APPLICATION OF LCA IN CLOTH-HORSE CONCEPTUAL DESIGN: A CASE STUDY
Ing. Miroslav Dado, PhD.
Abstrakt: Používanie recyklovaných materiálov redukuje spotrebu základných surovín a zároveň minimalizuje množstvo odpadov v procese výroby. LCA kvantifikuje a hodnotí environmentálne vplyvy produktu v priebehu jeho celého životného cyklu. Príspevok prostredníctvom prípadovej štúdie poukazuje na možnosť použitia simplifikovanej formy LCA v etape koncepčného návrhu produktu.
Abstract: The use of recycled materials reduces the need for primary materials and it also minimizes the amount of waste in the production process. LCA quantifies and evaluates the environmental impacts of a product from the extraction of raw materials, through manufacture and use, to final disposal. This paper through case study suggests on possibility to use simplified form of LCA in product conceptual design phase.
Kľúčové slová: LCA. Koncepčný návrh. Sušiak na prádlo.
Key words: LCA. Conceptual design. Cloth-horse.
ÚVOD
Taliansky výrobca sušiakov na prádlo chcel v rámci inovačného procesu nahradiť tradičný model sušiaka vyrobený z ocele, polypropylénu (PP) a polyetylénu (PE) modelom, na výrobu ktorého sa použije technológia vstrekovania plastických hmôt. To znamená, že sa bude jednať o plastový výlisok, na výrobu ktorého je možné použiť PP alebo recyklovaný polyetyléntereftalát (PET). Na základe navrhnutého CAD modelu (viď obr. 1) bola v etape koncepčného návrhu nového modelu pomocou softvérového nástroja eVerdEE (dostupný na www.ecosmes.net) vykonaná zjednodušená LCA štúdia, ktorej cieľom bolo navzájom porovnať uvedené tri alternatívy (pôvodný model, plastový výlisok z PP, plastový výlisok z recyklovaného PET).
Obr. 1 3D CAD model navrhovaného sušiaka na prádlo
INVENTARIZAČNÁ ANALÝZA
V rámci inventarizačnej analýzy boli identifikované a kvantifikované materiálové a energetické toky, ktoré spolu s čiastkovými procesmi vytvárajú tzv. systém produktu (viď obr. 2). Referenčný tok predstavoval jeden sušiak. Súpis inventarizačných údajov pre jednotlivé varianty je uvedený v tab. 1. Databáza je súčasťou softvéru eVerdEE.
Obr. 2 Čiastkové procesy modelované v inventarizačnej analýze
Tab. 1 Výsledok inventarizačnej analýzy – inventarizačná tabuľka
| Pôvodný sušiak | Sušiak z PP | Sušiak z recyklovaného PET | |
| Materiálové vstupy | |||
| recyklovaný PET | 4,6 kg | ||
| Oceľ | 140 g | 54,6 g | |
| PP | 208 g | 5,5 kg | |
| PE | 210 g | ||
| HDPE | 100 g | 100 g | 100 g |
| Fe 360 | 767 g | ||
| Fe P01 | 1,67 kg | ||
| Papier | 20 g | 20 g | 20 g |
| Spotreba energie | |||
| elektrická energia | 5,662 kWh | 6,4 kWh | 4,620 kWh |
| spaľovacie teplo | 0,375 kWh | ||
| Emisie do ovzdušia (kg) | |||
| CO | 0.0329 | 0.0825 | 0.0112 |
| TZL | 0.0107 | 0.0251 | 0.0113 |
| Cd | 4.14 10-7 | 1.25 10-6 | 3.94 10-7 |
| Hg | 3.28 10-7 | 9.18 10-7 | 2.38 10-6 |
| Ni | 1.50 10-6 | 2.02 10-5 | 2.60 10-6 |
| Pb | 1.19 10-6 | 2.06 10-5 | 1.78 10-6 |
| Emisie do vôd (kg) | |||
| AOX | 1.90 10-6 | 1.52 10-5 | 9.09 10-5 |
| BOD | 3.68 10-5 | 4.57 10-4 | 2.39 10-4 |
| COD | 2.49 10-4 | 8.88 10-4 | 0.00119 |
| Cd | 1.22 10-7 | 4.71 10-7 | 1.17 10-7 |
| Hg | 1.24 10-8 | 2.40 10-7 | 1.42 10-7 |
| Ni | 8.95 10-6 | 3.08 10-5 | 8.72 10-6 |
| Pb | 1.20 10-5 | 7.97 10-5 | 1.33 10-5 |
POSÚDENIE VPLYVOV A INTERPRETÁCIA VÝSLEDKOV
Pri posúdení vplyvov na životné prostredie využíval softvér pôvodne 10 indikátorov (napr. spotreba nerastných surovín, spotreba vody, spotreba neobnoviteľnej energie, zmena klímy, acidifikácia, eutrofizácia atď.), ktoré charakterizujú súčasné environmentálne problémy. Uvedené indikátory boli doplnené o ďalšie dva (množstvo nebezpečných odpadov a celkové množstvo odpadov), ktoré charakterizujú negatívne vplyvy v súvislosti so zneškodnením produktu.
Interpretácia výsledkov je vizualizovaná buď vo forme tabuliek alebo formou grafov, ktoré umožňujú vzájomné porovnanie jednotlivých alternatív. Na obr. 3 je porovnanie výsledkov pre sušiaky z PP a recyklovaného PET. Zvýraznená kružnica predstavuje environmentálny profil sušiaka z PP.
Obr. 3 Porovnanie environmentálnych profilov sušiaka z PP a sušiaka z recyklovaného PET
Z obrázku je teda zrejmé, že takmer vo všetkých z 12 indikátorov (okrem indikátora IN05 – spotreba obnoviteľnej energie) sú hodnoty environmentálneho profilu výrazne lepšie pre sušiak z recyklovaného PET. Podobne, aj keď nie až tak markantne, je to aj pri porovnaní environmentálneho profilu sušiaka z recyklovaného PET a pôvodného modelu sušiaka (viď obr. 4).
Obr. 4 Porovnanie environmentálnych profilov pôvodného sušiaka a sušiaka z recyklovaného PET
ZÁVER
Výsledok zjednodušenej LCA štúdie poukázal na skutočnosť, že ak sa má pri výrobe nového modelu sušiaka použiť technológia vstrekovania plastov, je z hľadiska vplyvu na životné prostredie potrebné zvoliť na výrobu výlisku recyklovaný materiál. Zo vzájomného porovnania environmentálnych profilov sušiaka vyrobeného z recyklovaného PET s pôvodným modelom sušiaka vyplýva, že celkový environmentálny profil nového modelu je v priemere približne o 10 percent lepší.
Použitá literatúra
- RECCHIONI, M. et al.. LCA as eco-design tool to support the development of injection moulded products. In Proceeding of 13th CIRP International Conference on Life Cycle Engineering, Leuven, May 31st – Jun 2nd, 2006, pp. 645-650.
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