Analize okoljskega odtisa bioplastike

Analize okoljskega
odtisa bio plastike
POSVET O BIOPLASTIKI
15.2.2012
doc. dr. Gašper Gantar
Ljubljana, 15.2.2012
Vsebina
1. UVOD
Trajnostni razvoj
Ocenjevanje negativnih vplivov na okolje
2. ANALIZA ŽIVLJENJSKEGA CIKLA (LCA)
Princip
Meje študije
Omejitve LCA analiz
3. LCA ANALIZA BIO POLIMERNIH MATERILOV
Petrokemični „tekmeci“
bio plastika
4. LCA ANALIZA IZDELKOV IZ BIO POLIMERNIH MATERILOV
Kozarci
Vrečke
Ostalo
5. ZAKLJUČKI
2/36
Cilj je trajnostni razvoj
TRAJNOSTNI RAZVOJ =
EKONOMIJA
+ EKOLOGIJA
+ RAZVOJ
+ DRUŽBENA ENAKOST MED GENERACIJAMI
+ UPOŠTEVANJE POTREB PRIHODNJIH GENERACIJ
Vir: PE International
3/36
Ocenjevanje negativnih vplivov na okolje
Globalni kriteriji
- Izčrpavanje virov
- Globalno segrevanje (GWP)
- Tanjšanje ozonske plasti (ODP)
Regionalni kriteriji
- Nevarnost zakisanja (AP)
- Sprememba rabe zemljišča
Preprečevanje
globalnega
segrevanja je
identificirano kot
glavni izziv
trajnostnega
razvoja
Lokalni kriteriji
- Nevarnost zastrupljanja ljudi in okolja (HTP, ETP)
- Evtrofikacija(EP)
- Nevarnost nastajanja fotokemičnih oksidantov (POCP)
Ostal kriteriji
- Motnje (hrup, smrad, poraba po odlaganju, ionizirajoče
sevanje, radiacija)
4/36
Globalno segrevanje (GWP)
Učinek:
Povečano segrevanje ozračja zaradi izpustov toplogrednih
plinov npr. zaradi izgorevanja fosilnih goriv.
Referenčna substanca:
Ogljikov dioksid (CO2)
Referenčna enota:
kg CO2-e
Vir:
IPCC (Intergovernmental Panel on Climatic Change)
Absorption
Reflection
UV - radiation
T
ra
Infrared
radiation
ce
here
o sp
atm
CH4
he
nt
CO2
si
se
ga
CFCs
Vir: PE International
5/36
ANALIZA ŽIVLJENSKEGA CIKLA (LCA)
Definicija po standardu ISO 14040:
LCA je metoda za zbiranje in ovrednotenje vtokov, iztokov in
potencialnih okoljskih vplivov produkta (storitve …) skozi njegov
življenjski cikel.
LCA je eno od orodij za podporo pri trajnostnem razvoju
Na kratko:
Standardizirana metoda za oceno okoljskih vplivov (bremen)
Odgovor na vprašanje, kako prijazen je izdelek do okolja
6/36
ANALIZA ŽIVLJENSKEGA CIKLA (LCA)
Uporabnost:
Definicija namena
in ciljev
ISO 14041
ISO 14043
LCA
• Razvoj in izboljšave
izdelkov
• Strateško načrtovanje
ISO 14041
Ocena vplivov
ISO 14042
Interpretacija
Inventurna analiza
• Komuniciranje z
javnostjo
• Trženje
• Ostalo
7/36
Dilema: naravna ali umetna jelka?
S TAKŠNIMI DILEMAMI SE VSAKODNEVNO
SOOČAMO KOT POSAMEZNIKI V POPLAVI
„ZELENIH TRDITEV“ (NAKUPOVALNE
VREČKE, SVEČE …) IN V POSLOVNEM
SVETU (ORGANIZACIJA DELA,
OPTIMIRANJE PREVOZOV, SPREMEMBE
NA KONSTRUKCIJI IZDELKOV …)
Vir: Časopis DELO
8/36
Naravna ali umetna jelka?
ODGOVOR (PRIMERJAVA)
Če ste kupili umetno jelko in jo uporabljali več kot 8 let, ste povzročili manjšo
obremenitev okolja, kot če bi 8 let vsako leto kupili novo naravno jelko.
PREDLOGI ZA ZMANJŠEVANJE NEGATIVNIH VPLIVOV NA OKOLJE
(OPTIMIZACIJA)
1.
2.
3.
Izberite najbližje mesto nakupa
Kupite lokalno vzgojeno jelko
Nakup umetnih okraskov za jelko povzroči bistveno večji negativni vpliv
na okolje kot jelka sama …
Vir: PE International, 2011
9/36
Zakaj se lotiti LCA analize
– določanje najpomembnejših okoljskih vplivov,
– za primerjave v sektorju ali branži,
– načrtovanje ukrepov za zmanjševanje okoljskih vplivov,
– podpora pri razvoju novih izdelkov in storitev,
– motivacija zaposlenih,
– podpora sistemom odločanja,
– zmanjševanje tveganj,
– sodelovanje v prostovoljnih ali obveznih programih,
– za potrditev družbene odgovornosti podjetja (izboljšanje podobe podjetja),
– za potrebe (zelenega) trženja – doseganje tržne prednosti,
– obveznosti do naročnikov, kupcev, investitorjev, poslovnih partnerjev ...
10/36
Meje študije
“Gate to gate”
emissions
intermediates
intermediates
resources
ressources
exploitation
exploitation
preparation
preparation
production
use
usephase
phase
disposal
disposal
emissions
energy
energy
Cradle to gate
Gate to grave
Cradle
Cradletotograve
grave
11/36
Omejitve LCA
LCA NE PODA POPOLNE SLIKE IN NE UPOŠTEVA VSEH PARAMETROV
1. Ne upošteva etničnih in socialnih vidikov (uporaba gensko spremenjenih
rastlin, uporaba kmetijskih zemljišč, kjer bi se sicer proizvajala hrana,
varnost izdelovalnih postopkov, otroško delo, intenzivnost zaposlovanja …)
2. Nezanesljivost podatkov (vsaka država ima drugačen „energy-mix“, način
zbiranja odpadkov, spremembe v prihodnosti …)
3. V praksi ni mogoče upoštevati vseh okoljskih kazalnikov
4. Nikoli vsi kazalniki niso boljši za eno od opazovanih rešitev
5. Higiena
6. Tehnološka tveganja (večja verjetnost poškodb delavca …)
12/36
Petrokemični „tekmeci“
0
LDPE granulat
SEŽIG LDPE
PET granulat
SEŽIG PET
PS granulat
SEŽIG PS
ODLAGANJE PLASTIKE
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
78,9
1,68
6,70E-08
0,06
0,0047
0,000406
1,44
3,25
2,11E-09
0,0019
0,000376
0,000103
83,9
3,49
0,268
0,0156
0,00103
0,842
2,35
2,85E-10
0,000609
0,000155
2,28E-05
89,4
3,46
0,165
0,0111
0,000724
1,11
3,47
3,42E-10
0,000807
0,000244
3,74E-05
1,24
0,0689
2,78E-09
0,00209
0,000244
0,000265
Pri sežigu LDPE
pridobimo 2,37MJ
električne energije in
21,8MJ energije pare
Pri sežigu PET pridobimo
1,31MJ električne
energije in 12,8MJ
energije pare
Poraba energije (MJ)
GHG emisije (kg CO2-e)
Tanjšanje ozonske plasti (kg R11-e)
Nevarnost zastrupljanja (kg DCB-e)
Nevarnost zakisanja (kg SO2-e)
Evrofikacija (kg Phosphate-e)
Pri sežigu PS pridobimo
2,63MJ električne
energije in 23,3MJ
energije pare
Vir: PE International, 2010
13/36
Bio plastika
Bio razgradljive
Niso bio razgradljive
Izdelane iz obnovljivih
virov
Škrobni polimer
(TPS),
Polimlečna kislina
(PLA),
Polihidroksialknoat
(PHA),
Polihidroksibutirat
(PHB)
Lignin epoksi smole,
Epoksidirano laneno
olje
Niso izdelane iz
obnovljivih virov
Poliestri iz
petrokemijskih
monomerov (PBS…)
Kompozitni materiali, ki vsebujejo naravna vlakna (lan, konoplja, trs)
14/36
Bio plastika (material)
MANJŠE OKOLJSKO BREME GLEDE NA PETROKEMIČNE „TEKMECE“ POLIETILEN (PE), POLIPROPILEN (PP) , POLISTIREN (PS) … JE
MOTIVACIJA ZA UPORABO BIO PLASTIKE IN NARAVNIH VLAKEN
POTREBNO JE PREVERITI, ALI IN KDAJ TO DRŽI?
PRVO OCENO O POVZROČENEM OKOLJSKEM BREMENU PRIKAŽE
IZRAČUN OKOLJSKIH VPLIVOV PRI PROIZVODNJI MATERIALA IN
RAVNANJU Z ODPADKI.
(ČE JE REZULAT SLAB, JE VELIKA VERJETNOST, DA BO ENAKO
VELJALO ZA IZDELKE, NAREJENE IZ TEGA MATERIALA)
15/36
Bio plastika
1000
900
800
700
Poraba energije (MJ)
600
GHG emisije (kg CO2-e)
Tanjšanje ozonske plasti (kg R11-e)
500
Nevarnost zastrupljanja (kg DCB-e)
400
Nevarnost zakisanja (kg SO2-e)
Evtrofikacija (kg Phosphate-e)
300
200
100
0
PE
PET
TPS
PLA
PHA
PE, PET: 80% sežig, 20% odlaganje ; ostali: kompostiranje
PHB
Vir: Patel, Bastioli, Marini, IEEP
16/36
Bio plastika – zaključki 1/2
Rezultati različnih analiz se razlikujejo (različne meje študije, način pridelave
vhodnih sestavin, uporabljen „energy-mix“, leto izdelave študije, predvideno
ravnanje z odpadki, ovrednoteni kazalniki, vhodni podatki za primerjan material
ipd.) in so povrženi negotovostim
Uporaba bio polimerov zniža okoljsko breme, kar se tiče pridobivanja materiala in
ravnanja z odpadki.
+
Manjša poraba energije
Nižje emisije GHG plinov, ker rastline med rastjo absorbirajo CO2
Manjše tanjšanje ozonske plasti
?
Nevarnost zakisanja
Evtrofikacija
17/36
Zakaj obravnavati celoten življenjski cikel
Vir: PE International
NE REŠUJ PROBLEMA TAKO, DA POVZROČIŠ DRUG PROBLEM (npr.
bombažna majica iz 100% ekološko pridelanega bombaža (brez pesticidov,
a slabo vpija barvo > barvanje z industrijskimi kemikalijami s kancerogenimi
snovmi); učinkovit tiskalnik, ki ne omogoča uporabe recikliranih kartuš in
recikliranega papirja, papirnate nakupovalne vrečke …
Vir: D Goleman, Ekološka inteligenca
18/36
Cradle-to-Grave
Primerjava materialov ni dovolj. Primerjati je potrebno izdelke v celotnem
življenjskem ciklu, saj značilnosti faze uporabe niso vedno primerljive za
izdelke iz različnih vhodnih materialov. Razlogi za to so:
- Značilnosti proizvodnih postopkov za izdelavo končnih izdelkov iz
osnovnih materialov (stopnja izmeta, poraba energije …)
- Transport (transportne poti se pri uporabi različnih vhodnih materialov
lahko bistveno razlikujejo; še posebno je to potrebno upoštevati pri
izdelkih z nizko gostoto, kot so nekateri embalažni izdelki)
- Faza uporabe izdelka (značilnosti uporabljenega materiala lahko
vplivajo na delovanje izdelka; ravnanje potrošnika ima lahko ključno
vlogo kot npr. v primeru t.i. „double bagging“)
- Faza ravnanja z odpadki
19/36
LCA za bio polimere
Uporabljene rastline
Način pridelave
(intenzivno/ekstenzi
vno kmetijstvo,
uporabljena gnojila)
Način proizvodnje
Drugačne
transportne poti
Poraba
materiala za
izdelek (stopnja
izmeta)
Poraba energije
Stranski
proizvodi
Logistika
Način vzdrževanja odlagališč
Razmerje:
Odlaganje
Sežig
Reciklaža (v prid petrokemičnim mat)
Kompostiranje (100%)
Digestija (anaerobna predelava)
Št. reciklažnih ciklov
Sprememba v porabi energije
Način uporabe (npr. nakupovalna vrečka
se dodatno uporabi še za smeti)
„Double bagging“
Vedenje potrošnikov (način pranja
smetnjakov za bio-odpadke)
20/36
Kozarci
Kozarci iz polikarbonata (PC) za ponovno uporabo
Kozarci iz polipropilena (PP) za enkratno uporabo
Kozarci iz polietilena (PE) – plastificiran karton
Kozarci iz PLA za enkratno uporabo
funkcionalna enota = postreženih 100 litrov pijače (piva, brezalkoholne pijače …)
Analiza vključuje pridobivanje materialov, proizvodnjo, uporabo (na dogodku) in
ravnanje z odpadki (cradle-to-grave)
Vir: NatureWorks, 2006
21/36
Kozarci
Vir: NatureWorks, 2006
22/36
Kozarci – manjši dogodek v dvorani
1. Prikazani rezultati kažejo, da nobena opcija ne izstopa
2. Ključno je zmanjševanje teže kozarca in proizvodnja granulata
3. Potencial pri optimizaciji kozarcev iz PLA je izredno velik (drugačna tehnologija
za proizvodnjo granulata; zmanjšanje teže kozarca s 6,5 g na 5,5 g; sprememba
EOL s 50% kompostiranje / 50% sežig v 90% anaerobna predelava / 10% sežig;
skrajšanje povprečnih prevoznih poti od proizvajalca granulata do proizvajalca
Vir: NatureWorks, 2006
kozarcev s 8000 km na 100 km)
23/36
Kozarci – večji dogodek na prostem
1. Podobni rezultati kot v prejšnjem primeru
2. Kozarci iz PC imajo bistveno slabši rezultat kot pri uporabi na manjših dogodkih
v dvorani
3. Potencial pri optimizaciji kozarcev iz PLA je izredno velik
Vir: NatureWorks, 2006
24/36
EI99, občutljivostna analiza
Vir: NatureWorks, 2006
25/36
Vrečke (nakupovalne, za smeti)
1. Biorazgradljiva vrečka; kompostiranje
2. Papirnata vrečka; kompostiranje
3. PE vrečka; sežig odpadkov
26/36
Vrečke (za biološke odpadke)
1. Biorazgradljiva vrečka; kompostiranje
2. Papirnata vrečka; kompostiranje
3. PE vrečka; sežig odpadkov
Vir: Novamont, 2012
27/36
Vrečke (za biološke odpadke)
1.
2.
3.
4.
Biorazgradljiva vrečka; kompostiranje
Papirnata vrečka; kompostiranje
PE vrečka; sežig odpadkov
PE vrečka; sežig odpadkov in dela organskih odpadkov
Vir: Novamont, 2012
28/36
Nakupovalne vrečke – zaključki 1/2
1. Pridobivanje osnovnih materialov je ključni vir okoljskih bremen (v vseh primerih)
> zmanjševanje teže in ponovna uporaba sta ključni možnosti za zmanjševanje
okoljskih vplivov.
2. Trpežne (nylonske) (več kot 200 nakupov) ali LDPE vrečke za ponovno uporabo
so najbolj ugodna opcija, če upoštevamo celoten življenjski cikel (zmanjševanje
okoljskih bremen je bistveno večje, kot pri zamenjavi klasičnih vrečk za enkratno
uporabo z bio-razgradljivimi za enkratno uporabo).
3. Vrečke iz bio-razgradljivih materialov za enkratno uporabo so bolj ugodna
možnost kot uporaba klasičnih PE vrečk za enkratno uporabo (če so po uporabi
kompostirane) – manjša poraba virov, energije, izpustov toplogrednih plinov in
onesnaževanja.
4. Najslabša možnost je uporaba papirnih vrečk za enkratno uporabo (velika poraba
energije pri proizvodnji, manj problematične glede onesnaževanja)
Vir: The Use of LCA on Plastic Bags in an IPP Context, 2004
29/36
Nakupovalne vrečke – zaključki 2/2
1. Večkratna ponovna uporaba klasične PE vrečke (v košu za smeti ali za več
nakupov) bistveno zmanjša okoljsko breme tovrstnih vrečk
2. Če se bio razgradljive vrečke ne kompostira ampak odlaga, se bistveno poveča
njihovo okoljsko breme (razgradnja v metan)
3. Prav na podlagi LCA analiz je bilo odstranjevanje odpadkov definirano kot ključen
vidik pri uporabi bio plastičnih vrečk.
VZDRŽLJIVE VREČKE IZ BIO RAZGRADLJIVEGA MATERIALA
ZA VEČKRATNO UPORABO
Vir: The Use of LCA on Plastic Bags in an IPP Context, 2004
30/36
Vrečke za bio odpadke – splošni zaključki
1. Uporaba biorazgradljivih vrečk je v praksi bistveno boljša možnost kot uporaba
papirnih vrečk ali PE vrečk, ki se jih loči od odpadkov in sežge (v praksi je vrečko
nemogoče popolnoma ločiti od bioloških odpadkov > po nepotrebnem gre v sežig
tudi del bioloških odpadkov)
Vir: The Use of LCA on Plastic Bags in an IPP Context, 2004
31/36
Nakupovalne vrečke
RELATIVNA POMEMBNOST REZULTATA
Uporaba ene nakupovalne vrečke povzroči enako količino izpustov toplogrednih
plinov kot prevoženih 100m s povprečnim osebnim avtomobilom (npr. pri iskanju
parkirnega prostora pred trgovino).
Vir: Pečnik, 2011
32/36
Druge možnosti uporabe
SPEC. TRDNOST, DOBRA ZVOČNA IZOLATIVNOST, NIŽJI KOEF. TRENJA…
Polnila na osnovi škroba za pnevmatike > manjši
torni koeficient (zmanjšanje okoljskih
obremenitev v fazi uporabe je 23-25 krat večje
kot okoljske obremenitve pri pridelavi in
odstranjevanju materiala.
Kompoziti iz naravnih vlaken (PP+steklena
vlakna > PP+lanena vlakna; ABS > kompozit iz
lanenih vlaken in epoksi smole s trdilcem)
>manjša teža sestavnega dela > prihranek
energije v obratovanju je večji energije za
proizvodnjo sestavnega dela
Vir: Patel, GoodYear,
33/36
ZAKLJUČKI
1. Kljub vsem poenostavitvam in nezanesljivostim vhodnih podatkov
lahko zaključimo, da uporaba bio polimerov in naravnih vlaken v
splošnem omogoča zmanjševanje okoljskih vplivov v vgrajenih
izdelkih.
2. Bio plastika ni dominantna v vseh pogledih
3. Ključno za celotno okoljsko breme je ravnanje z odpadki
4. Potrebno je razumeti okoljske vplive, ki jih povzroči izdelek v celotni
življenjski dobi (cradle-to-grave), pri čemer mora biti v izračunu
uporabljena primerna funkcionalna enota (npr. zapakiranost 9000 l
izdelkov, če je vrečka iz bio polimerov težja kot PE vrečka –
9,15g/7,04g, primerljiva vrečka iz papirja pa tehta celo 60g)
34/36
HVALA ZA POZORNOST
ZAHVALA: doc.dr. Andreju Kržanu za pomoč pri pripravi predstavitve
doc. dr. Gašper Gantar
Vodja okoljskih projektov
ENVITA d.o.o.
Tržaška 132, Ljubljana
SI – 1000 Slovenia
tel: + 386 1 422 81 09
fax: + 386 1 422 81 06
GSM: +386 31 55 7777
http://www.envita.si
35/36
`