8. 10. 2015
Vladimír Kočí Ústav chemie ochrany prostředí VŠCHT Praha
Podklady k přednáškám z předmětu „Environmentální dopady – Posuzování životního cyklu“. 1
Na základě referenčních toků se provádí inventarizace
(inventura), vstupů a výstupů. V nejjednodušším případě, pouze vstupy: U papírového ručníku – inventarizace se provede
vzhledem k hmotnosti spotřebovaného papíru U elektrického sušáku – vzhledem k energetickému
vstupu do vysoušeče 2
1
8. 10. 2015
Musí být uveden popis každé procesní jednotky Dokumentování dat relevantních pro alokaci Odkazy literárních zdrojů V případě, že literární data nenaplňují vstupní předpoklady
na kvalitu, je třeba toto uvést.
3
Etapa LCA zabývající se materiálovými a energetickými toky. Hledání klíčových vstupů a výstupů. Inventarizační analýza je kvantitativním popisem všech toků
materiálu a energie přes hranici systému směrem dovnitř i vně vlastního systému.
4
2
8. 10. 2015
LCI zahrnuje sběr údajů a výpočetní postupy ke kvantifikaci
odpovídajících vstupů a výstupů z výrobkového systému.
Vstupy a výstupy zahrnují spotřebovávání surovin, energie a úniky do
ovzduší, vody, půdy a další, spojené se systémem.
Interpretace LCA mohou vycházet z těchto údajů v závislosti na cílech a
rozsahu LCA.
Inventarizační data jsou vstupem pro hodnocení dopadů životního
cyklu. LCI je iterativní proces. Když je sběr údajů ukončen a systém lépe poznán, mohou vyvstat požadavky na nové údaje nebo omezení, která vyžadují změny v postupech sběru dat tak, aby byly splněny cíle studie. Někdy mohou být zjištěny výstupy, které vyžadují revizi cílů a rozsahu studie.
5
Úkolem inventarizace je shromáždit environmentální
významné informace o procesech identifikovaných během definice cílů a rozsahu a zařazených do produktového systému. Inventarizace nejprve sbírá data o jednotkových procesech, následně provádí inventarizaci vstupů a výstupů celého systému a jeho okolí. Výsledky inventarizace by měly být prezentovány přehlednou formou, kolik a jakých látek z okolního prostředí do systému vstupuje a kolik vystupuje. Tyto podklady slouží následnému hodnocení dopadů. Všechny kroky a operace podílející se na celém životním cyklu výrobku, jež jsou zahrnuty do studie LCA, tvoří jeden celek nazývaný produktový systém. 6
3
8. 10. 2015
I ten nejjednodušší produkt vstupuje do většího počtu
procesů. Opravdový „život“ produktu začíná při získávání surovin nutných pro jeho výrobu, pokračuje při výrobě materiálů, dále se odvíjí při výrobě vlastního produktu, při jeho užívání spotřebitelem a končí při likvidaci produktu. Soubor procesů do kterých produkt vstupuje během celého svého životního cyklu souborně nazýváme produktový systém.
7
Každé z jednotlivých stádií životního cyklu produktu je tvořeno
z různého počtu procesů. Proces je stavební kámen modelu produktového systému. Jedná se o operaci, která mění materiálové a energetické vstupy na výstupy. Procesy lze dělit na vnitřní subprocesy. Proces, který již není v modelu dále dělen se nazývá jednotkový proces. Jednotkový proces je základní výrobní či operační jednotka, která vykonává jasně definovanou operaci a již není dělena na nižší subprocesy. Vztahy mezi procesem a jeho okolím musí být jednoznačně definovány vhodnou jednotkou. Pro materiálové toky to je typicky hmotnost vyjádřená v kilogramech. Jinou jednotkou může být plocha (např. malování stěn ), počet kusů nebo čas.
8
4
8. 10. 2015
Výrobkové systémy se dělí do řady jednotkových procesů. Jednotkové procesy jsou navzájem spojeny toky
meziproduktů a toky týkajícími se odpadového hospodářství. Různé jednotkové procesy jsou propojeny výrobkovými (materiálními či energetickými) toky. Jednotkové procesy jsou se životním prostředím propojeny elementárními toky.
9
Elementární toky vstup
Jednotkový proces
Elementární toky výstup Vstup meziproduktů
Elementární toky vstup
Jednotkový proces
Elementární toky výstup Výstup meziproduktů
Elementární toky vstup
Jednotkový proces
Elementární toky výstup 10
5
8. 10. 2015
Vstupy do systému Materiálové Energetické
11
Input / output flows Zlatokop – rýžování zlata: Vstupy: říční písek; voda Výstupy: zlato; odpadní voda; sediment Proces: rýžování zlata
Zlato
Říční písek Voda
Rýžování zlata
Odpadní voda Sediment 12
6
8. 10. 2015
Každý proces musí být popsán jednak vstupy a výstupy, ale také pozicí
vzhledem k ostatním procesům.
Propojení jednotlivých procesů je realizováno materiálovými a
energetickými toky, kdy jeden tok je zároveň výstupem z předchozího a vstupem do následného procesu. Je důležité dodržovat návaznost procesů. Jestliže z jednoho procesu vystupuje materiálový výstup, musí ten samý tok na vstupu do dalšího procesu být vyjádřen ve stejných jednotkách.
13
Hranice systému Těžba surovin
Vnější systémy
Vnější systémy Doprava
Toky Výrobků Meziproduktů
Výroba
Energetická spotřeba
Elementární toky
Toky Výrobků. Meziproduktů
Užití
Recyklace Znovupoužití
Elementární toky
Zpracování odpadů 14
7
8. 10. 2015
Elementární toky na vstupu: Surová ropa; sluneční záření Elementární toky na výstup: Emise do ovzduší; odpadní vody, záření Toky meziproduktů: Benzín, cihla, papír (materiál, montážní díly)
Jedná se o fyzikální systém, tudíž každý jednotkový proces se řídí zákony zachování hmoty a energie. 15
Každý k procesů symbolizuje v hlavním produktovém systému tok materiálů či
energie vstupujících do systému.
Většina těchto dílčích procesů obsahuje další vedlejší toky materiálů či energie,
mají své vlastní vstupy a výstupy.
Vedlejší toky energie či materiálů nevstupují přímo do hlavního procesu a nejsou obsaženy ve finálním produktu, ale jsou nezbytné k realizaci dílčího procesu. Vedlejšími toky bývají energie a materiály jako je například voda, detergenty,
maziva, rozpouštědla atd.
Energie i vedlejší materiálové toky musí být vyrobeny a pomocné materiály
musí být po jejich použití zlikvidovány. Odstraňování je často samostatným procesem. Hlavní i vedlejší materiálové a energetické toky mohou být z environmentálního hlediska stejně významné, proto musí být začleněny do produktového systému. 16
8
8. 10. 2015
17
Energetické vstupy a výstupy jsou hodnoceny jako všechny ostatní
vstupy a výstupy. Energetické vstupy a výstupy by měly být vyjádřeny v energetických jednotkách. Energetické vstupy a výstupy by měly zahrnovat výrobu a distribuci paliv, surovin, energie a samotný výrobní proces Při určování elementárních toků výroby energie je třeba vzít v potaz
Směsnou produkci Spalovací účinnost, konverzní účinnost Převod (Transformátory) a distribuci Předpoklady musí být jasně konstatovány a zdůvodněny
Musí být uvedeny podmínky získávání energie
18
9
8. 10. 2015
Pro účel výpočtů LCI jsou součástí systému i ty operace,
které se týkají výroby (přeměny) energií a jsou zahrnuty do LCI jako každý jiný subsystém. Zdroje energií musí být ve studii popsány a typy energií je
třeba uvádět v energetických jednotkách (např. MJ), zatímco spotřeba surovin s tím spojená může být též vypočítávána ve hmotnostních jednotkách.
19
Pro získání energie se často používají výchozí suroviny, paliva (olej,
zemní plyn). Použití jako vstup paliva znamená spalování materiálu, čímž se vyrábí jednak potřebná energie, avšak za uvolnění plynných emisí a nevratné disipaci uvolnitelných energií. V případě spotřeby fosilních paliv jako jsou např. olej nebo zemní plyn, se jedná o primární zdroje. Naproti tomu, když jsou organické látky používané jako materiál, většina energie spojená s tímto vstupem zůstává v daném výrobku. Obsah energie v tomto materiálu je ještě k dispozici pro regeneraci spálením, když výrobek splnil svou primární funkci.
20
10
8. 10. 2015
Vstupy materiálu do operace zpracování se často označují jako
výchozí materiál resp. surovina (feedstocks).
Je důležité zachovat rozlišení mezi anorganickými a
organickými výchozími materiály. Anorganické neboli minerální suroviny se relativně snadno bilančně sledují, protože se jejich hmotnost přenáší do konečného výrobku nebo do výstupu v podobě odpadu. Je tedy poměrně jednoduchou záležitostí sestavit hmotnostní
bilanci, aby bylo jisté, že se žádný z těchto materiálů "neztratil" během zpracování.
21
Účetní sledování organických výchozích materiálů je složitější.
Organické materiály se mohou vyjadřovat jako vstup materiálu nebo jako vstup paliva.
Při popisu požadavků výrobku na zdroje je důležité, aby tato
energie, ukrytá v materiálu, byla zahrnuta do výpočtů, jmenovitě tam, kde základní materiál je komoditou, která se využívá jako palivový zdroj. Pokud je výrobek spálen, významná část energie ze základního materiálu je obvykle využitelná.
Při spalování dochází k úniku látek do ovzduší, vody a do půdy
na skládkách pevného odpadu.
22
11
8. 10. 2015
Energie z materiálu se vypočítává jako spalné teplo bez
kondenzace (gross caloric value - high heat) energetického zdroje získaného ze zemských energetických rezerv. U paliv takto spalné teplo představuje maximální energii, kterou lze z paliva získat, a proto je měřítkem celkové energie těženého paliva. Energie z výchozího materiálu nesmí být interpretována jako kalorická hodnota na vstupech. Během životního cyklu materiálů se část energie z materiálu při několika výrobních operacích nenávratně ztrácí. 23
Elementární toky překračují hranice systému a vyměňují
energii nebo materiály s okolním prostředím produktového systému, s životním prostředím. Elementární toky bývají označeny písmenem „T“ (terminal). Elementární tok je materiál nebo energie vstupující do
posuzovaného systému ze životního prostředí bez předchozí přeměny člověkem. Elementární tok je materiál nebo energie vystupující z posuzovaného systému do životního prostředí bez následné přeměny člověkem. 24
12
8. 10. 2015
Pro každou výrobní jednotku zahrnutou do systému musí být
za účelem inventarizace shromážděny kvalitativní a kvantitativní údaje. Shromažďování údajů může být náročné a komplikované. Praktická omezení sběru údajů mají být zvážena během
definice cílů a rozsahu studie.
25
Každý výrobek nebo služba musí být pro inventarizaci vyjádřen jako
systém (Product System). Produktový systém se definuje jakou soubor operací, spojených
materiálově i energeticky (např. výrobní proces, dopravní proces nebo proces těžby paliv), který vykonává určitou definovanou funkci. Jedná se o souhrn jednotkových procesů spojených toky mezipoduktů. Popis výrobkového systému zahrnuje jednotkové procesy, elementární
toky a toky výrobku procházející skrze hranice systému a toky meziproduktů uvnitř systému.
26
13
8. 10. 2015
Nejlepší cestou jak vyjádřit komponenty systému je sestavit tzv. vývojový
diagram procesu (Process Flow-Chart), který zachycuje, jak jsou vzájemně propojeny jednotlivé subsystémy.
Lineární vývojový diagram operací, kterou lze použít pro prezentaci subsystému výroby a dodávky elektřiny. Naznačením obecné formy systému dochází ke značnému zjednodušení reality.
27
Jedná se stále o zjednodušení, avšak ukazuje na základní myšlenku, že lidské
činnosti jsou v plné míře na sobě vzájemně závislé a změna jedné ovlivní nutně v určité míře jiné činnosti. Takovou vzájemnou závislost energií a dalších parametrů lze využít pro iterační výpočty veličin s předem zvolenou přesností.
28
14
8. 10. 2015
Většina průmyslových systémů má tři hlavní skupiny operací:
1 sled operací hlavní výroby, 2 výrobu pomocných materiálů a 3 dodávku energií a paliv.
29
Sled hlavní výroby se obvykle identifikuje nejsnadněji. V zájmu zjednodušení zde nejsou vyznačeny dopravní operace potřebné v rámci výroby. To však neznamená, že lze takové operace ignorovat; vstupy a výstupy dopravy jsou důležité. 30
15
8. 10. 2015
Identifikace pomocných materiálů jako jsou palety,
nálepky, pytle, lepidla, atd. se obvykle děje společně při shromažďování dat pro jednotlivé dílčí operace ve sledu operací hlavní výroby. Při kompletní inventarizaci LCI se musí výrobní sled pro každý pomocný materiálu rovněž vysledovat ve směru nazpět až k těžbě surovin. Mnohdy pak i analýza jednoduchého systému vyžaduje
data ze širokého okruhu různých průmyslových odvětví, z nichž některé jsou vzdálené od sledu operací hlavní výroby. 31
V produktovém systému se téměř vždy vyskytují procesy, které
přispívají více než jednomu následnému procesu nebo systému, jedná se o procesy, které jsou sdíleny s jinými výrobkovými systémy.
Tepelná elektrárna produkuje vedle elektrické energie také
teplo, například v podobě páry.
Cílem alokace je odpovědět na otázku typu: jak velký podíl spotřeby uhlí je třeba přiřadit na výrobu
energie a jak velký podíl přináleží získání tepla. jak rozdělit environmentální dopady mezi tyto procesy
Alokace je přiřazení materiálových a energetických toků mezi
různé výrobky podle jasně vymezených postupů.
32
16
8. 10. 2015
do pece se
současně vejde: 10 talířů 20 hrnků na jejich vypálení se spotřebuj 15 kg zemního plynu (ZP). 33
Alokaci energetického nebo materiálového toku mezi
různé procesy popisuje alokační faktor AF.
Jestliže se například tok r rozděluje mezi 2 různé
procesy A a B v poměru 35% a 65%, pak alokační faktory budou mít hodnoty: AFr(A) = 0,35 a AFr(B) = 0,65.
Alokační faktory se určují nejčastěji na základě: Počtu Hmotnosti Objemu Ceny 34
17
8. 10. 2015
Talíře i hrnky považujeme za rovnocenné a důležitý je jejich
počet. Jestliže jsme vypálili celkem 30 kusů talířů a hrnků, připadne na 1 talíř spotřeba zemního plynu ZP = 15kg / 30ks = 0,5 kg.
35
Důležitá je hmotnost produktů, které v peci vypalujeme. Jestliže 1 talíř váží 0,2 kg a hrnek 0,15 kg, pak určení množství
zemního plynu potřebné pro vypálení 1 talíře určíme z poměru hmotnosti jednoho talíře ke hmotnosti celku: ZP = 0,2 kg / (10 × 0,2 kg + 20 × 0,15 kg) × 15 kg = 0,6 kg.
36
18
8. 10. 2015
Důležitá je cena produktu, zohledňující ekonomický význam
používání pece pro provozovatele zařízení. Předpokládejme, že jeden talíř má cenu 200 Kč a jeden hrnek 50 Kč. Množství zemního plynu potřebné pro vypálení jednoho talíře bychom pak vyjádřili takto: ZP = 200 Kč / (10 ×200 Kč + 20 × 50 Kč) × 15 kg = 1 kg
37
Životní cykly produktů jsou pospojovány technicko-
ekonomickou sítí vzájemných vazeb. Často dochází k situacím, kdy několik produktů, nebo funkcí, sdílí jeden proces. V případě, že naším cílem je vyjádřit environmentální dopad ve vztahu k funkci produktu (talíř – viz předchozí příklad), tak nastává potřeba alokace. Vyskytují se tři základní případy kdy je třeba otázku alokace řešit: 1. Z procesu či skupiny procesů vystupuje větší množství vedlejších produktů s různými funkcemi. 2. Do procesu vstupuje více paralelních vstupů. 3. Dochází k recyklaci. 38
19
8. 10. 2015
Typickým příkladem vedlejších produktů můžou být různé ropné frakce při krakování ropy výroba elektrické energie společně s teplem. V obou případech není možné oddělit environmentální dopady
jednotlivých jednotkových procesů od jednoho produktu. Dopady stejnou měrou sdílejí oba vedlejší produkty a je nutné je mezi ně rozdělit. Nelze vyrábět jeden produkt bez druhého. Do této skupiny spadá i náš příklad s hrnčířskou pecí.
39
Do jednoho procesu vstupuje větší množství rozdílných toků a
vystupuje z něj tok pouze jeden. Do skládky komunálního odpadu je zavážen papír, textilie, kovy a další materiály a vystupují (ve zjednodušeném případě) pouze emise skleníkových plynů do ovzduší a toxické průsakové vody. Environmentální dopady elementárních toků do prostředí je třeba alokovat mezi jednotlivé vstupy do procesu odstraňování odpadů a tím získat představu, jak velký podíl na dopadech tohoto zařízení je třeba přičíst na vrub například papíru, textiliím a podobně.
40
20
8. 10. 2015
Recyklací míníme využití materiálů, jež dosloužily v jiném procesu.
Materiál může být znovu použit ke stejnému účelu, nebo použit k účelu jinému. Jestliže například odpadní materiál z výroby broků se používá opět po přetavení k výrobě broků, hovoříme o recyklaci interní. Vzhledem k tomu, že hranice procesu uzavřené smyčky lze rozšířit a
zahrnout tedy recyklaci do hranic procesu, nepředstavuje uzavřená smyčka obvykle alokační problém.
41
Modelování recyklace je ovšem složitější v případech, kdy se
recyklovaný materiál používá pro jiný než původní účel.
Tato recyklace se označuje jako externí recyklace. Příkladem může být výroba plastových obalů na vejce z odpadních
plastů či energetické využívání plastových obalů na nápoje. Z pohledu LCA je totiž recyklací, tedy dalším stupněm užití, i spalování materiálů za účelem získání tepelné energie.
42
21
8. 10. 2015
Jedná se i o paralelní produkt vystupující spolu s hlavním produktem
z jednoho sdíleného procesu. Jestliže z jednoho procesu vystupuje požadovaný produkt a současně odpad, může být tento odpad využit, recyklován, v dalším sledu procesů. Pro účely alokace je třeba identifikovat, které procesy jsou sdílené pro oba požadované produkty a které procesy mají vztah pouze k jednomu z produktů.
43
Obvykle se jedná o to, jestli environmentální dopady získávání
surovin vztáhneme pouze k primárnímu materiálu, či zda je alokujeme i k produktu z recyklovaného materiálu. Podobně se řeší i otázka, zda environmentální dopady
související s odstraňováním recyklovaného materiálu je nutno přiřazovat k původnímu produktu, produktu z recyklovaného materiálu či je budeme alokovat mezi oba produkty.
44
22
8. 10. 2015
Environmentální dopady jsou přiřazeny těm procesům, které
se bezprostředně týkají daného produktu. Získání surovin a procesy s tím spojené jsou alokovány prvnímu produktu. Procesy podílející se na přípravě materiál k recyklaci jsou alokovány výhradně produktu z recyklovaného materiálu. Dopady procesů souvisejících s odstraňováním produktu jsou alokovány poslednímu produktu z recyklovaného materiálu. ED1 = S1 ED2 = R1 ED3 = R2+OH 45
Kvalitou materiálu máme na mysli jeho vlastnosti důležité pro
funkčnost z něj vyrobeného produktu. Je-li materiál použit pouze jednou a následně již využit není, je jeho snížení stupně kvality 100 %, a tudíž jsou environmentální dopady alokovány danému produktu ze 100 %. Bude-li jeden produkt využívat materiál z 60 % a recyklovaný produkt ze 40 %, budou ve stejných poměrech alokovány mezi produkty i environmentální dopady. Q = kvalita materialu (0 – 1) ED1 = (Q1/(Q1+Q2+Q3)) × (S+R1+R2+OH) ED1 = (Q2/(Q1+Q2+Q3)) × (S+R1+R2+OH) ED1 = (Q3/(Q1+Q2+Q3)) × (S+R1+R2+OH) 46
23
8. 10. 2015
Environmentální dopady spojené s odstraňováním materiálu
jsou neoddělitelný důsledek získávání surovin pro výrobu prvního primárního produktu. K primárnímu produktu jsou pak alokovány jak dopady související se získáváním surovin tak i s odpadovým hospodářstvím K produktům z recyklovaných materiálů jsou alokovány pouze dopady související s recyklací materiálů. ED1 = S + OH ED2 = R1 ED3 = R2 47
Recyklované materiály vnímány jako suroviny, jež by v případě
jejich odstranění musely být nahrazeny jinými surovinami, jejichž získání by představovalo environmentální dopady. ED1 = R1 ED2 = R2 ED3 = S + OH
48
24
8. 10. 2015
Použitelné především pro materiály, jejichž kvalita se během
recyklace mění minimálně, například kovy Rozdělení dopadů mezi jednotlivé produkty rovným dílem: ED1 = ED2 = ED3 = S/3 + (R1+R2)/3 + OH/3
49
Režijní náklady spjaté se všemi podpůrnými procesy či
činnostmi podniku mohou být předmětem alokace. Příkladem může být spotřeba elektřiny v celém podniku, produkce komunálních odpadních vod, produkce CO2 z vytápění, produkce čistírenských kalů či zábor krajiny a podobně. Jestliže je třeba provést alokaci těchto režijních toků, je třeba
alokovat je mezi všechny produkty, jež podnik vyrábí.
50
25
8. 10. 2015
V případě alokace vedlejších produktů a paralelních vstupů lze
alokaci řešit zvětšením detailu modelování produktového systému. Jestliže například při krakování ropy neprochází všechny produkty všemi technologickými procesy, ale třeba jen některými rektifikačními kolonami, lze do produktového systému zapracovat detailnější popis procesu krakování s jednotlivými procesy a toky. Ač je tento postup z hlediska modelování produktového systému „nejčistší“ jedná se o poměrně komplikovanou záležitost. Každé zvýšení detailu produktového systému je totiž extrémně náročné na získání potřebných dat a představuje další práci při modelování produktového systému. 51
Nejúčinnějším způsobem vyloučení alokace je rozšíření hranic
systému. Použití inverzních procesů Je třeba řešit. - volbu alternativního procesu použitého pro inverzi např. proces výroby páry spalováním uhlí, zemního plynu, biomasy či zvolit jiný alternativní proces.
52
26
8. 10. 2015
Výstupem inventarizace je souhrn všech elementárních
toků, které vstupují a vystupují do okolí systému, do okolního životního prostředí, do ovzduší, vody, organismů, čerpání surovin atd. Elementární toky se vyjadřují ve svých množstvích vzhledem k funkční jednotce. Výstupní data je třeba uvádět jak v souhrnné podobě, tak v logických celcích, které jsou schopné odpovídat na otázky typu: Jaké množství skleníkových plynů se uvolňuje z procesu jako
celku?
Která část životního cyklu produktu přispívá nejvyšší měrou
k produkci skleníkových plynů?
53
Výpočty v rámci inventury celkového systému představují dvoustupňový proces. 1) Výstup z operace, která odpovídá funkční jednotce, je definován za jednotkový. 2) Následuje výpočet hmotnostní bilance vstupujících materiálů pro všechny operace všech souvisejících subsystémů od výchozího bodu těžby surovin ze země až k operacím managementu odpadu. Po vypočtení hmotnostní bilance se kvantifikují výstupy z každé operační jednotky (subsystémů). 3) Za druhé se vypočítají hodnoty, kterými každý subsystém přispívá k celkovému systému, a to násobením všech normalizovaných dat hmotností výstupů.
54
27
8. 10. 2015
Environmentální zátěž procesu se skládá ze součtu podílů
všech elementárních (terminálních) hmotnostních a energetických toků. Každému jednotkovému procesu je přidělen tzv. ekovektor – vhodněji environmentální profil Ekovektor je víceprostorový matematický operátor, jehož každý rozměr odpovídá určité emisi látky do prostředí.
55
56
28
8. 10. 2015
57
Výroba elektrické energie v benzinovém generátoru vyžaduje 2 kg
benzínu, a vyprodukuje se 10 kWh a do ovzduší se současně uvolní 1 kg CO2 a 0,1 kg SO2. Jestliže v nějakém dalším produktovém systému budeme používat v tomto generátoru vyrobenou elektrickou energii, bude jejímu toku přiřazen ekovektor vyjadřující právě spotřebu benzínu a uvolňování CO2 a SO2. Ekovektor 1kWh elektrické energie by bylo možné znázornit takto:
Kladná hodnota označuje vstup do procesu, záporná hodnota značí
výstup z procesu.
58
29
8. 10. 2015
Jelikož i benzín je třeba vyrobit, bude nutné do výpočtu
ekovektoru 1kWh zahrnout i elementární toky výroby benzínu z ropy. Předpokládejme zjednodušený případ, kdy na výrobu 100 litrů benzínu je potřeba 50 litrů ropy za současné emise 10 kg CO2 a 2 kg SO2. Ekovektor výroby 1 kg benzínu by pak byl:
59
Indexy m a e u označení ekovektoru v informují zda je
ekovektor vztažen k hmotnostní nebo energetické jednotce toku. Následujícím krokem bude sloučení předešlých dvou ekovektorů v jeden, odpovídající výrobě 1kWh z ropy:
60
30
8. 10. 2015
Při presentaci údajů z LCI je důležité neztratit informace
tím, jakým způsobem jsou údaje prezentovány. V zásadě to znamená, že je v souhrnné zprávě uváděna úroveň přesnosti údajů (vstupů i výstupů), jež byla použita v celém průběhu shromažďování dat. Údaje pro nejdůležitější subprocesy musí být podle možností prezentovány jako průměry (či jiné ukazatele střední hodnoty) s uvedením rozpětí (dolní a horní mezní hodnota) nebo s jiným vyjádřením variability hodnot kolem průměru.
61
Všechny inventarizace LCI vykazují určitou variabilitu dat,
nejistoty údajů i zcela chybějící údaje (data gaps). Na tyto problémy je třeba poukázat v souvislosti s diskusí cílů dané studie. Pro otestování robustnosti výsledků a možných omezení závěrů studie je vhodné provést analýzu citlivosti (sensitivity analysis). V některých případech to může vést k rozhodnutí provést sběr dalších dat. Na rozsah variability a nejistoty dat spolu s mezerami v údajích je nutno v textu studie upozornit.
62
31
8. 10. 2015
Aby se výpočty udržely v únosných mezích, je často nutné
vyloučit malé subsystémy. To je obvyklý případ u pomocných prostředků, drobných součástek výrobků nebo drobného pomocného materiálu. Zjednodušení by mělo být logické, v souladu s cíli a rozsahem studie, mělo by být náležitě dokumentováno a zdůvodněno.
63
Výroba materiálů
Výroba produktu
Provoz
Odstranění
Doprava
Celkem
7950
Spotřeba surovin Ropa
g
2670
90
4920
-20
290
Zemní plyn
g
2040
60
3580
-1
20
5699
Uhlí
g
1860
1800
17700
20
1
21381
Hnědé uhlí
g
290
-
13200
-0,5
-
13489,5
Uranová ruda
g
0,05
-
1,8
-0,0001
-
1,8499
Hliník
g
580
0,01
0,9
-160
0,02
420,93
Železo
g
1220
0,004
0,3
-230
0,02
990,324
Měď
g
460
-
-
-50
-
410
Mangan
g
9
-
-
-1
-
8 430
Pomocné látky nezahrnuté do čerpání surovin Alifatické alkoholy (C12-18)
g
-
-
430
-
-
Alkan-sulfonáty (Na soli)
g
-
-
80
-
-
80
Glykolbutylether
g
-
-
140
-
-
140
64
32
8. 10. 2015
Výroba materiálů
Výroba produktu
Provoz
Odstranění
Doprava
Celkem
105550
Emise do ovzduší CO2
g
11200
5300
86600
1800
650
CO
g
30
0,9
50
9
2
91,9
NOx
g
60
20
350
0,7
8
438,7
Těkavé organické látky
g
100
0,09
2
-0,09
1
103
Dioxiny
mg
0,0004
0,00000002
0,0000 1
0
-
0,00041002
Arsen
mg
0,3
0,05
8
0
0
8,35
Emise do vody ChSK
g
7
0,0006
0,04
-0,002
0,003
7,0416
Ncelk.
g
0,1
0,0007
0,2
-0,00006
0,0008
0,30144
Na soli alifatických olejů
g
-
-
20
-
-
20
Uhlovodíky
g
0,6
0,001
0,1
-0,0004
0,006
0,7066
Nespecifikované oleje
g
0,3
0,002
0,2
-0,00001
0
0,50199
Fenol
g
0,0003
0,00003
0,003
0
0
0,00333
Arsen
mg
10
-
-
-
-
10
Výroba materiálů
Výroba produktu
Provoz
Odstranění
65
Doprava
Celkem
Emise do půdy kyselina nitrilotrioctová (Na sůl)
mg
-
-
30
-
-
30
Na soli alifatických olejů
mg
-
-
15
-
-
15
Glykolbutylether
mg
-
-
20
-
-
20
Alkan-sulfonáty (Na soli)
mg
-
-
15
-
-
15
Alifatické alkoholy (C12-18)
mg
-
-
50
-
-
50
R-N(CH2CH2O)Hx(CH2CH2O)Hy (ethoxylát kokosového oleje)
mg
-
-
70
-
-
70
g
0,006
-
0,3
0
Nespecifikovaný jaderný odpad
0,306
Nespecifikovaný chemický odpad
g
30
-
-
-
-
30
Nespecifikované kaly a popílky
g
100
140
3400
1
0,7
3641,7
Nespecifikovaný objemný odpad
g
710
1000
10300
10
0,7
12020,7
66
33
8. 10. 2015
Po rozdělení systému do jeho subsystémů začíná shromažďování dat. K
zapotřebí jsou podrobná data ve formě vstupů (materiály a energie) a výstupů (výrobky a vypouštěné odpady do ovzduší,vody a půdy). Často lze tyto údaje získat přímo od podniků, které v této specifické oblasti působí.
Na místech, kde nejsou tato data ze specifických procesů k dispozicí, je
třeba najít jiné zdroje. Možnými zdroji jsou :
oddělení technologie výroby, výrobně-technické kalkulace, založené na chemických a technických
výpočtech,
odhady z obdobných operací, publikované zdroje a komerčně dostupné databáze tržní modely užití výrobků. 67
Data mohou být měřena, vypočítána či odhadnuta Datové kategorie Energetické vstupy Spotřeba surovin Další materiálové vstupy Produkty - výrobky Emise do ovzduší Emise do vody Emise do půdy Další dopady na ŽP Tyto kategorie musí být pro naplnění cílů studie podrobně
popsány a zdůvodněny.
68
34
8. 10. 2015
Data o funkci každého subsystému musí být normálně založena
na statisticky relevantním období, které je dostatečně dlouhé, aby vyrovnalo jakékoliv atypické chování jako poruchy strojů či přerušení výroby. Obvyklý časový rámec je období jednoho roku.
Je třeba pečlivě dokumentovat kvalitu všech dat, jejich zdroj,
jejich geografický původ a časovou platnost. Využívají-li se data z více zdrojů, musí být dokumentováno, jak byla data zprůměrována a s jakými statistickými váhami. Kvalita dat by měla být v souladu s účelem a rozsahem LCI.
Data se prezentují v standardizovaném formátu, s ohledem na
danou výstupní jednotku pro každou jednotku operace subsystému.
Každý subsystém by měl být energeticky a hmotnostně
vybilancován (zákon zachování hmoty a energie).
69
Vstupní data jsou poměrně dobře dostupná. Výrobci obvykle mají k dispozici informace o spotřebě energie,
vody, surovin apod.
Zároveň je možné u výrobců zjistit i časové nároky jednotlivých
procesů a operací, jež se mohou následně vyjádřit na jednotku produktu.
70
35
8. 10. 2015
Obtížnější situace nastává při získávání výstupních dat, jako
jsou emise do ovzduší, vody, půdy apod.
Tyto informace buď nejsou dostupné, nebo je obtížné
jednotlivé toky alokovat, neboť většina výrobců nevyrábí jediný produkt. Měření emisí, ať již vzdušných či vodních, je prováděno výhradně na konci procesu, kde jsou zaústěny toky ze všech procesů podniku. Alokace jednotlivých příspěvků emisí k jednotlivým produktům je obtížná. V některých případech je pak vhodnější nahradit měření výstupních emisí výpočtem na základě známých vstupních dat s použitím technologických znalostí a jednoduché hmotnostní bilance. 71
Všechny výpočetní postupy by měly být explicitně
dokumentovány. Měla by být provedena kontrola validity dat. Kvantitativní data vstupů a výstupů by měla být vztažena na příslušný referenční tok. Agregace kategorií dat by měla být provedena pouze v případě, že se data vztahují ke stejné látce nebo dopadové kategorii.
72
36
8. 10. 2015
Kvantifikace relevantních vstupů a výstupů LCI je podkladem pro LCIA Interpretace bývají někdy realizovány na základě LCI bez
použití LCIA Iterativní proces (nastávají revize definice cílů a rozsahu studie)
73
Hranice systému
Výstupy Vstupy
Těžba nerostných surovin
Odpadní vody
Výroba, zpracování
Emise
Energie
Distribuce, doprava
Suroviny
Užití / Znovuužití / Údržba
Pevné odpady
Recyklace
Další environmentální toky (teplota…)
Odpadové hospodářství
Produkty 74
37
