Livscykelanalys - Life-cycle assessment

Illustration av de allmänna faserna av en livscykelbedömning, enligt ISO 14040

Livscykelanalys eller LCA (även känd som livscykelanalys ) är en metod för att bedöma miljöpåverkan i samband med alla stadier av livscykeln för en kommersiell produkt, process eller tjänst. Till exempel, när det gäller en tillverkad produkt, bedöms miljöpåverkan från utvinning och bearbetning av råvaror (vagga), genom produktens tillverkning, distribution och användning, till återvinning eller slutförvaring av materialet som utgör den (grav).

En LCA -studie omfattar en noggrann inventering av energin och materialen som krävs för hela produktens, processens eller tjänstens värdekedja och beräknar motsvarande utsläpp till miljön. LCA bedömer således kumulativa potentiella miljöpåverkan. Syftet är att dokumentera och förbättra produktens övergripande miljöprofil.

Allmänt erkända förfaranden för att genomföra LCA ingår i 14000 -serien av miljöhanteringsstandarder från International Organization for Standardization (ISO), särskilt i ISO 14040 och ISO 14044. ISO 14040 tillhandahåller standardens "principer och ramar", medan ISO 14044 ger en översikt över "krav och riktlinjer". Generellt skrevs ISO 14040 för en ledande publik och ISO 14044 för utövare. Som en del av det inledande avsnittet i ISO 14040 har LCA definierats som följande:

LCA studerar miljöaspekter och potentiella effekter under en produkts livscykel (dvs vagga till graven) från förvärv av råvaror genom produktion, användning och bortskaffande. De allmänna kategorierna av miljöpåverkan som behöver beaktas inkluderar resursanvändning, människors hälsa och ekologiska konsekvenser.

Kritik har riktats mot LCA -tillvägagångssättet, både generellt och när det gäller specifika fall (t.ex. i metodens överensstämmelse, särskilt med avseende på systemgränser, och särskilda LCA: s mottaglighet för utövares partiskhet med avseende på de beslut som de försöka informera). Utan en formell uppsättning krav och riktlinjer kan en LCA slutföras baserat på en läkares åsikter och trodde metoder. I sin tur kan en LCA som slutförts av 10 olika parter ge 10 olika resultat. ISO LCA -standarden syftar till att normalisera detta; riktlinjerna är dock inte alltför restriktiva och tio olika svar kan fortfarande genereras.

Definition, synonymer, mål och syfte

Livscykelbedömning (LCA) kallas ibland synonymt som livscykelanalys i vetenskapliga och byrårapporterade litteraturer. På grund av den allmänna karaktären hos en LCA-studie för att undersöka livscykeleffekterna från råmaterialuttag (vagga) genom bortskaffande (grav), kallas det ibland "vagga-till-grav-analys".

Som anges av National Risk Management Research Laboratory of EPA , "LCA är en teknik för att bedöma miljöaspekterna och potentiella effekterna i samband med en produkt, process eller tjänst genom att:

  • Sammanställa en inventering av relevanta energi- och materialinsatser och miljöutsläpp
  • Utvärdering av de potentiella miljöeffekter som är förknippade med identifierade insatser och utsläpp
  • Att tolka resultaten för att hjälpa dig att fatta ett mer välgrundat beslut ".
Exempel på livscykelbedömning (LCA) etappdiagram

Därför är det en teknik för att bedöma miljöpåverkan som är förknippad med alla stadier av en produkts liv från utvinning av råmaterial genom bearbetning, tillverkning, distribution, användning, reparation och underhåll och bortskaffande eller återvinning. Resultaten används för att hjälpa beslutsfattare att välja produkter eller processer som ger minst påverkan på miljön genom att överväga ett helt produktsystem och undvika suboptimering som kan uppstå om bara en enda process användes.

Därför är målet med LCA att jämföra hela sortimentet av miljöeffekter som kan tilldelas produkter och tjänster genom att kvantifiera alla inmatningar och utgångar av materialflöden och bedöma hur dessa materialflöden påverkar miljön. Denna information används för att förbättra processer, stödja policy och ge en sund grund för välgrundade beslut.

Begreppet livscykel hänvisar till tanken att en rättvis, helhetsbedömning kräver bedömning av råvaruproduktion, tillverkning, distribution , användning och bortskaffande inklusive alla mellanliggande transportsteg som är nödvändiga eller orsakade av produktens existens.

Trots försök att standardisera LCA är det inte realistiskt att anta att LCA kommer att ge ett unikt, objektivt resultat. Följaktligen bör den inte betraktas som en enda unik metod, utan snarare en familj av metoder som försöker kvantifiera resultat genom en annan synvinkel. Bland dessa metoder finns två huvudtyper: Attributional LCA och Consequential LCA. Attributionella LCA: er försöker tillskriva bördorna i samband med produktion och användning av en produkt, eller med en specifik tjänst eller process, under en identifierad tidsperiod. Följande LCA försöker identifiera miljökonsekvenserna av ett beslut eller en föreslagen förändring i ett system som studeras, och är således inriktade på framtiden och kräver att marknads- och ekonomiska konsekvenser måste beaktas. Med andra ord, Attributional LCA "försöker svara" hur flyter saker (dvs. föroreningar, resurser och utbyten mellan processer) inom det valda tidsfönstret? ", Medan Consequential LCA försöker svara" hur kommer flöden bortom den omedelbara systemförändringen i svar på beslut? "

En tredje typ av LCA, kallad "social LCA", är också under utveckling och är ett distinkt tillvägagångssätt för det som är avsett att bedöma potentiella sociala och socioekonomiska konsekvenser och effekter. Social Life Cycle Assessment (SLCA) är ett användbart verktyg för företag att identifiera och bedöma potentiella sociala konsekvenser under en produkt eller tjänstens livscykel för olika intressenter (till exempel arbetare, lokalsamhällen, konsumenter). SLCA inramas av UNEP/SETACs riktlinjer för social livscykelbedömning av produkter som publicerades 2009 i Quebec. Verktyget bygger på ISO 26000 : 2010 Guidelines for Social Responsibility och Global Reporting Initiative (GRI) Guidelines.

LCA: s begränsningar att enbart fokusera på de ekologiska aspekterna av hållbarhet, och inte de ekonomiska eller sociala aspekterna, skiljer det från produktlinjeanalys (PLA) och liknande metoder. Denna begränsning gjordes medvetet för att undvika överbelastning av metoden, men inser att dessa faktorer inte bör ignoreras vid produktbeslut.

Några allmänt erkända förfaranden för LCA ingår i ISO 14000 -serien av miljöhanteringsstandarder, i synnerhet ISO 14040 och 14044. Bedömningar av växthusgasproduktens livscykel kan också överensstämma med specifikationer som offentligt tillgänglig specifikation (PAS) 2050 och i GHG Protocol Life Cycle redovisning och rapportering Standard .

Huvudsakliga ISO -faser av LCA

Enligt standarderna i ISO 14040 och 14044 utförs en LCA i fyra olika faser, som illustreras i figuren som visas ovan till höger (vid öppning av artikeln). Faserna är ofta beroende av varandra, eftersom resultaten av en fas kommer att informera om hur andra faser slutförs. Därför bör ingen av etapperna anses vara slutförda förrän hela studien är klar.

Mål och omfattning

ISO LCA -standarden kräver att en serie parametrar uttrycks kvantitativt och kvalitativt, som ibland kallas studiedesignparametrar (SPD). De två huvudsakliga SPD: erna för en LCA är målet och omfattningen, som båda måste uttryckligen anges. Det rekommenderas att en studie använder nyckelorden som representeras i standarden när dessa uppgifter dokumenteras (t.ex. "Studiens mål är ...") för att säkerställa att det inte uppstår förvirring och säkerställa att studien tolkas för dess avsedda användning.

I allmänhet inleds en LCA -studie med ett uttryckligt uttalande om målet, som beskriver studiens sammanhang och förklarar hur och till vem resultaten ska kommuniceras. Enligt ISO -riktlinjer måste målet entydigt ange följande punkter:

  1. Den avsedda applikationen
  2. Skäl för att genomföra studien
  3. Publiken
  4. Om resultaten kommer att användas i ett jämförande påstående som offentliggörs

Målet bör också definieras med kommissionären för studien, och det rekommenderas en detaljerad beskrivning av varför studien genomförs förvärvas från kommissionären.

Efter målet måste omfattningen definieras genom att beskriva den kvalitativa och kvantitativa informationen som ingår i studien. Till skillnad från målet, som bara kan innehålla några få meningar, kräver omfattningen ofta flera sidor. Den är inställd på att beskriva detaljens och djupet av studien och visa att målet kan uppnås inom de angivna begränsningarna. Enligt ISO LCA -standardens riktlinjer bör omfattningen av studien beskriva följande:

  • Produktsystem , som är en samling processer (aktiviteter som omvandlar ingångar till utgångar) som behövs för att utföra en specificerad funktion och ligger inom studiens systemgräns. Det är representativt för alla processer i en produkts eller processens livscykel.
  • Funktionell enhet , som definierar exakt vad som studeras, kvantifierar tjänsten som levereras av systemet, ger en referens till vilken in- och utgångar kan relateras och ger en grund för att jämföra/analysera alternativa varor eller tjänster. Den funktionella enheten är en mycket viktig komponent i LCA och måste definieras tydligt. Den används som grund för att välja ett eller flera produktsystem som kan tillhandahålla funktionen. Därför möjliggör den funktionella enheten att olika system kan behandlas som funktionellt ekvivalenta. Den definierade funktionella enheten ska vara kvantifierbar, inkludera enheter, ta hänsyn till tidsmässig täckning och inte innehålla inmatningar och utgångar från produktsystemet (t.ex. kg CO
    2
    utsläpp). Ett annat sätt att se på det är genom att överväga följande frågor:
    1. Vad?
    2. Hur mycket?
    3. Hur länge / hur många gånger?
    4. Var?
    5. Hur bra?
  • Referensflöde, som är mängden produkt eller energi som behövs för att förverkliga den funktionella enheten. Typiskt är referensflödet olika kvalitativt och kvantitativt för olika produkter eller system över samma referensflöde; det finns dock fall där de kan vara desamma.
  • Systemgräns , som avgränsar vilka processer som ska ingå i analysen av ett produktsystem, inklusive om systemet producerar några samprodukter som måste redovisas genom systemutvidgning eller allokering. Systemgränsen bör överensstämma med det angivna målet för studien.
  • Antaganden och begränsningar, som inkluderar alla antaganden eller beslut som fattats under hela studien som kan påverka de slutliga resultaten. Det är viktigt att dessa överförs eftersom utelämnandet kan leda till felaktiga tolkningar av resultaten. Ytterligare antaganden och begränsningar som är nödvändiga för att genomföra projektet görs ofta under hela projektet och bör registreras vid behov.
  • Datakvalitetskrav , som anger vilken typ av data som ska inkluderas och vilka begränsningar. Enligt ISO 14044 bör följande överväganden om datakvalitet dokumenteras i omfattningen:
    1. Tillfällig täckning
    2. Geografisk täckning
    3. Teknisk täckning
    4. Uppgifternas precision, fullständighet och representativitet
    5. Konsistens och reproducerbarhet av de metoder som används i studien
    6. Datakällor
    7. Osäkerhet om information och eventuella kända dataklyftor
  • Tilldelningsprocedur , som används för att dela in och inmatningar från en produkt och är nödvändig för processer som producerar flera produkter eller samprodukter. Detta är också känt som multifunktionalitet i ett produktsystem. ISO 14044 presenterar en hierarki av lösningar för att hantera multifunktionalitetsfrågor, eftersom valet av tilldelningsmetod för samprodukter kan avsevärt påverka resultaten av en LCA. Hierarkimetoderna är följande:
    1. Undvik tilldelning per underavdelning-denna metod försöker dela upp enhetsprocessen i mindre delprocesser för att skilja produktionen av produkten från produktionen av samprodukten
    2. Undvik tilldelning genom systemutvidgning (eller substitution) - denna metod försöker utöka processen för samprodukten med det mest troliga sättet att tillhandahålla den sekundära funktionen för den bestämmande produkten (eller referensprodukten). Med andra ord genom att expandera systemet för samprodukten på det mest sannolika alternativa sättet att producera samprodukten oberoende (System 2). Effekterna som följer av det alternativa sättet att producera samprodukten (System 2) subtraheras sedan från den bestämmande produkten för att isolera effekterna i System 1.
    3. Tilldelning (eller partition) baserad på fysiskt förhållande - denna metod försöker dela inmatningar och utgångar och fördela dem baserat på fysiska förhållanden mellan produkterna (t.ex. massa, energianvändning, etc.).
    4. Tilldelning (eller partition) baserad på annat förhållande (icke-fysiskt)-denna metod försöker dela inmatningar och utdata och fördela dem baserat på icke-fysiska relationer (t.ex. ekonomiskt värde).
  • Konsekvensanalys , som innehåller en översikt över de effektkategorier som identifierats under intresse för studien, och den valda metod som används för att beräkna respektive effekter. Specifikt översätts livscykelinventeringsdata till miljöpåverkan, som kan inkludera sådana kategorier som mänsklig toxicitet , smog , global uppvärmning och övergödning . Som en del av omfattningen behöver endast en översikt ges, eftersom huvudanalysen av effektkategorierna diskuteras i livscykeleffektanalysen (LCIA) i studien.
  • Dokumentation av data, vilket är den uttryckliga dokumentationen av inmatningar/utgångar (individuella flöden) som används inom studien. Detta är nödvändigt eftersom de flesta analyser inte tar hänsyn till alla in- och utdata från ett produktsystem, så detta ger publiken en transparent representation av den valda data. Det ger också transparens för varför systemgränsen, produktsystemet, funktionell enhet etc. valdes.

Livscykelinventering (LCI)

Ett exempel på ett livscykeldiagram (LCI)

Life Cycle Inventory (LCI) -analys innebär att man skapar en inventering av flöden från och till naturen (ekosfären) för ett produktsystem. Det är processen att kvantifiera råvaru- och energikrav, atmosfäriska utsläpp, markutsläpp, vattenutsläpp, resursanvändning och andra utsläpp under en produkts eller processens livscykel. Med andra ord är det aggregeringen av alla elementära flöden relaterade till varje enhetsprocess inom ett produktsystem.

För att utveckla inventeringen rekommenderas det ofta att börja med en flödesmodell för det tekniska systemet med data om in- och utdata från produktsystemet. Flödesmodellen illustreras vanligtvis med ett flödesschema som innehåller de aktiviteter som kommer att bedömas i den relevanta leveranskedjan och ger en tydlig bild av de tekniska systemgränserna. Generellt gäller att ju mer detaljerat och komplext flödesschemat är, desto mer exakt är studien och resultaten. In- och utdata som behövs för att konstruera modellen samlas in för alla aktiviteter inom systemgränsen, inklusive från leveranskedjan (kallad input från technosfären).

Enligt ISO 14044 ska ett LCI dokumenteras med följande steg:

  1. Förberedelse av datainsamling baserat på mål och omfattning
  2. Datainsamling
  3. Datavalidering (även om data från ett annat verk används)
  4. Datatilldelning (vid behov)
  5. Relatera data till enhetsprocessen
  6. Relaterar data till den funktionella enheten
  7. Datasammanställning

Enligt ISO 14044 -standarden måste data relateras till den funktionella enheten, såväl som mål och omfattning. Men eftersom LCA -stadierna är iterativa, orsakar datainsamlingsfasen målet eller omfattningen att förändras. Omvänt kan en ändring av målet eller omfattningen under studiens gång orsaka ytterligare insamling av data eller borttagning eller tidigare insamlad data i LCI.

Utgången från ett LCI är en sammanställd inventering av elementära flöden från alla processer i de studerade produktsystemen. Data är vanligtvis detaljerade i diagram och kräver ett strukturerat tillvägagångssätt på grund av dess komplexa karaktär.

När data samlas in för varje process inom systemgränsen kräver ISO LCA -standarden att studien mäter eller uppskattar data för att kvantitativt representera varje process i produktsystemet. Helst bör en utövare vid insamling av data sikta på att samla in data från primära källor (t.ex. mäta inmatningar och utdata från en process på plats eller andra fysiska medel). Frågeformulär används ofta för att samla in data på plats och kan till och med utfärdas till respektive tillverkare eller företag för att fylla i. Objekt i frågeformuläret som ska spelas in kan innehålla:

  1. Produkt för datainsamling
  2. Datainsamlare och datum
  3. Datainsamlingsperiod
  4. Detaljerad förklaring av processen
  5. Ingångar (råvaror, hjälpmaterial, energi, transport)
  6. Utgångar (utsläpp till luft, vatten och land)
  7. Kvantitet och kvalitet för varje ingång och utgång

Ofta kan insamlingen av primär data vara svår och anses äga eller konfidentiell av ägaren. Ett alternativ till primär data är sekundär data, som är data som kommer från LCA -databaser, litteraturkällor och andra tidigare studier. Med sekundära källor är det ofta du hittar data som liknar en process men inte exakt (t.ex. data från ett annat land, något annorlunda process, liknande men olika maskiner, etc.). Som sådan är det viktigt att uttryckligen dokumentera skillnaderna i sådana data. Sekundär data är dock inte alltid sämre än primär data. Till exempel hänvisar till ett annat verks data där författaren använde mycket exakta primära data. Tillsammans med primärdata bör sekundärdata dokumentera källan, tillförlitligheten och den tidsmässiga, geografiska och tekniska representativiteten.

När man identifierar ingångar och utgångar som ska dokumenteras för varje enhetsprocess inom ett LCI: s produktsystem kan en praktiker stöta på fallet där en process har flera ingångsströmmar eller genererar flera utdataströmmar. I sådana fall bör utövaren fördela flödena utifrån "Tilldelningsförfarande" som beskrivs i föregående avsnitt "Mål och omfattning" i denna artikel.

Ett område där dataåtkomst sannolikt kommer att vara svårt är flöden från teknosfären. Teknisfären definieras enklare som den människo skapade världen. Betraktas av geologer som sekundära resurser, dessa resurser är i teorin 100% återvinningsbara; men i praktisk mening är det primära målet bärgning. För en LCI är dessa teknosfärsprodukter (leveranskedjeprodukter) de som har producerats av människor och tyvärr kommer de som fyller i ett frågeformulär om en process som använder en konstgjord produkt som ett sätt att nå ett mål inte att kunna ange hur mycket av en given ingång de använder. Vanligtvis har de inte tillgång till data om in- och utdata för tidigare produktionsprocesser för produkten. Den enhet som åtar sig LCA måste sedan vända sig till sekundära källor om den inte redan har data från sina egna tidigare studier. Nationella databaser eller datauppsättningar som levereras med LCA-praktikerverktyg, eller som lätt kan nås, är de vanliga källorna för den informationen. Var noga med att se till att den sekundära datakällan korrekt återspeglar regionala eller nationella förhållanden.

LCI-metoder inkluderar "processbaserade LCA", ekonomiska input-output LCA ( EIOLCA ) och hybridmetoder. Processbaserat LCA är ett LCI-tillvägagångssätt nedifrån och upp och konstruerar ett LCI med kunskap om industriella processer inom en produkts livscykel och de fysiska flöden som förbinder dem. EIOLCA är ett top-down-tillvägagångssätt för LCI och använder information om elementära flöden som är associerade med en enhet av ekonomisk aktivitet inom olika sektorer. Denna information hämtas vanligtvis från statlig myndighets nationella statistik som spårar handel och tjänster mellan sektorer. Hybrid LCA är en kombination av processbaserad LCA och EIOLCA.

Livscykelkonsekvensanalys (LCIA)

Livscykelinventeringsanalys följs av en livscykelkonsekvensanalys (LCIA). Denna fas av LCA syftar till att utvärdera de potentiella effekterna på miljön och människors hälsa som följer av de elementära flöden som bestäms i LCI. ISO 14040- och 14044 -standarderna kräver följande obligatoriska steg för att slutföra en LCIA:

Obligatorisk

  • Urval av impaktionskategorier, kategoriindikatorer och karakteriseringsmodeller. ISO -standarden kräver att en studie väljer flera effekter som omfattar "en omfattande uppsättning miljöfrågor". Konsekvenserna bör vara relevanta för studiens geografiska region och motivering för varje vald effekt bör diskuteras. Ofta genomförs detta i praktiken genom att välja en redan befintlig LCIA -metod (t.ex. TRACI, ReCiPe, AWARE, etc.).
  • Klassificering av lagerresultat. I detta steg tilldelas LCI -resultaten till de valda effektkategorierna baserat på deras kända miljöeffekter. I praktiken slutförs detta ofta med LCI -databaser eller LCA -programvara. Vanliga påverkningskategorier inkluderar global uppvärmning, ozonnedbrytning, försurning, mänsklig toxicitet, etc.
  • Karakterisering, som kvantitativt transformerar LCI -resultaten inom varje effektkategori via "karakteriseringsfaktorer" (även kallad ekvivalensfaktorer) för att skapa "effektkategoriindikatorer". Med andra ord, detta steg syftar till att svara "hur mycket bidrar varje resultat till effektkategorin?" Ett huvudsyfte med detta steg är att konvertera alla klassificerade flöden för en påverkan till gemensamma enheter för jämförelse. Till exempel, för global uppvärmningspotential, definieras enheten generellt som CO 2 -ekvivalent eller CO 2 -e (CO 2 -ekvivalenter) där CO 2 ges ett värde på 1 och alla andra enheter omvandlas respektive till deras relaterade påverkan.

I många LCA slutar karakteriseringen LCIA -analysen, eftersom det är det sista obligatoriska steget enligt ISO 14044. ISO -standarden ger dock följande valfria steg som ska vidtas utöver de ovannämnda obligatoriska stegen:

Frivillig

  • Normalisering av resultat. Detta steg syftar till att svara "Är det mycket?" genom att uttrycka LCIA -resultaten med avseende på ett valt referenssystem. Ett separat referensvärde väljs ofta för varje effektkategori, och motiveringen för steget är att ge tidsmässigt och rumsligt perspektiv och hjälpa till att validera LCIA -resultaten. Standardreferenser är typiska effekter per effektkategori per: geografisk zon, invånare i geografisk zon (per person), industrisektor, eller ett annat produktsystem eller referensscenario.
  • Gruppering av LCIA -resultat. Detta steg uppnås genom att sortera eller rangordna LCIA -resultaten (antingen karakteriserade eller normaliserade beroende på de valda föregående stegen) i en enda grupp eller flera grupper enligt definitionen inom målet och omfattningen. Gruppering är emellertid subjektiv och kan vara inkonsekvent mellan studierna.
  • Viktning av slagkategorier. Detta steg syftar till att bestämma varje kategoris betydelse och hur viktig den är i förhållande till de andra. Det gör att studier kan sammanställa effektresultat till en enda indikator för jämförelse. Viktning är mycket subjektiv och eftersom det ofta bestäms utifrån intressenternas etik. Det finns tre huvudkategorier av viktningsmetoder: panelmetoden, intäktsgenereringsmetoden och målmetoden. ISO 14044 avråder i allmänhet från viktning och säger att "viktning inte får användas i LCA -studier avsedda att användas i jämförande påståenden avsedda att offentliggöras". Om en studie bestämmer sig för att vikta resultat, bör de viktade resultaten alltid rapporteras tillsammans med de icke-viktade resultaten för transparens.

Livscykeleffekter kan också kategoriseras under flera faser av utveckling, produktion, användning och bortskaffande av en produkt. I stort sett kan dessa effekter delas in i första effekter, användningseffekter och effekter av livets slut. De första effekterna inkluderar utvinning av råvaror, tillverkning (omvandling av råvaror till en produkt), transport av produkten till en marknad eller plats, konstruktion/installation och början av användningen eller beläggningen. Användningseffekter inkluderar fysiska effekter av driften av produkten eller anläggningen (som energi, vatten, etc.) och eventuellt underhåll, renovering eller reparationer som krävs för att fortsätta använda produkten eller anläggningen. Inverkan på livets slut inkluderar rivning och bearbetning av avfall eller återvinningsbart material.

Tolkning

Livscykeltolkning är en systematisk teknik för att identifiera, kvantifiera, kontrollera och utvärdera information från resultaten av livscykelinventeringen och/eller livscykelkonsekvensanalysen. Resultaten från inventeringsanalysen och konsekvensbedömningen sammanfattas under tolkningsfasen. Resultatet av tolkningsfasen är en uppsättning slutsatser och rekommendationer för studien. Enligt ISO 14043 ska tolkningen innehålla följande:

  • Identifiering av viktiga problem baserat på resultaten av LCI- och LCIA -faserna i en LCA
  • Utvärdering av studien med tanke på kontroller av fullständighet, känslighet och konsistens
  • Slutsatser, begränsningar och rekommendationer

Ett viktigt syfte med att utföra livscykeltolkning är att bestämma graden av förtroende för de slutliga resultaten och kommunicera dem på ett rättvist, fullständigt och korrekt sätt. Att tolka resultaten av en LCA är inte så enkelt som "3 är bättre än 2, därför är alternativ A det bästa valet". Tolkning börjar med att förstå resultatens noggrannhet och se till att de uppfyller studiens mål. Detta uppnås genom att identifiera de dataelement som bidrar väsentligt till varje effektkategori, utvärdera känsligheten hos dessa viktiga dataelement, bedöma studiens fullständighet och konsistens och dra slutsatser och rekommendationer baserat på en tydlig förståelse för hur LCA genomfördes och resultaten utvecklades.

Specifikt, som uttryckt av MA Curran, är målet med LCA-tolkningsfasen att identifiera det alternativ som har minst negativ miljöpåverkan från land till hav, luft och luftresurser.

LCA använder

Vid en undersökning av LCA -utövare 2006 användes LCA för att stödja affärsstrategi och FoU (18% vardera av de totala undersökta ansökningarna); andra användningsområden inkluderade LCA som input till produkt- eller processdesign (15%), dess användning i utbildning (13%) och dess användning för märkning eller produktdeklarationer (11%).

Det har föreslagits att LCA kontinuerligt kommer att integreras i byggnadspraxis genom utveckling och implementering av lämpliga verktyg - t.ex. de europeiska ENSLIC byggprojektriktlinjerna - som vägleder praktiker för att tillämpa LCI -datametoder vid planering, design och konstruktion.

Stora företag över hela världen genomför antingen LCA internt eller beställer studier, medan regeringar stöder utvecklingen av nationella databaser för att stödja LCA. Av särskild uppmärksamhet är den ökande användningen av LCA för ISO typ III-etiketter som kallas miljöproduktdeklarationer, definierade som "kvantifierade miljödata för en produkt med förinställda kategorier av parametrar baserade på ISO 14040-seriens standarder, men exklusive ytterligare miljöinformation ". Tredjepartscertifiering spelar en stor roll i dagens bransch, och tredjepartscertifierade LCA-baserade etiketter ger en allt viktigare grund för att bedöma de relativa miljömässiga fördelarna med konkurrerande produkter. En sådan oberoende certifiering beskrivs särskilt som ett företags engagemang för att förse kunder med säkra och miljövänliga produkter.

LCA har också stora roller i miljökonsekvensbedömning , integrerad avfallshantering och föroreningsstudier. Viktiga nyligen genomförda studier om LCA inkluderar:

  • En studie som utvärderar LCA för en anläggning i laboratorieskala för syreberikad luftproduktion tillsammans med dess ekonomiska utvärdering ur ekodesign.
  • En bedömning av miljöpåverkan av beläggningsunderhåll, reparationer och rehabiliteringsaktiviteter.

Dataanalys

En livscykelanalys är bara så korrekt och giltigt som är dess grund uppsättning uppgifter . Det finns två grundläggande typer av LCA-data-enhetens processdata och miljöinput-utdata (EIO). Enhetsprocessdata härleds från direkta undersökningar av företag eller anläggningar som producerar produkten av intresse, utförda på en enhetsprocessnivå definierad av systemgränserna för studien. EIO-data baseras på nationella ekonomiska input-output-data.

Datagiltighet är ett ständigt bekymmer för livscykelanalyser. Om LCA -slutsatser ska vara giltiga måste data som används i LCA -inventeringen vara korrekta och giltiga, och så, med avseende på giltighet, senaste. Vid jämförelse av ett par LCA för olika produkter, processer eller tjänster är det dessutom av avgörande betydelse att data av motsvarande kvalitet är tillgängliga för det par som jämförs. Om en av paret, t.ex. en produkt, har en mycket högre tillgänglighet av korrekta och giltiga data, kan den inte rättvist jämföras med en annan produkt som har lägre tillgänglighet för sådan data.

När det gäller aktualitet av data har det noterats att datagiltigheten kan stå i strid med den tid som datainsamling tar. På grund av globaliseringen och takten i forskning och utveckling introduceras ständigt nya material och tillverkningsmetoder på marknaden, vilket gör det både viktigt och svårt att identifiera och tillämpa aktuell information. Till exempel inom konsumentelektronik kan produkter som mobiltelefoner omformas så ofta som var 9 till 12 månader, vilket skapar ett behov av snabb, pågående datainsamling.

Som nämnts ovan beaktar inventeringen i LCA vanligtvis ett antal steg inklusive: materialutvinning, bearbetning och tillverkning, produktanvändning och bortskaffande av produkter. Om det mest miljömässigt skadliga av dessa steg kan fastställas, kan miljöpåverkan effektivt minskas genom att fokusera på att göra ändringar för just den fasen. Till exempel är det mest energikrävande stadiet i LCA för ett flygplan eller en bilprodukt under dess användning, som ett resultat av bränsleförbrukning under produktens livstid. Ett effektivt sätt att öka bränsleeffektiviteten är att minska fordonets vikt; flygplan och biltillverkare kan därför minska miljöpåverkan genom att ersätta tyngre material med lättare material (t.ex. aluminium- eller kolfiberförstärkta element), alla specifikationer och andra kostnader är lika.

Datakällor som används i LCA är vanligtvis stora databaser. Det är inte lämpligt att jämföra två alternativ om olika datakällor har använts för att källa data. Vanliga datakällor inkluderar:

  • soca
  • EuGeos 15804-IA
  • BEHOV
  • ecoinvent
  • PSILCA
  • ESU World Food
  • GaBi
  • ELCD
  • LC-Inventories.ch
  • Sociala hotspots
  • ProBas
  • bioenergiedat
  • Agribalyse
  • USDA
  • Ökobaudat
  • Agri-fotavtryck
  • Omfattande miljödataarkiv (CEDA)

Beräkningar för påverkan kan sedan göras för hand, men det är mer vanligt att effektivisera processen med hjälp av programvara. Detta kan sträcka sig från ett enkelt kalkylblad, där användaren matar in data manuellt till ett helautomatiserat program, där användaren inte är medveten om källdata.

Varianter

Vaggan till graven

Cradle-to-grave är den fullständiga livscykelanalysen från resurextraktion ('vagga') för att använda fas och bortskaffningsfas ('grav'). Till exempel producerar träd papper, som kan återvinnas till låg-energiproduktion cellulosa (fiberiserat papper) isolering , sedan används som en energibesparande enhet i taket i ett hem i 40 år, vilket sparar 2000 gånger den fossila energin som används i sin produktion. Efter 40 år byts cellulosafibrerna ut och de gamla fibrerna slängs, eventuellt förbränns. Alla ingångar och utgångar beaktas för alla faser av livscykeln.

Vagga-till-grind

Cradle-to-gate är en bedömning av en delvis produktlivscykel från resursuttag ( vagga ) till fabriksporten (dvs. innan den transporteras till konsumenten). Produktens användningsfas och bortskaffningsfas utelämnas i detta fall. Vagga-till-port-bedömningar är ibland grunden för miljöproduktdeklarationer (EPD) som kallas business-to-business EPD. En av de betydande användningarna av cradle-to-gate-metoden sammanställer livscykelinventeringen (LCI) med hjälp av cradle-to-gate. Detta gör att LCA kan samla alla effekter som leder till att resurser köps av anläggningen. De kan sedan lägga till stegen som är involverade i deras transport till anläggning och tillverkningsprocess för att lättare producera sina egna vagga-till-grindvärden för sina produkter.

Cradle-to-cradle eller closed loop-produktion

Cradle-to-cradle är en specifik typ av vagga-till-grav-bedömning, där slutförvaringssteget för produkten är en återvinningsprocess . Det är en metod som används för att minimera produkternas miljöpåverkan genom att använda hållbar produktion, drift och bortskaffande och syftar till att integrera socialt ansvar i produktutveckling. Från återvinningsprocessen kommer nya, identiska produkter (t.ex. asfaltbeläggning från kasserad asfaltbeläggning, glasflaskor från uppsamlade glasflaskor) eller olika produkter (t.ex. glasullisolering från uppsamlade glasflaskor).

Fördelning av börda för produkter i öppna system för öppen slinga utgör stora utmaningar för LCA. Olika metoder, såsom metoden för att undvika bördor, har föreslagits för att hantera de berörda frågorna.

Port till port

Gate-to-gate är en delvis LCA som bara tittar på en mervärdeprocess i hela produktionskedjan. Gate-to-gate-moduler kan också senare kopplas till i sin lämpliga produktionskedja för att bilda en komplett vagga-till-gate-utvärdering.

Bra till hjul

Well-to-wheel är den specifika LCA som används för transport av bränslen och fordon. Analysen är ofta uppdelad i etapper med titeln "well-to-station", eller "well-to-tank", och "station-to-wheel" eller "tank-to-wheel", eller "plug-to-wheel ". Det första steget, som innehåller råmaterialet eller bränsleproduktion och bearbetning och bränsleleverans eller energitransmission, och kallas "uppströms" -steget, medan steget som behandlar själva fordonsdriften ibland kallas "nedströms" -steget. Brunn-till-hjul-analysen används vanligtvis för att bedöma den totala energiförbrukningen, eller energiomvandlingseffektiviteten och utsläppseffekterna från marinfartyg , flygplan och motorfordon , inklusive deras koldioxidavtryck , och bränslen som används i vart och ett av dessa transportsätt. WtW -analys är användbar för att återspegla olika effektivitet och utsläpp av energiteknik och bränslen i både uppströms och nedströms stadier, vilket ger en mer fullständig bild av verkliga utsläpp.

Den välbärgade varianten har en betydande inverkan på en modell som utvecklats av Argonne National Laboratory . De växthusgaser, reglerade utsläpp och energianvändning Transportation (Greet) modell har utvecklats för att utvärdera effekterna av nya bränslen och fordonsteknik. Modellen utvärderar effekterna av bränsleförbrukning med hjälp av en väl-till-hjul-utvärdering medan en traditionell vagga-till-grav-metod används för att bestämma effekterna från själva fordonet. Modellen rapporterar energianvändning, växthusgasutsläpp och ytterligare sex föroreningar: flyktiga organiska föreningar (VOC), kolmonoxid (CO), kväveoxid (NOx), partiklar med en storlek mindre än 10 mikrometer (PM10), partiklar med storlek mindre än 2,5 mikrometer (PM2,5) och svaveloxider (SOx).

Kvantitativa värden på växthusgasutsläpp beräknade med WTW eller med LCA -metoden kan skilja sig åt, eftersom LCA överväger fler utsläppskällor. Till exempel, när man utvärderar utsläppen av växthusgaser från ett elbatteri i jämförelse med ett konventionellt förbränningsmotorfordon, upptäcker WTW (som endast utgör växthusgaserna för tillverkning av bränslen) att ett elfordon kan spara 50–60% av växthusgasen , medan en hybrid LCA-WTW-metod, med tanke på också växthusgasen på grund av batteriets tillverkning och livslängd, ger utsläppsbesparingar för växthusgaser 10-13% lägre jämfört med WTW.

Ekonomisk input -output livscykelbedömning

Ekonomisk input-output LCA ( EIOLCA ) innebär användning av aggregerade sektornivådata om hur stor miljöpåverkan som kan tillskrivas varje sektor i ekonomin och hur mycket varje sektor köper från andra sektorer. Sådan analys kan redogöra för långa kedjor (till exempel att bygga en bil kräver energi, men att producera energi kräver fordon, och att bygga dessa fordon kräver energi, etc.), vilket något lindrar det omfattande problemet med process -LCA; EIOLCA förlitar sig dock på sektornivågenomsnitt som kanske representerar den specifika delmängden av sektorn som är relevant för en viss produkt och därför inte är lämplig för utvärdering av produkters miljöpåverkan. Dessutom är översättningen av ekonomiska mängder till miljöpåverkan inte validerad.

Ekologiskt baserad LCA

Medan en konventionell LCA använder många av samma tillvägagångssätt och strategier som en Eco-LCA, anser den senare ett mycket bredare spektrum av ekologiska effekter. Det var utformat för att ge en guide till klok hantering av mänsklig verksamhet genom att förstå de direkta och indirekta effekterna på ekologiska resurser och omgivande ekosystem. Eco-LCA är utvecklat av Ohio State University Center för motståndskraft och är en metod som kvantitativt tar hänsyn till att reglera och stödja tjänster under livscykeln för ekonomiska varor och produkter. I detta tillvägagångssätt är tjänsterna kategoriserade i fyra huvudgrupper: stödja, reglera, tillhandahålla och kulturtjänster.

Exergibaserad LCA

Exergi av ett system är det maximala användbara arbetet som är möjligt under en process som bringar systemet i jämvikt med en värmebehållare. Wall anger tydligt sambandet mellan exergianalys och resursredovisning. Denna intuition som bekräftats av DeWulf och Sciubba leder till exergo-ekonomisk redovisning och till metoder som specifikt är avsedda för LCA, såsom Exergetic material input per service unit (EMIPS). Begreppet materialinmatning per tjänstenhet (MIPS) är kvantifierat i termer av termodynamikens andra lag , vilket möjliggör beräkning av både resursinmatning och serviceutmatning i exergiord. Denna exergetiska materialinmatning per serviceenhet (EMIPS) har utvecklats för transportteknik . Tjänsten tar inte bara hänsyn till den totala massan som ska transporteras och den totala sträckan, utan också massan per enskild transport och leveranstiden.

Livscykel energianalys

Livscykel -energianalys (LCEA) är ett tillvägagångssätt där alla energimängder till en produkt redovisas, inte bara direkta energiinsatser under tillverkning, utan också alla energiinsatser som behövs för att producera komponenter, material och tjänster som behövs för tillverkningsprocessen. En tidigare term för tillvägagångssättet var energianalys . Med LCEA fastställs den totala livscykelnergin .

Energiproduktion

Det är erkänt att mycket energi går förlorad vid själva energiproduktionen, till exempel kärnkraft , solceller eller högkvalitativa petroleumprodukter . Netto energiinnehåll är produktens energiinnehåll minus energiinmatning som används vid utvinning och konvertering , direkt eller indirekt. Ett kontroversiellt tidigt resultat av LCEA hävdade att tillverkning av solceller kräver mer energi än vad som kan återvinnas vid användning av solcellen. Resultatet motbevisades. För närvarande sträcker sig energitiden för solcellspaneler från några månader till flera år. Modulåtervinning kan ytterligare minska återbetalningstiden för energi till cirka en månad. Ett annat nytt koncept som kommer från livscykelbedömningar är energikannibalism . Energikannibalism avser en effekt där snabb tillväxt av en hel energikrävande industri skapar ett behov av energi som använder (eller kannibaliserar) energin från befintliga kraftverk. Under snabb tillväxt producerar alltså industrin som helhet ingen energi eftersom ny energi används för att driva den förkroppsligade energin från framtida kraftverk. Arbete har utförts i Storbritannien för att bestämma livscykelens energi (tillsammans med fullständig LCA) påverkan av ett antal förnybara tekniker.

Energi återhämtning

Om material förbränns under avfallshanteringsprocessen kan energin som frigörs vid bränning utnyttjas och användas för elproduktion . Detta ger en energikälla med låg effekt, särskilt jämfört med kol och naturgas. Förbränning ger mer utsläpp av växthusgaser än deponier , men avfallsanläggningarna är väl utrustade med reglerad utrustning för föroreningskontroll för att minimera denna negativa påverkan. En studie som jämför energiförbrukning och utsläpp av växthusgaser från deponier (utan energiåtervinning) mot förbränning (med energiåtervinning) fann att förbränning var överlägsen i alla fall utom när deponigas återvinns för elproduktion.

Kritik

Energieffektivitet är förmodligen bara en övervägning vid beslutet om vilken alternativ process som ska användas, och bör inte lyftas som det enda kriteriet för att bestämma miljöacceptabilitet. Till exempel tar en enkel energianalys inte hänsyn till energiflödenas förnybarhet eller avfallsprodukternas toxicitet. Att införliva "dynamiska LCA", t.ex. när det gäller teknik för förnybar energi - som använder känslighetsanalyser för att projicera framtida förbättringar i förnybara system och deras andel av elnätet - kan bidra till att mildra denna kritik.

Under de senaste åren har litteraturen om livscykelbedömning av energiteknik börjat spegla samspelet mellan det nuvarande elnätet och framtida energiteknik . Vissa papper har fokuserat på energilivscykel , medan andra har fokuserat på koldioxid (CO 2 ) och andra växthusgaser . Den väsentliga kritiken från dessa källor är att när man överväger energiteknik måste kraftnätets växande karaktär beaktas. Om detta inte görs kan en given klass energiteknik släppa ut mer CO 2 under sin livstid än den först trodde att skulle mildra, med detta mest dokumenterat i vindenergis fall .

Ett problem som energianalysmetoden inte kan lösa är att olika energiformer - värme , elektricitet , kemisk energi etc. - har olika kvalitet och värde som en följd av termodynamikens två huvudlagar . Enligt termodynamikens första lag bör alla energiinmatningar ha samma vikt, medan den andra lagen bör ha olika energiformer med olika värden. Konflikten kan lösas på ett av flera sätt: värdeskillnaderna mellan energiinmatningarna kan ignoreras, ett värdeförhållande kan godtyckligt tilldelas (t.ex. att en ingående joule el är 2,6 gånger mer värdefull än en joule värme eller bränsle) kan analysen kompletteras med ekonomisk/ kostnadsanalys , eller exergi , ett termodynamiskt mått på energikvaliteten, kan användas som mått för LCA (istället för energi).

Kritik

Livscykelbedömning är ett kraftfullt verktyg för att analysera värdefulla aspekter av kvantifierbara system. Men inte alla faktorer kan reduceras till ett antal och sättas in i en modell. Stela systemgränser gör det svårt att redovisa förändringar i systemet. Detta kallas ibland som gränskritik mot systemtänkande . Noggrannheten och tillgängligheten av data kan också bidra till felaktigheter. Till exempel kan data från generiska processer baseras på genomsnitt , urepresentativ urval eller föråldrade resultat. Detta är särskilt fallet för faserna för användning och slut på livstid i LCA. Dessutom saknas i allmänhet sociala konsekvenser av produkter i LCA. Jämförande livscykelanalys används ofta för att bestämma en bättre process eller produkt att använda. Men på grund av aspekter som olika systemgränser, olika statistisk information, olika produktanvändningar etc. kan dessa studier enkelt påverkas av en produkt eller process framför en annan i en studie och motsatsen i en annan studie baserad på olika parametrar och olika tillgängliga data. Det finns riktlinjer för att minska sådana konflikter i resultat men metoden ger fortfarande mycket utrymme för forskaren att bestämma vad som är viktigt, hur produkten typiskt tillverkas och hur den vanligtvis används.

En fördjupad granskning av 13 LCA-studier av trä- och pappersprodukter fann en brist på konsekvens i metoderna och antagandena som används för att spåra kol under produktens livscykel . En mängd olika metoder och antaganden användes, vilket ledde till olika och potentiellt motsatta slutsatser - särskilt när det gäller koldioxidbindning och metanbildning på deponier och med koldioxidredovisning under skogstillväxt och produktanvändning.

Se även

Referenser

Vidare läsning

  1. Crawford, RH (2011) Life Cycle Assessment in the Built Environment, London: Taylor och Francis.
  2. J. Guinée, red :, Handbook on Life Cycle Assessment: Operational Guide to the ISO Standards , Kluwer Academic Publishers, 2002.
  3. Baumann, H. och Tillman, AM. Liftarens guide till LCA: en orientering i livscykelbedömningsmetodik och tillämpning. 2004. ISBN  91-44-02364-2
  4. Curran, Mary A. "Environmental Life Cycle Assessment", McGraw-Hill Professional Publishing, 1996, ISBN  978-0-07-015063-8
  5. Ciambrone, DF (1997). Miljölivscykelanalys . Boca Raton, FL: CRC Press. ISBN  1-56670-214-3 .
  6. Horne, Ralph., Et al. "LCA: principer, praxis och framtidsutsikter". CSIRO Publishing, Victoria, Australien, 2009., ISBN  0-643-09452-0
  7. Vallero, Daniel A. och Brasier, Chris (2008), "Sustainable Design: The Science of Sustainability and Green Engineering", John Wiley and Sons, Inc., Hoboken, NJ, ISBN  0470130628 . 350 sidor.
  8. Vigon, BW (1994). Livscykelbedömning: Riktlinjer och principer för inventering . Boca Raton, FL: CRC Press. ISBN  1-56670-015-9 .
  9. Vogtländer, JG, "A praktisk guide to LCA for students, designers, and business managers", VSSD, 2010, ISBN  978-90-6562-253-2 .

externa länkar

Media relaterade till livscykelbedömning på Wikimedia Commons