Ekoprojektowanie – zastosowanie badań LCA

Wraz ze zmieniającym się prawodawstwem, uwzględniającym aspekty środowiskowe w procesie wytwarzania produktów, a także wzrastającą świadomością ekologiczną konsumentów, coraz większego znaczenia nabiera ekoprojektowanie.

Pierwsze przykłady działań, które dziś określa się mianem ekoprojektowania, odnotowano we wczesnych latach 90. XX w., choć bardziej sformalizowane kroki podjęto kilka lat później.

Ekoprojektowanie funkcjonuje także pod innymi nazwami jak: projektowanie ekologiczne (ecological design), projektowanie dla środowiska DfE (design for environment), zielone projektowanie (green design), projektowanie „zrównoważonych” produktów (sustanaible product design), projektowanie cyklu życia (life cycle design)1. Początkowe definicje ekoprojektowania nie odbiegały od obecnego rozumienia tego pojęcia, które zgodnie z normą PKN-ISO/TR 14062:2004 oznacza „włączanie aspektów środowiskowych do projektowania i rozwoju wyrobu”2. Projektowanie ekologiczne nie powinno być postrzegane jako odrębna procedura w odniesieniu do tradycyjnego, lecz jako jego uzupełnienie. W klasycznym podejściu do projektowania oraz w zakresie jego narzędzi problemy środowiskowe nie odgrywają wystarczająco istotnej roli. Głównymi rozpatrywanymi aspektami są: bezpieczeństwo, funkcjonalność, ergonomia, koszty, parametry wytrzymałościowe i techniczne. Ekoprojektowanie wprowadza dwa dodatkowe elementy oceny projektu: ocenę oddziaływania na środowisko oraz perspektywę całego cyklu życia3.

Jednym z najbardziej popularnych narzędzi ekoprojektowych jest środowiskowa ocena cyklu życia (LCA). Zgodnie z normami ISO 14040×4-5,pełne badanie LCA składa się z czterech faz: określenia celu i zakresu, analizy zbioru wejść i wyjść (LCI), oceny wpływu cyklu życia (LCIA) oraz interpretacji.

W pierwszej fazie podejmowane są kluczowe decyzje, które przesądzają o strukturze całego badania. To tutaj dokonuje się wyboru celu i zakresu, a w tym funkcji, jednostki funkcjonalnej, wstępnych granic systemu, wymagań wobec danych oraz przeglądów. Ponadto określa się rodzaj i wpływ zainteresowanych stron biorących udział w badaniu oraz sposób komunikowania końcowych wyników. W drugiej fazie następuje gromadzenie danych i przypisanie ich do zdefiniowanego wcześniej systemu wyrobu. Trzecia faza to etap określenia wpływu na środowisko. Najczęściej dokonuje się tego na podstawie istniejących metod oceny wpływu (metody LCIA)6 oraz dostępnych programów komputerowych. Analiza i ocena niepewności wyników realizowana jest w czwartej fazie przy użyciu szeregu technik interpretacyjnych6.

Cel i zakres

Badanie LCA można zaprezentować na przykładzie odkurzacza. Część założeń i danych jest hipotetyczna, natomiast w znacznym stopniu analizę oparto na konkretnych informacjach pobranych z deklaracji środowiskowej urządzenia oraz raportów środowiskowych7-8. Celem badania było zidentyfikowanie głównych źródeł oddziaływania na środowisko w cyklu życia odkurzacza oraz określenie obszarów do jego dalszego doskonalenia. Badanie zostało ukierunkowane na cele wewnętrzne firmy i ich wyniki zostaną wykorzystane przez dział projektowania oraz R&D. Analiza nie stanowi stwierdzenia porównawczego komunikowanego publicznie, więc nie podlega wymaganiom dla tego typu badań i nie ma konieczności przeprowadzania przeglądu krytycznego oraz wyłączania ważenia4-5. W badaniu wykorzystano metodę Ekowskaźnik99 (ang. Ecoindicator99, EI99) oraz program SimaPro.

Analizą objęto odkurzacz o masie całkowitej (wraz z opakowaniem) 8,12 kg, mocy 1,8 kW, żywotności 600 godzin, z wymiennymi jednorazowymi workami papierowymi o masie 0,12 kg. Przyjęto, że przy przeciętnej eksploatacji w warunkach domowych (1,15 godziny tygodniowo, worek wymieniany co drugie odkurzanie) urządzenie powinno funkcjonować przez 10 lat.

Analizą objęto cały cykl życia odkurzacza od momentu wydobycia surowców i produkcji półwyrobów (etapy przedprodukcyjne), przez produkcję, dystrybucję i eksploatację, po końcowe zagospodarowanie zużytego sprzętu.

Funkcję urządzenia zdefiniowano jako utrzymanie w czystości powierzchni użytkowej, natomiast jednostkę funkcjonalną jako utrzymanie w czystości powierzchni 100 m² w ciągu 10 lat, co odpowiada 600 godz. pracy analizowanego odkurzacza w przeciętnych warunkach eksploatacyjnych. Analiza dotyczy jednego odkurzacza.

Analiza zbioru wejść i wyjść (faza LCI)

Dane gromadzono w odniesieniu do poszczególnych etapów cyklu życia (dostawcy, producent, dystrybutorzy, użytkownicy oraz firmy zajmujące się końcowym zagospodarowaniem). Dostawcy elementów stanowiących główne części konstrukcyjne podlegali ocenie pod kątem stosowanej technologii produkcji oraz transportu (środek transportu, dystans, zużycie paliwa, obciążenie). W dalszej kolejności zebrano informacje dotyczące technologii produkcji, dystrybucji (dystanse, rodzaje pojazdów, zużycie paliwa, obciążenie), eksploatacji oraz końcowego zagospodarowania. Ze względu na znaczną ilość danych inwentarzowych, zrezygnowano z ich szczegółowej prezentacji, natomiast uwagę skupiono na przestawieniu wyników z trzeciej fazy-oceny wpływu na środowisko.

Ocena wpływu cyklu życia (faza LCIA)

Dzięki użyciu metody Ekowskaźnik99 możliwe było określenie oddziaływania w postaci tzw. ekowskaźnika wyrażanego w punktach [Pt]. Im wyższy dodatni wynik tego wskaźnika, tym większy negatywny wpływ na środowisko. Wartość ujemna oznacza korzyść środowiskową.

Jak wynika z uzyskanych rezultatów LCIA (tab. 1-5), główne źródło oddziaływania na środowisko w cyklu życia analizowanego odkurzacza to etap eksploatacji i tam należy szukać obszarów do dalszego doskonalenia wyrobu. Problemy środowiskowe nie leżą w zużywanych materiałach konstrukcyjnych (technologii produkcji dostawców, scenariuszach transportowych), technologii produkcji odkurzacza ani też w funkcjonującym systemie dystrybucyjnym czy końcowym zagospodarowaniu zużytego odkurzacza.

Tab. 1. Oddziaływanie na środowisko etapu przedprodukcyjnego
Dostawca
Materiał konstrukcyjny
Udział etapu w całym cyklu życia [%]
Wynik wskaźnika dla poszczególnych materiałów [Pt]
Udział materiałów [%]
W tym: technologia produkcji
[%]
W tym: transport
[%]
Dostawca 1
ABS
 4,260
0,613
15,500
99,400
0,600
Dostawca 2
PP
0,932
23,600
99,636
0,364
Dostawca 3
PVC
0,0903
2,290
99,600
0,400
Dostawca 4
Miedź
0,454
11,500
99,277
0,723
Dostawca 5
Stal
1,230
31,100
99,700
0,300
Dostawca 6
HDPE
0,103
2,620
99,900
0,100
Dostawca 7
PS
0,126
3,200
99,947
0,052
Dostawca 8
Inne metale
0,006
0,175
91,500
8,500
Dostawca 9
Karton
0,067
1,720
92,980
7,020
Dostawca 10
Styropian
0,029
0,740
99,100
0,900
Dostawca 11
Drewno
0,018
0,465
88,800
11,200
Dostawca 12
Worki papierowe
0,274
6,940
3,900
96,100
Razem
 
3,940
100
Tab. 2. Oddziaływanie na środowisko etapu produkcji
Materiały
Udział etapu w całym cyklu życia [%]
Wynik wskaźnika dla poszczególnych materiałów [Pt]
Udział materiałów [%]
Wejścia
2,750
Tlen
0,005
0,200
Węgiel kamienny
0,180
7,050
Olej opałowy
0,034
1,330
Woda
0,0002
0,010
Energia elektryczna
1,800
70,510
Wyjścia
Ścieki
0,003
0,120
Emisje CO2
0,107
4,190
Emisje pary wodnej
0,0001
0,000
Emisje SO2
0,146
5,720
Emisje NOx
0,276
10,810
Żużel
0,002
0,080
Odpady tworzyw
0,0001
0,010
Złom
-0,0006
-0,020
Odpady papierowe
0,000046
0,000
Odpady drewniane
0,000083
0,000
Razem
 
2,550
100
Tab. 3. Oddziaływanie na środowisko etapu dystrybucji
Zasięg
Udział etapu w całym cyklu życia [%]
Wynik wskaźnika dla poszczególnych materiałów [Pt]
Udział materiałów [%]
Kraj
0,170
0,061
38,460
Eksport
0,097
61,540
Razem
 
0,158
100
Tab. 4. Oddziaływanie na środowisko etapu eksploatacji
Materiały
Udział etapu w całym cyklu życia [%]
Wynik wskaźnika dla poszczególnych materiałów [Pt]
Udział materiałów [%]
Wejścia
92,900
Energia elektryczna
82,600
96,060
Woda
0,000468
0,000
Papier
3,220
3,740
Wyjścia
Odpady papierowe
0,157
0,180
Odpady z tworzyw
0,000268
0,000
Ścieki
0,00664
0,010
Razem
 
85,9
100
Tab. 5. Oddziaływanie na środowisko etapu końcowego zagospodarowania
Materiały
Udział etapu w całym cyklu życia [%]
Wynik wskaźnika dla poszczególnych materiałów [Pt]
Udział materiałów [%]
Odpady z tworzyw (spalanie)
-0,050
0,015
-33,180
Odpady metalowe (recykling)
-0,060
134,300
Odpady papierowe (spalanie)
0,0005
-1,120
 Razem
-0,0446
 100

Badania LCA pozwalają uzyskać odpowiedź na pytanie, który z etapów cyklu życia stanowi główne źródło oddziaływania na środowisko, a dokładniej, który element w ramach danego etapu jest najbardziej problematyczny. W analizowanym przykładzie problem jednoznacznie tkwi w zużyciu energii elektrycznej na etapie eksploatacji. LCA jest analizą „od kołyski”, więc oddziaływania dla energii naliczane są dla całej jej „historii środowiskowej”, sięgającej wydobycia nośnika energii (węgla) poprzez produkcję energii w elektrowni i jej dystrybucję do końcowego użytkownika. Otrzymane wyniki można poddać bardziej szczegółowej analizie i dociekać procesów stanowiących główny problem w produkcji energii elektrycznej. Ponadto każdy z zaprezentowanych w tabelach 1-5 wyników można analizować nie tylko pod kątem wielkości oddziaływań na środowisko, ale także ich rodzaju, np. na etapie eksploatacji. Dotychczas ustalono, że główne źródło oddziaływania wynika z zużycia energii na poziomie użytkowania odkurzacza. Badania pokazują, że wpływ ten obejmuje w głównej mierze kategorię szkody „zdrowie ludzkie” (76,7% całkowitego oddziaływania wywoływanego przez energię elektryczną), a w niej takie kategorie wpływu jak: zmiany klimatu (16,9 Pt), zaburzenia oddechowe wynikające z emisji związków nieorganicznych (35,3 Pt) oraz rakotwórczość (11 Pt). W dalszej kolejności oddziaływania wywoływane są w zakresie zasobów (16,4% całkowitego oddziaływania wywoływanego przez energię elektryczną) i wynikają ze zużycia paliw kopalnych (13,5 Pt). Energochłonność odkurzacza prowadzi także do oddziaływań w zakresie jakości ekosystemów (5,72% całkowitego oddziaływania wywoływanego przez energię elektryczną), przyczyniając się głównie do zakwaszenia/eutrofizacji (3 Pt) i ekotoksyczności (1,66 Pt).

Analizy scenariuszowe

Możliwe jest dochodzenie, które z działań (zużycie materiałów, emisje itp.) w historii środowiskowej energii elektrycznej przyczyniają się do tworzenia wspomnianych oddziaływań. Należy jednak założyć, że producent odkurzacza (a tym bardziej jego użytkownik) nie ma wpływu na strukturę i technologię wytwarzania energii w danym kraju. Racjonalną decyzją zespołu projektantów jest takie przeprojektowanie odkurzacza, aby obniżyć jego energochłonność na etapie użytkowania. Za pomocą LCA można oceniać różne scenariusze, np. zamiany worków papierowych na wielorazowe tekstylne lub też technologię bezworkową, wydłużanie trwałości odkurzacza, zwiększanie sprawności silnika itp. Przeprojektowanie wyrobów w mniejszym lub większym stopniu będzie wpływało na zmianę dostawców, technologię produkcji, dystrybucję, użytkowanie i końcowe zagospodarowanie. Nawet jeśli na pewnych etapach nastąpi zwiększenie oddziaływania na środowisko, to perspektywa cyklu życia pozwala na dokonanie całościowego bilansu i stwierdzenie, czy zmiany te są opłacalne. Do analizy środowiskowej można dodać także ocenę kosztów ekonomicznych przy użyciu metodyki oceny kosztów cyklu życia, LCC (ang. Life Cycle Costing) oraz ocenę aspektów społecznych, SLCA (ang. Social Life Cycle Assessment).

Źródła

1. Lewis H., Gertsakis J., Grant T., Morelli N., Sweatman A.: Design and Environment. A global guide to designing greener goods. Greenleaf Publishing 2001.

2. PKN-ISO TR 14062: Zarządzanie środowiskowe. Włączanie aspektów środowiskowych do projektowania i rozwoju wyrobu. PKN. Warszawa 2004.

3. Kurczewski P., Lewandowska A.: Zasady prośrodowiskowego projektowania obiektów technicznych dla potrzeb zarządzania ich cyklem życia. Wyd. KMB Druk. Poznań 2008.

4. PN-EN ISO 14040: Zarządzanie środowiskowe – ocena cyklu życia – zasady i struktura. PKN. 2009

5. PN-EN ISO 14044: Zarządzanie środowiskowe – ocena cyklu życia – wymagania i wytyczne. PKN. 2009.

6. Guinee J.B. (ed.): Handbook on life cycle assessment: Operational Guide to the ISO standards. Part 1, 2, 3. Kluwer Academic Publishers. 2002.

7. http://www.environdec.com/pageID.asp?id=105&menu=4,14,0.

8.http://professional.electroluxusa.com/%5CFiles%5CDocumentation/usa/brochures/Sustainability%20Report%202007.pdf.

dr inż. Anna Lewandowska, adiunkt w Katedrze Ekologii Produktów, Uniwersytet Ekonomiczny w Poznaniu

Opublikowano: Ecomanager Numer 9/2010 (08)

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *