POUŽITIE LCA PRI NÁVRHU KÁVOVARU S VYUŽITÍM PROGRAMU SIMAPRO 7

16. október 2013
APPLICATION OF LCA IN COFFEEMAKER DESIGN WITH SOFTWARE SIMAPRO 7 UTILIZATION
Ing. Miroslav Dado, PhD.

Abstrakt: LCA je metóda na posudzovanie environmentálnych aspektov a možných environmentálnych vplyvov súvisiacich s určitým výrobkom alebo službou. Príspevok prostredníctvom prípadovej štúdie poukazuje na možnosti použitia LCA softvérovej podpory pri návrhu produktu.

Abstract: Life Cycle Assessment is a technique for assessing the environmental aspects and potential impacts associated with a product or service. This paper through case study suggests on possibilities to use of LCA software support in product design.

Kľúčové slová: Návrh. Kávovar. LCA.

Key words: Design. Coffemaker. LCA.

 

ÚVOD

Využitím LCA vo fáze navrhovania produktu môže výrobný podnik minimalizovať odhadnuteľné dopady produktu na životné prostredie a tak zvýšiť úžitkovú hodnotu produktu, jeho celkovú kvalitu a znížiť náklady spojené s užívaním produktu a jeho spracovaním po skončení jeho životnosti. Cieľom nasledovnej prípadovej štúdie je ukázať, ako je možné analyzovať prostredníctvom LCA vplyv dizajnu produktu na jeho environmentálne dopady. Predmetom prípadovej štúdie sú: • analýza procesu výroby kávovaru, • analýza životného cyklu kávovaru.

TVORBA MODELU

Postup pri vypracovaní LCA štúdie v programe SimaPro je v súlade s normami ISO 14 040/44. Po zadefinovaní cieľa a predmetu štúdie nasleduje stanovenie hraníc systému produktu resp. definovanie funkčnej jednotky, to znamená, že musí byť jednoznačne určené, z akých materiálov je produkt zložený, akým spôsobom je vyrobený, používaný a zneškodnený. Model kávovaru, ktorý bude predmetom analýzy sa nazýva Sima. Kávovar je určený pre použitie v bežnej domácnosti s maximálnou kapacitou 10 šálok kávy. Predpokladá sa, že priemerný užívateľ využije približne polovicu jeho kapacity dva krát denne po dobu 5 rokov. Ďalej sa predpokladá, že pri používaní kávovar udrží kávu horúcu asi pol hodiny. Jednotlivé časti kávovaru sú vyrobené z nasledovných materiálov: polypropylén, sklo, meď, oceľ a PVC. V programe SimaPro sa produkty vytvárajú prostredníctvom zostáv (assemblies). Každá zostava sa môže členiť na podzostavy a obsahuje zoznam použitých materiálov a súvisiacich výrobných procesov. Vizualizácia štruktúry a obsahu zostavy je v programe zabezpečená pomocou funkcie process network (viď obr. 1).

Obr. 1  Štruktúra a obsah modelu kávovaru

Obr. 1 Štruktúra a obsah modelu kávovaru

Po korektnom vytvorení zostavy je možné uskutočniť inventarizačnú analýzu. Výsledky inventarizačnej analýzy obsahujú zoznam surovín a emisií, ktoré súvisia s vytvorenou zostavou. Na obr. 2 je znázornená časť výsledkov inventarizačnej analýzy kávovaru Sima vo forme tabuľky. Záhlavie tabuľky obsahuje nasledovné údaje: číslo a názov látky, charakteristika a množstvo látky, podiely v jednotlivých podzostavách. Kompletná tabuľka pozostáva z 567 položiek. Pri výpočte inventarizačných výsledok program využíva údaje z databázy Ecoinvent v.2, ktorá obsahuje informácie o viac ako 4000 procesoch.

 

Obr. 2 Inventarizačná tabuľka

Obr. 2 Inventarizačná tabuľka

 

POSÚDENIE VPLYVOV: CHARAKTERIZÁCIA

Ďalším krokom analýzy je posúdenie vplyvov. Na posúdenie vplyvov v programe SimaPro 7 je možné využiť niektorú z 23 – och metód (napr. CML 2001, Eco-Indicator 99, ReCiPe, BEES, TRACI 2, atď.). Na obr. 3 až 6 je znázornený výsledok tzv. charakterizácie, ktorá je povinným prvkom pri posúdení vplyvov. Zjednodušene je možné charakterizáciu definovať ako postup priraďovania jednotlivých látok z inventarizačnej tabuľky do niektorej z oblastí vplyvov, ktoré reprezentujú negatívne environmentálne vplyvy (napr. zmena klímy, acidifikácia, eutrofizácia, ekotoxicita, spotreba neobnoviteľných zdrojov energie, záber pôdy, atď.) a následného výpočtu hodnôt indikátorov.

 

3

Obr. 3 Výsledok charakterizácie s použitím metódy Eco-Indicator 99

 

Obr. 4 Výsledok charakterizácie s použitím metódy TRACI

Obr. 4 Výsledok charakterizácie s použitím metódy TRACI

 

Obr. 5 Výsledok charakterizácie s použitím metódy CML 2001

Obr. 5 Výsledok charakterizácie s použitím metódy CML 2001

 

Obr. 6 Výsledok charakterizácie s použitím metódy EPS 2000

Obr. 6 Výsledok charakterizácie s použitím metódy EPS 2000

 

POSÚDENIE VPLYVOV: NORMALIZÁCIA

Z výsledkov charakterizácia však ešte stále nie je možné posúdiť, ktorý diel kávovaru (podzostava) spôsobuje najvýznamnejší environmentálny dopad, pretože každý indikátor oblasti vplyvu sa uvádza v inej jednotke. Aby sme mohli posúdiť významnosť jednotlivých vplyvov je potrebné uskutočniť tzv. normalizáciu, t. j. prepočet jednotlivých indikátorov k zvolenej referenčnej hodnote (napr. celkové emisie alebo využívanie zdrojov danej oblasti prepočítané na obyvateľa za stanovenú časovú jednotku).

 

Obr. 7 Normalizovaný LCIA profil kávovaru Sima

Obr. 7 Normalizovaný LCIA profil kávovaru Sima

 

Výsledky posúdenia vplyvov je možné v programe SimaPro zjednodušene vizualizovať aj prostredníctvom eko-indikátorov (viď obr. 8).

 

Obr. 9  Podiel jednotlivých dielov kávovaru na jeho environmentálnom profile

Obr. 9 Podiel jednotlivých dielov kávovaru na jeho environmentálnom profile

 

ANALÝZA TYPU CRADLE TO GRAVE (OD KOLÍSKY PO HROB)

Z pohľadu LCA sme sa doposiaľ zaoberali analýzou typu cradle to gate (od kolísky po bránu). Ďalej rozšírime analýzu o ďalšie dve etapy životného cyklu kávovaru, ktoré charakterizujú jeho používanie a zneškodnenie. Vizualizácia štruktúry modelu pomocou funkcie process network je uvedená na obr. 10.

Obr. 10 Princíp modelovanie životného cyklu kávovaru

Obr. 10 Princíp modelovanie životného cyklu kávovaru

 

Obr. 11 Podiel jednotlivých čiastkových procesov životného cyklu kávovaru na jeho celkovom environmentálnom profile (bez zobrazenia procesov, ktorých príspevok je menší ako 1,3 %)

Obr. 11 Podiel jednotlivých čiastkových procesov životného cyklu kávovaru na jeho celkovom environmentálnom profile (bez zobrazenia procesov, ktorých príspevok je menší ako 1,3 %)

 

ZÁVER

Z uvedeného je zrejmé, že najvýznamnejší vplyv na životné prostredie spôsobuje používanie kávovaru. Pri návrhu nového modelu kávovaru by mal teda dizajnér sústrediť svoju pozornosť predovšetkým na možnosti zníženia spotreby elektrickej energie.

Použitá literatúra

  1. GOEDKOOP, M. et al.. SimaPro 7 Tutorial. Amersfoort: Pré Consultants, 2010, 79 s.
  2. MURÁNSKY, J., BADIDA, M. Trvalo udržateľný rozvoj v strojárstve. Košice: Technická univerzita v Košiciach, 2000, 251 s., ISBN 80-7099-519-X
  3. HRICOVÁ, B. Inovácia produktov prostredníctvom metodiky posudzovania životného cyklu produktov. In Trendy a inovatívne prístupy v podnikových procesoch: zborník príspevkov: Košice, december 2010. Košice: TU SjF, 2010, s. 1-6. ISBN 978-80-553-0570-7.

Galéria k článku:

Adresa autora:
Ing. Miroslav Dado, PhD.
Fakulta environmentálnej a výrobnej techniky
Katedra výrobných technológií a materiálov
Študentská 26
960 53 Zvolen
e-mail: dado@tuzvo.sk

Comments are closed.