ANALIZA CYKLU ŻYCIA (LCA) ODBIORNIKA TELEWIZYJNEGO

Transkrypt

1 II Krajowa Konferencja Naukowo-Techniczna EKOLOGIA W ELEKTRONICE Przemysłowy Instytut Elektroniki Warszawa, ANALIZA CYKLU ŻYCIA (LCA) ODBIORNIKA TELEWIZYJNEGO Krystyna CZAPLICKA 1, Małgorzata BOJARSKA-KRAUS 2, Jerzy ŚWIĄDROWSKI 3 Główny Instytut Górnictwa Katowice, Plac Gwarków 1, 1 tel , kcxds@gig.katowice.pl 2 tel , bmxmbk@gig.katowice.pl 3 tel , soxkk@gig.katowice.pl W referacie przedstawiono wyniki analizy wpływu cyklu życia modelowego odbiornika telewizyjnego na środowisko przeprowadzonej przy pomocy metodyki ekowskaźnika 99. Analizę zgodnie z zasadami zawartymi w serii norm ISO przeprowadzono dla kolejnych etapów życia wytwarzanie, użytkowanie i utylizacja. Analizę przeprowadzono biorąc pod uwagę zróżnicowanie materiałów używanych do produkcji odbiornika oraz różnorodne scenariusze eksploatacji i utylizacji odpadów. Określono, że sposób i parametry eksploatacji mają największy wpływ na środowisko. 1. ZASADY WYKONANIA ANALIZY CYKLU ŻYCIA Cykl życia każdego produktu obejmuje cztery kolejno następujące po sobie etapy: wytwarzanie, dystrybucje, użytkowanie i procesy związane z pozbyciem się odpadów powstałych po zakończeniu okresu użytkowania. W każdym etapie poszczególne, charakterystyczne dla niego procesy są przyczyną różnego rodzaju emisji, a każdy rodzaj emisji w inny specyficzny sposób oddziałuje na środowisko. Oszacowanie oddziaływania produktu na środowisko w ciągu całego cyklu życia wymaga zbadania wszystkich wpływów środowiskowych. Do tego wykorzystywana jest analiza cyklu życia (life cycle assessment - LCA), której zasady określają normy serii ISO Normy opisują cztery podstawowe fazy wykonywania LCA: definicję celu i zakresu badań, 98

2 analizę inwentarzową czyli identyfikację, kompilację i ocenę ilościową efektów wejściowych i wyjściowych jakie wywołuje produkt lub jego obsługa, analizę wpływów czyli ocenę i interpretacje największych i najważniejszych wpływów środowiskowych związanych z analizowanym produktem. interpretację, ocenę i wdrożenie działań umożliwiających poprawę środowiska Każda faza analizy LCA wymaga przeprowadzenia wielokierunkowych, różnorodnych analiz, dokonania wyborów i podejmowania decyzji. Podstawowymi elementami, które w istotny sposób wpływają na wiarygodność uzyskanych wyników LCA są: a) Inwentaryzacja wszystkich procesów występujący podczas cyklu życia produktu. Procesy zinwentaryzowane w cykl życia analizowanego produktu można przedstawić za pomocą drzewa procesów. System życia produktu, którego graficznym obrazem jest drzewo procesów w krańcowym przypadku jest nieskończony i można dowolnie rozszerzać jego granice. Dlatego istotne jest zdefiniowanie granic systemu w oparciu o wstępną ocenę oddziaływań na środowisko tak, aby ujęte zostały elementy istotne. Przykładowe drzewo procesów dla modelowego telewizora przedstawiono na rys 1. b) Zdefiniowanie zakresu czasowego. Określenie systemu życia produktu, podobnie jak inwentaryzacja czy określenie wpływów na środowisko odbywa się na podstawie aktualnych danych. Decyzje podejmowane w oparciu o LCA muszą być jednak ważne w przyszłości obejmującej okresy projektowania produktu, przygotowania i uruchomienia produkcji, eksploatacji oraz jego likwidacji. Zwykle cały okres, który winien być uwzględniony w analizie obejmuje w zależności od produktu 5-30 lat. Dlatego dane wejściowe muszą być w miarę możliwości oparte o realne przewidywania. Problem czasu dotyczy również granic zaniku oddziaływań na środowisko. Przykładem może być udokumentowany wpływ na zdrowie różnego rodzaju substancji kancerogennych, które powodują zwiększenie ryzyka zachorowania na raka wiele lat po zakończeniu ekspozycji. c) Zbieranie danych ilościowych i jakościowych dla każdego procesu objętego systemem życia produktu. Obecnie jako podstawowe źródła danych stosuje się: istniejące elektroniczne bazy danych (np. Hemming 1995) dane literaturowe obejmujące m. in. raporty LCA, prace naukowo-badawcze dane niepublikowane uzyskane z laboratoriów i zakładów przemysłowych własne pomiary, badania i obliczenia. Dane pochodzą z różnych źródeł, różnych krajów i instalacji i obarczone są w różnym stopniu subiektywizmem. Dlatego konieczny jest krytyczna ocena ich jakości i oszacowanie niepewności. Dla określenia niepewności można stosować np. klasyczne metody statystyczne, symulacje prawdopodobieństwa (metoda Monte Carlo), szacunki eksperckie prowadzone różnymi metodami. Innym elementem jakości danych jest określenie ich czułości, czyli określenie wpływu wielkości danego parametru na wielkość innego, zależnego. d) Ustalenie wielkości udziału oddziaływań wychodzących z jednego z procesów w systemie życia produktu które można przypisać do innego procesu 99

3 Wielkość ta może mieć podstawowy wpływ na wynik analizy. Przykładem może być koprodukcja energii elektrycznej i ciepła w elektrociepłowni czy określenie oddziaływań związanych z ilością węgla zużytego do wytworzenia energii elektrycznej oraz oddziaływań wynikających z ilości węgla użytego do produkcji ciepła, stanowiących wejście do innych procesów. Przedstawione wyżej, elementy wpływające na wiarygodność wyników LCA obok szeregu innych problemów powodują, że przeprowadzenie analizy jest czasochłonne i kosztowne. Dlatego obserwuje się ciągłą systematyzację metodologii przeprowadzania procedury z wykorzystaniem oprogramowania komputerowego. Przykładem są metody EDIP (6) oraz metoda wykorzystująca ekowskaźnika 99 (1). TELEWIZOR WYTWARZANIE UŻYTKOWANIE UTYLIZACJA SZKŁO STAL MIEDŹ PS ENERGIA ELEKTRYCZNA WYSYPISKO SPALANIE RECYKLING PVC ALUMINIUM SUROWCE EMISJA DO WODY EMISJA DO POWIETRZA EMISJA NIEMATERIALNA ODPADY Rys. 1. Drzewo życia modelowego telewizora 100

4 2. LCA DLA MODELOWEGO TELEWIZORA Wykorzystując metodykę analizy cyklu życia zgodną z normami serii ISO przeprowadzono analizę wpływów środowiskowych związanych z odbiornikiem telewizyjnym. Ocenę wpływów wykonano z wykorzystaniem ekowskaźnika Faza produkcji W celu przeprowadzenia analizy przyjęto modelowy skład telewizora (tablica 1). Tab. 1. Eko-wskaźniki dla składników materiałowy modelowego telewizora Rodzaj materiału Ilość w telewizorze[kg] Ekowskaźnik [Ew] Szkło 24,55 1,4 Stal 3,1 0,27 Miedź 0,92 1,29 Polistyren PS 11 3,84 Polichlorek winylu PCV 2 0,59 Aluminium 0,33 0,26 Na podstawie analizy danych przedstawionych na rysunku 2 można stwierdzić, że w przypadku materiałów wykorzystywanych do produkcji telewizora główne efekty ekologiczne występują w kategorii zasoby (5,29 Ew) i są związane z wykorzystaniem paliw kopalnych (4,47 Ew). W kategorii zdrowie człowieka (rys.3) efekt ekologiczny wynosi 1,86 Ew i jest związany głównie z problemami oddechowymi wywoływanymi zanieczyszczeniami nieorganicznymi ( 1,33 Ew), natomiast w kategorii jakość ekosystemu (rys.4) obciążenie środowiska wynosi 0,5 Ew i jest związane w większości ze wzrostem ekotoksyczności (0,32Ew). Całkowity efekt ekologiczny związany z wytworzeniem materiałów wykorzystywanych do produkcji telewizora wynosi 7,65 Ew. Analizując przedstawione na rys. 6. efekty ekologiczne dla materiałów składowych telewizora można zauważyć, że główny udział w oddziaływaniu na środowisko ma polistyren (3,84). Obniżenie tych wpływów może nastąpić poprzez zmniejszenie ilości stosowanego materiału, (ekowskaźnik dla 1 kg PS wynosi 0,35) lub zastosowanie innego materiału o mniejszej wartości ekowskaźnika Faza użytkowania W fazie użytkowania obciążenie środowiska związane z telewizorem wynika ze zużycia energii elektrycznej. W tabeli 2 przeanalizowano trzy scenariusze zużycia energii w tej fazie cyklu życia. 101

5 Tab.2. Przykładowe scenariusze zużycia energii przez odbiornik telewizyjny Scenariusz 1 Scenariusz 2 Scenariusz 3 Okres użytkowania 10 lat 8 lat 10 lat Czas oglądania 6 godzin/dobę 6 godzin/dobę 6 godzin/dobę Pobór mocy w czasie oglądania 81 W 81 W 65 W Czas stand by 18 godz/dobę 18 godz/dobę 18 godz/dobę Pobór mocy stand by 3 W 3 W 2,5 W Obciążenie środowiska [Ew] 66,8 53,5 53,9 Jak wynika z przedstawiony w tablicy 2 danych standardowy telewizor użytkowany przez 10 lat powoduje prawie 10 krotnie większe obciążenie środowiska w fazie użytkowania niż jest ono związane z materiałami użytymi do jego produkcji, dlatego. Wartości ekowskaźnika obliczone dla trzech przykładowych scenariuszy zużycia energii w fazie użytkowania (tablica 2) pokazują, że telewizor zużywający 81W energii elektrycznej podczas 8 1at użytkowania powoduje podobne obciążenie środowiska jak telewizor zużywający 20% mniej energii podczas użytkowania w ciągu 10 lat Analiza końca życia telewizora Niekorzystny wpływ środowiskowy występuje również w ostatniej fazie cyklu życia telewizora, na etapie utylizacji. Każdy ze standartowych sposobów utylizacji składowanie na wysypisku, spalanie i recykling powoduje inne obciążenie środowiska. W tablicy 3 przedstawiono wartości ekowskaźnika obliczone dla trzech przykładowych mieszanych sposobów utylizacji. Tab.3 Scenariusze utylizacji telewizora Sposób utylizacji Scenariusz 1 Scenariusz 2 Scenariusz 3 Recykling 0 37% 10 Wysypisko 70% 63% 90 Spalanie 30% 0 0 Obciążenie środowiska [Ew] 0,0878-1,29-0,33 Porównanie efektów środowiskowych trzech rozpatrywanych scenariuszy utylizacji telewizora przedstawia rysunek 7. Utylizacja telewizora według pierwszego scenariusza przewidującego składowanie na wysypisku 70% elementów składowych telewizora i poddanie spalaniu pozostałych 30% powoduje obciążenie środowiska w wielkości 0,089 Ew. Zastosowanie drugiego scenariusza polegającego na podaniu recyklingowi 37% materiałów, z których wytworzony był telewizor i złożenie pozostałej części na wysypisku powoduje obniżenie obciążenia środowiska o 1,29 EW, natomiast w przypadku trzeciego scenariusza, w którym 10% jest poddawane recyklingowi a reszta składowana na wysypisku wpływ środowiskowy zostanie zmniejszony o 0,33 Ew. 102

6 Ekowskaźnik [Ew] Ekowskaźnjk [Ew] Zdrowie człowieka Zasoby Jakość 1 ekosystemu Rys. 2. Obciążenie środowiska związane z materiałami stosowanymi do produkcji telewizora Ekotoksyczność Wykorzystanie gruntu 0.14 Rys. 4. Obciążenie środowiska związane z materiałami stosowanymi do produkcji telewizora- kategoria "jakość ekosystemu" Zakwaszenie Ekowskaźnik [Ew] Rakotwórczość Problemy oddechowe-nieorg. Radioaktywność Ekowskaźnik [Ew] Problemy oddechowe-org Zmiany klimatyczne Warstwa ozonowa Rys. 3. Obciążenie środowiska związane z materiałami stosowanymi do produkcji telewizora - kategoria "zdrowie człowieka" Minerały 4.47 Paliwa 1 kopalne Rys. 5. Obciążenie środowiska związane z materiałami stosowanymi do produkcji telewizora - kategoria "zasoby" 103

7 Ekowskaźnik [Ew] Szkło Stal Miedż Zdrowie człowieka Zasoby PS PVC Aluminium Jakość ekosystemu Rys.6. Obciążenie środowiska wywoływane przez poszczególne materialy wykorzystywane do produkcji telewizora. Ekowskaźnik [Ew] Scenariusz 1 Scenariusz 1 Scenariusz 1 Zdrowie człowieka Zasoby Jakość ekosystemu Rys. 7. Obciążenie środowiska związane z przykładowymi scenariuszmi utylizacji telewizora 3. WNIOSKI 1. Metoda szacowania wpływów wykorzystująca tzw. eko-wskaźnik 99 jest przydatnym narzędziem w procesie wykonywania analizy cyklu życia. Metoda pozwala ocenić wpływ: zużycia surowców, parametrów eksploatacji i sposobów utylizacji na trzy podstawowe kategorie problemów środowiskowych: zdrowie, jakość ekosystemu i zasoby surowców. W ten sposób spełniony jest zasadniczy cel analizy LCA dostarczenie danych pozwalających na modernizację wyrobu na bardziej przyjazny dla środowiska. 2. Proekologiczna modernizacja odbiornika telewizyjnego powinna polegać na obniżeniu zużyciem energii elektrycznej w fazie użytkowania, ponieważ wpływy środowiskowe w tej fazie cyklu życia są największe 104

8 LITERATURA 1. Goedkoop M., Effting S., Collignon M., : The Eco-indicator 99. A demange oriened method for Life Cycle Assessment. Manual for Designers, Pre, H.Wenzel, M.Hauschild, L.Alting, Environmental Assessment of Products, Kluwer Academic Publishers, ISO 14040, Environmental management Life cycle assessment Principles and framework. 4. ISO 14041, Environmental management Life cycle assessment Goal and scope definition and inventory analysis. 5. ISO Environmental management Life cycle assessment Life cycle impact assessment. 6. Pre Consultants B.V.,,SimaPro User Manual,.Amersfoort, June 2001 LIFE CYCLE ASSESSMENT OF TV-SET The results of the life cycle assessment (LCA) of the exemplary TV-set was shown. The analyse was performed according to the standards serie by the method of the 99 eco-indicator. The production, usage and utilization phases were taken into account. The analyse was carried over for the different materials, different methods of usage and utilization. The methods and parameters of TV-set usage most influence on the environment. 105