法沖泡的咖啡每盎司液體咖啡使用的咖啡渣比任何其他方法都要多。
咖啡渣
沖泡一杯咖啡後，咖啡渣必須處理掉。常見的三種處理方法是：固體廢物、廢水和回收利用。
放入垃圾桶的咖啡渣最終會被運送到一些區域性固體廢物處理設施或垃圾場。
沖入下水道的咖啡渣通過下水道管道中的廢水輸送到污水處理廠。在污水處理廠，咖啡渣被分離出來並根據該處理廠的規程進行處理。
回收的咖啡渣通常用於堆肥或改良植物土壤。將咖啡渣堆肥可豐富堆肥中的氮含量。由於咖啡渣個體較小，因此分解和堆肥速度相對較快。當咖啡渣用作土壤改良劑時，咖啡渣會緩慢釋放氮並向土壤中添加酸。
LCA 結果：對所用資源總量的審查
三個表格總結了咖啡的能源使用量（表 1）、用水量（表 2）和碳排放量（表 3）。需要注意的是，表格中的「加工」包括：生咖啡處理和清潔、烘焙、研磨、灌裝和包裝以及調理。
活力
表 1 列出了每個過程的能源使用情況。生產一杯咖啡所消耗的總能量為 1.94 兆焦耳（大約相當於兩輛以 50 英里/小時行駛的校車的動能）。大約 60% 的能量是在咖啡即將結束時使用的，即沖泡咖啡和清洗杯子，沖泡和清洗過程見表 1。效率損失的原因是咖啡沖泡規模較小，也與咖啡沖泡機的相對效率有關（大型工廠有回收能源的方法，而消費品則沒有）。
| 過程 | 每 100 毫升兆焦耳 |
|---|---|
| 灌溉量（4000 立方米/公頃/年） | 0.24 |
| 釀造 | 0.86 |
| 洗滌 | 0.39 |
| 杯子和咖啡設備製造 | 0.05 |
| 分配 | 0.03 |
| 加工 | 0.05 |
| 包裝 | 0.04 |
| 送貨 | 0.04 |
| 治療 | 0.11 |
| 栽培 | 0.2 |
| 廢棄物處理 | -0.07 |
| 全部的 | 1.94 |
水
咖啡的種植、加工和準備過程中大量使用水。表 2 報告了每生產一杯咖啡所用的水量。製作滴濾咖啡時，假定加工和運輸過程中不使用水。灌溉是咖啡循環中用水量最大的環節，每生產一杯（100 毫升）咖啡需要 28 升水。這比咖啡杯中的 100 毫升水多 280 倍。
| 過程 | 用水量（升/100毫升） |
|---|---|
| 灌溉量（4000 立方米/公頃/年） | 二十五 |
| 釀造 | 1.96 |
| 洗滌 | 1.22 |
| 杯子和咖啡設備製造 | 0.07 |
| 分配 | 0.05 |
| 加工 | - |
| 包裝 | 0.1 |
| 送貨 | - |
| 治療 | 0.13 |
| 栽培 | 0.37 |
| 廢棄物處理 | -0.07 |
| 全部的 | 28.83 |
碳排放量
碳排放基於歐洲的能源結構，包括電力使用、車輛燃料、加工程序等。[3]表 3 顯示了該過程每個部分的排放量，每生產一杯咖啡的總碳排放量為 114 克二氧化碳當量。最值得注意的數字是沖泡、清洗和種植；每 100 毫升分別為 44.03、20.87 和 24.37 克二氧化碳當量。沖泡和清洗的碳排放來自提供加熱水的能量的發電廠。種植的排放主要來自農業設備，如柴油拖拉機。
| 過程 | 每 100 毫升二氧化碳當量克數 |
|---|---|
| 灌溉量（4000 立方米/公頃/年） | 6.08 |
| 釀造 | 44.03 |
| 洗滌 | 20.87 |
| 杯子和咖啡設備製造 | 3.29 |
| 分配 | 2.79 |
| 加工 | 2.63 |
| 包裝 | 2.79 |
| 送貨 | 2.63 |
| 治療 | 8.38 |
| 栽培 | 24.32 |
| 廢棄物處理 | -3.78 |
| 全部的 | 114.03 |
