Ocena cyklu Ŝycia LCA - metodyka i zastosowanie

Transkrypt

1 Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią Polska Akademia Nauk, Kraków 1 Ocena cyklu Ŝycia LCA - metodyka i zastosowanie dr Joanna Kulczycka

2 Wybrane narzędzia i metody ocen wpływu na środowisko 2 Istnieje wiele narzędzi i metod oceny wpływu na środowisko, m.in.: ocena oddziaływania na środowisko (Environmental Impact Assessment), Ecological Footprint (ślad ekologiczny) oceny oddziaływania inwestycji na środowisko, rachunek przepływów materiałowych (Material Flow Accounting MFA), ekologiczna analiza wejść i wyjść (Environmental Input-Output Analysis), analiza śladów energii (Energy Footprint) zapotrzebowanie materiałowe, bilans materiałowy i energetyczny, ekologiczna ocena cyklu Ŝycia (Life Cycle Assessment) - oddziaływania produktu/technologii/procesu na środowisko.

3 Ocena cyklu Ŝycia - LCA pojęcia 3 W języku polskim dla opisu LCA funkcjonują określenia: Ocena cyklu Ŝycia (LCA) normy ISO Ocena cyklu Ŝyciowego tłumaczone dokumenty UE Ekologiczna ocena cyklu Ŝycia np. Z. Kowalski, J. Kulczycka, M. Góralczyk Środowiskowa ocena cyklu Ŝycia np. A. Lewandowska, Ocena cyklu istnienia np. Z. Kłos, P. Kurczewski, J. Kasprzak Eko-bilans np. W. Adamczyk Analiza cyklu Ŝycia np. R. Szpadt, K. Czaplicka Analiza środowiskowa - J. Górzyński

4 Publikacje (2001) i (2007) 4

5 Publikacje (2) 5

6 Publikacje (3) 6

7 7 Publikacje (4)

8 LCA definicja - UNEP 8 LCA jest procesem oceny efektów, jaki dany wyrób wywiera na środowisko podczas całego Ŝycia, poprzez wzrost efektywnego zuŝycia zasobów i zmniejszenie obciąŝeń środowiska (liabilities). Ocena wpływu na środowisko moŝe być prowadzona zarówno dla wyrobu jak i dla funkcji. LCA jest traktowane jako analiza od kołyski do grobu. Podstawowymi elementami LCA są (1) zidentyfikowanie i ocena ilościowa obciąŝeń środowiska, tj. zuŝytych materiałów i energii oraz emisji i odpadów wprowadzanych do środowiska, (2) ocena potencjalnych wpływów tych obciąŝeń oraz (3) oszacowanie dostępnych opcji w celu zmniejszenia obciąŝeń.

9 Ocena cyklu Ŝycia - LCA definicje 9 LCA jest procesem oceny efektów, jaki dany wyrób wywiera na środowisko podczas całego Ŝycia, poprzez wzrost efektywnego zuŝycia zasobów i zmniejszenie obciąŝeńśrodowiska (liabilities). LCA ukierunkowuje badanie wpływu na środowisko systemu wyrobu w obszar zuŝycia zasobów, jakości ekosystemu i zdrowia ludzkiego. Obszar rozumiany moŝe być (metoda eco-indicator) jako wskaźnik oceny efektów oddziaływania na środowisko, tzw. ekowskaźnik, wyraŝony w punktach końcowych Pt.

10 Cykl Ŝycia - definicje 10 LCA jest procesem zbierania i oceny wejść, wyjść oraz potencjalnych wpływów na środowisko systemu wyrobu w okresie jego cyklu Ŝycia. LCM - zarządzanie cyklem Ŝycia - jest koncepcją zarządzania uwzględniającą ideę cyklu Ŝycia, która moŝe być stosowana do tworzenia i wdraŝania strategii zrównowaŝonego rozwoju. Zarządzanie cyklem Ŝycia dotyczy minimalizowania zagroŝeń środowiskowych w cyklu Ŝycia produktu lub usługi. LCC - Koszty cyklu Ŝycia istnieją dwa terminy tj.: całkowite koszty dotyczące zakupu, uŝycia i likwidacji produktu (równowaŝne z pojęciem całkowite koszty posiadania oraz b) koszty produktu lub usługi występujące podczas całego Ŝycia wraz z kosztami zewnętrznymi. DfE - projektowanie ekologiczne lub eko-projektowanie jest metodą wspierającą projektowanie produktu w celu zmniejszenia całkowitego wpływu na środowisko we wczesnej fazie rozwoju produktu.

11 Ocena cyklu Ŝycia - LCA struktura (1) 11 I WYDANIE NORMY ISO Określenie celu i zakresu ISO (PKN, 2000) - cel, szczegółowość danych, zakres badań, jednostka funkcjonalna, granice systemu; Analiza zbioru wejść i wyjść ISO (PKN, 2002) - proces jednostkowy, zebranie danych, bilans masowy i energetyczny; Ocena wpływu cyklu Ŝycia ISO (PKN, 2002) - wybór kategorii wpływu, klasyfikowanie, charakteryzowanie, normalizowanie, waŝenie, analiza jakości danych; Interpretacja ISO (PKN, 2002) - sprawdzenie kompletności, analiza wraŝliwości, inne analizy, wnioski, rekomendacje, raport. ISO/TR (PKN, 2006) - Przykłady zastosowania normy ISO ISO/TR (PKN, 2003) - Przykłady zastosowania normy ISO 14041

12 Ocena cyklu Ŝycia - LCA struktura (2) 12 II WYDANIE NORMY ISO ISO 14040;2006 (U) - Zarządzanie środowiskowe ocena cyklu Ŝycia zasady i struktura, ISO 14044;2006 (U) - Zarządzanie środowiskowe ocena cyklu Ŝycia wymagania i wytyczne.

13 LCA w dokumentach krajowych (1) 13 Ustawa Prawo ochrony środowiska z dnia 27 kwietnia 2001 r. (Dz. U. Nr 62, poz. 627), gdzie w art. 143 dotyczącym określania wymagań, jakie powinny spełniać technologie stosowane w nowo uruchamianych lub zmienianych w sposób istotny instalacjach i urządzeniach wskazane jest, Ŝe powinna spełniać wymagania, które powinny uwzględniać, m.in. wykorzystanie analizy cyklu Ŝycia produktów jednak zapis ten funkcjonował jedynie do 18 maja 2005 r., kiedy to został uchylony Ustawą o zmianie ustawy Prawo Ochrony Środowiska. II Polityka Ekologiczna Państwa postuluje zmniejszenie materiałochłonności i odpadowości produkcji, szerokie upowszechnienie, wzorem ocen oddziaływania na środowisko, ocen cyklu Ŝyciowego produktu; wprowadzenie ustawowego obowiązku wykonywania takich ocen dla grup produktów o wysokiej materiałochłonności i odpadowości oraz produktów zawierających substancje niebezpieczne dla środowiska.

14 LCA w dokumentach krajowych (2) 14 Polityka Ekologicznej Państwa na lata z uwzględnieniem perspektywy na lata wprowadzenie obowiązku oceny cyklu Ŝycia dla wybranych produktów, wprowadzanych do obrotu towarowego. Strategia zmian wzorców produkcji i konsumpcji na sprzyjające realizacji zasad trwałego, zrównowaŝonego rozwoju w celu wspierania inwestycji w ochronęśrodowiska proponuję m.in. włączenie Analizy Cyklu śycia (LCA) i Deklaracji Środowiskowych Produktu (EPD) do analizy wpływu na środowisko produktów i usług. Mapa Drogowa WdraŜania Planu Działań na rzecz Technologii Środowiskowych w Polsce (KETAP) wskazuje zadania dotyczące technologii środowiskowych, tj.: zachęcanie do udzielania zamówień publicznych, w których stosowane będą kryteria środowiskowe oraz będą wykorzystywane nowe technologie środowiskowe, a takŝe promocja stosowania kosztowej analizy cyklu Ŝycia produktów i usług.

15 LCA w dokumentach krajowych (3) 15 Strategia wdraŝania w Polsce zintegrowanej polityki produktowej ocena cyklu Ŝycia dla wielu produktów, jak i grup produktów. Zielone zamówienia publiczne - oznaczają politykę, w ramach, której podmioty publiczne włączają kryteria i/lub wymagania ekologiczne do procesu zakupów i poszukują rozwiązań minimalizujących negatywny wpływ produktów/usług na środowisko oraz uwzględniających cały cykl Ŝycia produktów, a poprzez to wpływają na rozwój i upowszechnienie technologii środowiskowych. Program Operacyjny Innowacyjna Gospodarka ma na celu zmniejszenie szkodliwego oddziaływania na środowisko m.in. na podstawie ograniczenia energo-, materiało- i wodochłonności produktów i usług, zastosowania oceny cyklu Ŝycia na wszystkich etapach projektowania procesów technologicznych.

16 LCA zastosowanie w UE 16 W polityce ekologicznej UE myślenie w kategoriach cyklu Ŝycia znajduje zastosowanie w: promowaniu rozwoju rynku produktów i procesów przyjaznych dla środowiska (Zintegrowana Polityka Produktowa) zamówieniach publicznych znakowaniu ekologicznym ocenach technologii środowiskowych gospodarce odpadami W wielu dokumentach UE znajdują się postulaty o konieczności stosowania LCA

17 LCA zastosowanie w UE 17 Parlament Europejski - Dyrektywa w sprawie odpadów: Mniej śmieci, więcej recyklingu - Środowisko :38 Pięciostopniowa hierarchia postępowania z odpadami, w celu zapobiegania i ograniczeniu powstawania odpadów. Kolejność gospodarowania odpadami to: zapobieganie i ograniczanie, przygotowanie do powtórnego uŝycia, recykling, inne metody odzysku, np. odzysk energii, unieszkodliwianie. MoŜliwe jest odejście przez państwa członkowskie od tej hierarchii, "jeŝeli jest to uzasadnione zastosowaniem metodologii myślenia o cyklu Ŝycia, obejmującej całkowity wpływ związany z wytwarzaniem i gospodarowaniem tymi odpadami".

18 LCA - zastosowanie 18 Analiza z wykorzystaniem techniki LCA moŝe być wykorzystana m.in. do: identyfikacji moŝliwości poprawy aspektów środowiskowych wyrobów w róŝnych etapach ich cyklu Ŝycia; podejmowania decyzji w przemyśle, organizacjach rządowych lub pozarządowych (np. planowanie strategiczne, ustalanie priorytetów, projektowanie wyrobów lub procesów, a takŝe przeprowadzanie zmian w tym zakresie); wyboru istotnych wskaźników oceny efektów działalności środowiskowej, włączając techniki pomiarowe; marketingu (dotyczącym np. oświadczeń środowiskowych, schematów eko-etykietowania lub deklaracji środowiskowych wyrobów).

19 LCA procedura realizacji 19 POCZĄTEK OKREŚLENIE CELU I ZAKRES 1. Cel działania 2. Określenie wyrobu 3. Wybór ograniczeń systemu 4. Wybór parametrów środowisko 5. Wybór metod gromadzenia i oceny danych 6. Strategia zbierania danych 7. Wstępne uruchomienie metody LCA 8. Weryfikacja kroku OKREŚLENIE CELU I ZAKRESU OCENA WPŁYWU 1. Przyporządkowanie danych wpływom 2. Określenie katalogu odpadów 3. Klasyfikacja danych tabel inwentarzowych z punktu widzenia rodzaju wpływu 4. Charakteryzacja poszczególnych klas 5. Normalizacja wyników 6. Hierarchizacja klas (ocena istotności wpływów) ANALIZA ZBIORU 1. Pomiary, wyliczenia teoretyczne, przeglądy (literatury, baz danych) 2. Charakterystyka stosowanych procesów 3. Określenie produktu wejściowego i wyjściowego procesu 4. Bilans surowcowo-energetyczny 5. Wyznaczenie tabel danych z inwentaryzacji 6. Kategoryzacja wpływów na środowisko INTERPRETACJA 1. Określenie elementów o duŝym zagroŝeniu 2. Analiza wraŝliwości w/w elementów 3. Ustalenie sposobu minimalizacji zagroŝeń 4. Ocena priorytetów moŝliwych poprawek i ich wykonalności KONIEC Źródło: A.K. Wach, Metoda oceny cyklu Ŝycia (LCA) jako podstawa komputerowo wspomaganej oceny wyrobu.

20 LCA cel i zakres 20 Cel badań powinien jednoznacznie określać zamierzone zastosowanie, powody prowadzenia badań i odbiorcę, do którego adresowane są wyniki. Poziom szczegółowości LCA: koncepcyjny, uproszczony, szczegółowy. Zakres badań definiowany jest przez system wyrobów (procesy jednostkowe), jego granice i jednostkę funkcjonalną.

21 Schemat struktury LCA 21 PROCES LCA wejście wejście wejście wyjście Proces Proces Proces jednostkowy jednostkowy jednostkowy wyjście wyjście wyjście wejście Jednostka funkcjonalna system granice systemu

22 Jednostka funkcjonalna 22 Jednostka funkcjonalna to najmniejsza jednostka przyjęta do badań i stanowiąca ilościowy efekt systemu produkcji LCA. Głównym zadaniem jednostki funkcjonalnej jest dostarczenie płaszczyzny odniesienia dla normalizowania danych wejściowych i wyjściowych systemu. Z tego teŝ względu powinna być ona jasno zdefiniowana i mierzalna.

23 Jednostka funkcjonalna 23 Najprostszymi jednostkami funkcjonalnymi są jednostki fizyczne jak np. metry, dŝule, kg, sekundy, kelwiny, itd. Mogą to być teŝ pojedyncze urządzenie/maszyna czy jedna z funkcji tego urządzenia lub powierzchnia do zagospodarowania, dla których ustala się przepływ materiałów i energii. Jednostki pojedyncze mogą być łączone w złoŝone, np. tonokilometr (dla transportu), m 2 * rok, lumen*rok, itd.

24 Zasady doboru jednostki funkcjonalnej 24 Jednostka funkcjonalna musi być dobrana w sposób odpowiedni do celu analizy. Przykładowo, dla systemu transportu: w ograniczonym zakresie porównujemy system transportu na bazie pewnego dystansu transportu. Np. porównujemy efekt ekologiczny osobokilometrów w samochodzie i osobokilometrów w pociągu. w szerszej definicji moŝemy porównać efekty ekologiczne dla dwu osób podróŝujących na ta samą odległość, uŝywających samochodu i transportu publicznego w ciągu 1 miesiąca. W tym przypadku moŝemy włączyć do analizy pociągi, autobusy, moŝe rowery. w bardzo szerokiej definicji moŝemy zastosować bieŝącą miesięczną czynność poruszania się dwóch osób: właściciela samochodu i osoby nie posiadającej samochodu.

25 Przykłady 25 Badanie LCA LCA czterech róŝnych rodzajów wykładzin podłogowych stosowanych do uŝytku domowego w Holandii LCA procesów wydobycia węgla Jednostka funkcjonalna Ilość pokrycia podłogowego potrzebna do pokrycia 1m 2 powierzchni w typowym domu holenderskim w czasie ponad 15 lat. 1 Mg wydobywanej rudy, 1 m 3 chodnika, 1 MJ (dla tąpnięć), 1 miesiąc (dla składowania części zamiennych).

26 Przykłady 26 Badanie LCA LCA ekspresu do kawy LCA pieluszek jednorazowych i wielokrotnego uŝytku Jednostka funkcjonalna Ekspres, w którym sporządza się 5 filiŝanek kawy dwa razy dziennie i kawa ta pozostaje gorąca przez 30 min. po jej sporządzeniu. UŜywanie 6 pieluszek dziennie przez 30 miesięcy.

27 Przykłady 27 Badanie LCA LCA dwóch rodzajów opakowań jajek LCA opakowań piwa Jednostka funkcjonalna szt. jajek, które potrzebują szt. opakowań (1 opakowanie dla 6 szt. jajek). 1 butelka piwa o łącznej wadze 1,066kg (w tym 0,52kg piwa i 0,546kg szkła).

28 Przykłady 28 LCA mleka Badanie LCA LCA opakowań chłodziarek Jednostka funkcjonalna Zestaw niezbędny do opakowania chłodziarki o pojemności 500 litrów 1000 kg mleka skorygowanego energetycznie ECM opuszczającego bramę farmy

29 Przykłady 29 Badanie LCA Jednostka funkcjonalna LCA produkcji i uŝytkowania samochodu osobowego LCA produkcji ołówków LCA zakładu obuwniczego Samochód przejeŝdŝający rocznie 13000km, eksploatowany przez 10lat, spalający 10l benzyny na 100km i waŝący 1100kg. Partia 100 ołówków. 1 para wyprodukowanych butów.

30 Przykłady 30 Badanie LCA LCA sześciu scenariuszy obróbki osadów ściekowych z oczyszczalni dla równowaŝnej ilości mieszkańców LCA róŝnych opcji gospodarki odpadami z gospodarstwa domowego Jednostka funkcjonalna 1 t suchej masy składowanego materiału odpadowego Średnia ilość odpadów z gospodarstwa domowego wytwarzaną w ciągu 1 roku

31 Analiza zbioru wejść i wyjść - LCI 31 W fazie tej dokonuje się analizy wszystkich odnośnych procesów oraz całkowitego przeglądu emisji, które opracowuje się w odpowiedniej tablicy.

32 Analiza zbioru wejść i wyjść wykres Sankeya dla produkcji koncentratu Zn-Pb 32

33 LCA etapy LCIA 33 Etapy obowiązkowe Wybór kategorii wpływu, wskaźników kategorii i modeli charakteryzowania Przypisanie wyników LCI (klasyfikacja) Obliczenie wyników wskaźników kategorii (charakteryzowanie) Wyniki wskaźnika kategorii (profil LCIA) Elementy opcjonalne Obliczanie wyników odnoszenia wielkości wskaźników do wielkości referencyjnych (normalizacja) Grupowanie WaŜenie Analiza jakości danych

34 Klasyfikacja i charakteryzowanie 34 Klasyfikacja przypisanie wyników LCI do kategorii wpływu. Charakteryzowanie obliczenie wartości wskaźnika kategorii za pomocą parametru charakteryzowania. Kategoria wpływu Zmniejszenie zasobów abiotycznych Efekt cieplarniany ZuboŜenie warstwy ozonowej Jednostki parametrów charakteryzowania wystarczalność zasobów w kg na rok lub m 3 na rok kg równowaŝnika CO 2 lub gram równowaŝnika CO 2 na jednostkę funkcjonalną kg równowaŝnika CFC-11 Zagospodarowanie terenu m 2 zagospodarowanego terenu Zakwaszanie Tworzenie utleniaczy fotochemicznych kg równowaŝnika SO 2 kg równowaŝnika etylenu Eutrofizacja Ekotoksyczność kg równowaŝnika PO 4 3- kg równowaŝnika 1,4-dichlorobenzenu (w podziale na podkategorie, tj. woda, gleba, woda morska

35 Zestawienie kategorii o kryteriów stosowanych od oceny budynków mieszkalnych w projekcie E-Audyt/GBC 2000/02 wg A. Stachowicz, M. Fedorczak-Cisak Niskoenergetyczne budynki analiza zuŝycia energii w całym cyklu istnienia 35

36 Charakteryzowanie produkcja TPFS 36 Histogram charakteryzowania przedstawia wyniki wyskalowane do 100%, zatem skala tego rodzaju nie stanowi źródła informacji o wielkości wpływu na środowisko moŝe on być zarówno bardzo duŝy jak i nieznaczny.

37 Normalizacja produkcja TPFS 37 Normalizacja polega na obliczeniu wartości wskaźnika kategorii wpływu względem pewnej wartości odniesienia np. przeciętnych europejskich warunków w ciągu roku na mieszkańca (jednak nie ocenia waŝności wpływu na środowisko, a jedynie udział danego efektu w efekcie całkowitym jednostki niemianowane).

38 Grupowanie i waŝenie 38 Grupowanie polega na przypisaniu kategorii wpływu do jednego lub więcej zbiorów (kategorie szkody) wg celu i zakresu badań np. zuŝycie zasobów, jakość ekosystemu, zdrowie ludzkie. WaŜenie polega na przypisaniu wagi kaŝdej kategorii wpływu i kategorii szkody.

39 Wyniki analizy histogram wskaźnikowy wybrane branŝe przemysłu w Polsce Pt produkcja aluminium i wyrobów z Al produkcja nawozów sztucznych i zwiazków azotowych produkcja Pb,Zn,Sn i wyrobów z Pb,Zn,Sn produkcja soli produkcja szkła i wyrobow ze szkła zdrowie ludzkie jakość ekosystemu zuŝycie zasobów jednostka funkcjonalna: 1000 zł produkcji sprzedanej źródło danych: GUS

40 Wyniki analizy histogram waŝenia produkcja koncentratu Zn-Pb 40 Pt 6,5 6 5,5 5 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 czynniki rakotw. ukł.oddechzw.nieorg. zmiany klimatycz. ekotoksyczność zakwasz. /eutrofiz. zagospodar. terenu minerały paliwa kopalne jednostka funkcjonalna: 1000 kg rudy Zn-Pb

41 800,00 700,00 600,00 500,00 400,00 300,00 200,00 100,00 0,00 Histogram wpływu na środowisko wybranych produktów 41 pestycydy detergenty zaw. zw. fosf farba rozpuszczalnikowa nawozy fosforowe nawozy azotowe olej smarowy farba wodna opakowania z papieru tektura/opakowania z tektury mpt/kg

42 Wyniki analizy na podstawie amerykańskiej bazy Input-Output 42 komputery nawozy sztuczne farby i lakiery na bazie rozpuszcz. opakowania z papieru i tektury opakowania z plastiku opakowania szklane puszki aluminiowe, metalowe pestycydy i chem. środki ochr. roślin opony butelki plastikowe, kubki i tacki PS chłodziarki i zamrażarki pieluchy jednorazowe płyny chłodnicze akumulatory baterie karoserie pompy cieplne klimatyzatory opakowania po nawozach sztucznych opakowania po pestycydach monitory lampy wyładowcze Jednostka funkcjonalna: 1USD detergenty zawierające fosforany oleje smarowe mpt

43 Koszty cyklu Ŝycia (LCC) 43 LCC jest sumą wszystkich kosztów ponoszonych podczas cyklu Ŝycia wyrobu (działalność inwestycyjno-remontowa, wytwórcza, faza uŝytkowania i likwidacji). Koszty Cyklu śycia (,, $/ jednostkę) Wpływ środowiskowy (np. kg równowaŝn. CO 2 /jednostkę)

44 Zastosowanie LCA 44 Technika LCA moŝe być wykorzystywana nie tylko do oceny aspektów środowiskowych związanych z wybranymi systemami wyrobów i usług, ale przede wszystkim do określenia sposobu zmniejszania zagroŝenia środowiska naturalnego.

45 Zastosowanie LCA 45 Dzięki wynikom LCA moŝna wybrać odpowiednie rozwiązania, by zminimalizować wpływ na środowisko nie tylko wyrobów, ale równieŝ modernizować istniejące przedsięwzięcia i tworzyć nowe, przyjazne środowisku inwestycje. WdroŜenie LCA przynosi wymierne korzyści, zarówno firmie, która decyduje się na przeprowadzenie takiej analizy, jak i społeczeństwu oraz środowisku.

46 Zastosowanie LCA a poziom szczegółowości 46 Podejmowane decyzje koncepcyjny Poziom LCA uproszczony szczegółowy Projektowanie Udoskonalanie produktu Analizy porównawcze Etykietowanie Ustanawianie norm Planowanie strategii rozwoju Działania marketingowe Kształtowanie polityki produktowej + - +