ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИОРИТЕТНОСТЬ: СИСТЕМА IVL/VOLVO

Первой попыткой определить более структурированную основу для оценивания экологической ответственности отдельного производственного процесса была попытка Роджера Шелдона (Roger Sheldon) из Delft Institute of Technology, Нидерланды, который предложил в контексте синтеза органических химических веществ концепцию утилизации атома, (atom utilization concept (AU)), вычисляемой делением молекулярной массы желаемого продукта на суммарную молекулярную массу всех производимых продуктов и отходов. Расширяя эту концепцию и осознавая, что природа отходов важна так же, как и их объем, он предложил экологический коэффициент (EQ), задаваемый соотношением

EQ=AU×U, (16.1)

где U — коэффициент «недружелюбности», мера токсичности.

Шелдон не дает рекомендаций по определению коэффициента «недружелюбности», но эта сложная проблема не прошла незамеченной. Для начала формального исследования такого феномена Swedish Environmental Institute (IVL) и корпорация Volvo разработали аналитический инструмент, определивший систему стратегий экологических приоритетов для проектирования продуктов (Environmental Priority Strategies), EPS. Целью системы EPS было позволить конструкторам продуктов выбирать компоненты и узлы, которые минимизируют воздействие на окружающую среду. Аналитически система EPS достаточно проста, хотя и детализирована. Каждому типу материала, используемому в производстве автомобилей, приписывается экологический индекс. Различные ступени индекса относятся к воздействию этого материала на окружающую среду во время производства продукта, использования и захоронения. Для получения общего индекса материала, выраженного в единицах экологического воздействия (environmental load units, ELU) на килограмм используемого материала (ELU/кг), суммируются три компонента стадий жизненного цикла. Однако единицы могут иногда варьировать. Например, индекс для краски, используемой для покраски автомашин, выражается в ELU/м2.

При вычислении компонентов экологического индекса включаются следующие факторы.

Масштаб — измерение общего воздействия на окружающую среду.

Распределение — размер или состав.

Частота или интенсивность — степень воздействия на подвергающейся воздействию территории.

Длительность — постоянство воздействия.

Вклад —отношение эффекта от 1 кг материала к общему эффекту.

Восстанавливаемость — стоимость ликвидации воздействия от 1 кг материала.

Эти факторы рассчитываются командой специалистов по охране окружающей среды, экологов и специалистов по материаловедению так, чтобы получить экологические индексы для каждого вида сырья и источника энергии, а также связанных с ними выбросов загрязняющих веществ. Отдельные результаты приводятся в табл. 16.1, некоторые представляют особый интерес. Например, чрезвычайно высокие значения индексов для платины и родия в списке видов материалов — результат больших количеств энергии, затрачиваемой на добычу этих двух металлов. Использованию CFC-11 также присваивается высокий экологический индекс из-за его воздействия на стратосферный озон и глобальное потепление. Наконец, делается предположение, что материалы выбрасываются в мобилизируемой форме. Если вещество выбрасывается в инертной форме, может оказаться необходимым пересмотреть экологический индекс.

Для расчета нагрузки на окружающую среду процессов и конечных продуктов экологические индексы умножаются на объем используемых материалов (рис. 16.1). Обратите внимание: схема включает воздействия добычи материалов, выбросов и производства в течение всего жизненного цикла продукта.

В качестве примера использования системы EPS рассмотрим проблему выбора более экологически ответственного материала для использования в производстве передней панели автомобиля. Как показано на рис. 16.2, обычно возможны два варианта: гальванизированная сталь и полимерный композит (матовый термопластик или GMT). Предполагается, что передние панели имеют сопоставимый срок службы, хотя различные сроки службы могут быть включены в EPS.

Основываясь на требуемых количествах каждого материала, для вычисления значений экологической нагрузки на каждом этапе жизненного цикла продукта используют экологические индексы. В табл. 16.2 приведены значения экологической нагрузки ELU общего жизненного цикла для двух передних панелей. Все воздействия на окружающую среду, от энергии, требуемой для производства сырья (материала), до энергии, получаемой от сжигания или повторного использования в конце жизни продукта, включаются в вычисление ELU. В таблице столбцы «кг» — это результаты первого этапа LCA, «ELU/кг» — экологические индексы и «ELU» - результат второго этапа LCA, рассчитанной по уравнению

(16.2)

где i — тип материала, s — этап жизненного цикла, а М — масса материала i этапа жизненного цикла s.

В этих результатах интерес представляют несколько моментов. Например, стальные продукты во время производства оказывают большее воздействие, но так легко повторно используются, что ELU конца их жизни ниже, чем ELU композита. Однако стальная передняя панель тяжелее композитной, и этот фактор приводит к гораздо большей нагрузке на окружающую среду во время использования продукта. Итоговый результат конструктивно не очевиден: полимерная передняя панель — лучший выбор по воздействию на окружающую среду во время производства, стальная деталь - лучший выбор по рециклируемости, полимерный композит - лучший в итоге выбор по более низкому воздействию во время использования продукта. Попытка принятия решения на основании анализа только части жизненного цикла продукта привела бы к не полностью продуманному и потенциально неправильному решению.

Система EPS, аналогичные методы и программное обеспечение LCA в настоящий момент обновляются и реализуются рядом организаций. Многие из пакетов программного обеспечения включают обширные базы данных и довольно просты в использовании. Возможно, их величайшая слабость заключается в необходимости расчета данных при их неопределенной достоверности и сравнении неодинаковых рисков.

LCA ЖЕНСКОЙ ОБУВИ

Производство кожаной обуви, ее последующее использование и стадии конца жизни образуют основу оценки жизненного цикла, разработанного для демонстрации воздействия различных этапов жизненного цикла на окружающую среду. Большинство процессов, представляющих интерес, относятся к обработке кожи, но также необходимо принимать во внимание ткани и бумагу (рис. 16.3.

Стадии жизненного цикла были определены так: (1) выращивание скота, (2) скотобойня, (3) выделывание кож, (4) производство обуви; (5) управление отходами, (6) транспортировка. Мы не будем приводить здесь результаты инвентаризации; они есть в книге, на которую мы ссылаемся ниже. Во время оценки воздействия, однако, были классифицированы параметры входа /выхода и характеризованы их вклады в некоторые виды воздействий. Результаты, выраженные как проценты общих воздействий, показаны на рис. 16.4. Локализация и оценка как часть этого процесса не проводились.

Сельскохозяйственный этап жизненного цикла оказался важным для экологических воздействий, глобального изменения климата, потенциала закисления и потенциала эвтрофикации. По потреблению воды наиболее важен этап дубления. Этап дубления также крайне значим по потенциалу эвтрофикации и истощению невозобновляемых материалов. Производство обуви — это наиболее энергоемкий этап, и его воздействия наиболее существенны из-за связанных с энергией составляющих: загрязнения воздуха, потенциала токсичности для человека, истощения ископаемого топлива. Таким образом, две стадии жизненного цикла, которые не считались особенно значимыми в экологическом плане (сельское хозяйство и производство обуви) были идентифицированы LCA как заслуживающие повышенного внимания. (Подробности этого исследования приводятся в Mila et al — см. Дополнительное чтение.)