Методика проведения ОЖЦ согласно ИСО серии 14040

Оценка жизненного цикла проводится в четыре этапа (рис. 16)[1].

На первом этапе ОЖЦ — определения цели и области применения — следует установить цель исследования и границы изучаемой системы (временные и пространственные), описать используемые источники данных, а также методы, применяемые для оценки экологических воздействий, и обосновать их выбор.

Структура ОЖЦ в соответствии с нормами ИСО

Рис. 16. Структура ОЖЦ в соответствии с нормами ИСО

Установление цели проведения ОЖЦ предполагает определение следующих характеристик исследования (ГОСТ Р ИСО 14040—2010, подп. 5.2.1.1): предполагаемое применение, причины проведения исследований, предполагаемая аудитория (например, кого предполагается проинформировать о результатах исследования), предполагается ли использовать результаты при сравнительных утверждениях, предназначенных для информирования общественности.

Для исследуемой системы жизненного цикла продукции необходимо определить функциональную единицу (functional unit), то есть количественно выраженную результативность системы жизненного цикла продукции, используемую в качестве единицы сравнения. Функциональная единица определяет количественное значение идентифицированных функций (рабочих характеристик) продукта. Ее первоочередной задачей является обеспечение наличия сравнительного образца,

к которому относятся входные и выходные потоки. Такой образец необходим для обеспечения сравнимости результатов ОЖЦ, что особенно важно при сравнительных исследованиях.

Функциональная единица описывается через так называемый эталонный поток (reference flow, иногда переводится как «базовый поток») — меру выходных потоков из процессов в данной системе жизненного цикла продукции, необходимую для выполнения функции в объеме одной функциональной единицы. Примеры функциональных единиц и эталонных потоков (в ряде случаев они совпадают) приводятся в табл. 4.

Примеры функциональных единиц (ФЕ) и эталонных потоков (ЭП)

Таблица 4

Наименование

системы

Примеры ФЕ и ЭП

Система выплавки стали

ФЕ — 1т стальных слитков ЭП — 1т стали

Система производства готовых изделий (например труб) из стали

ФЕ — 1т готовых изделий ЭП — 1т стали

Система нанесения покрытия (система окрашивания)

ФЕ — площадь поверхности, покрытой слоем краски определенной толщины, гарантирующей стойкость покрытия на определенный период времени ЭП — средняя масса / средний объем краски, требуемой для покрытия данной площади поверхности

Системы сушки рук:

  • 1) с помощью полотенца
  • 2) с использованием воздухосушилки

ФЕ — количество высушенных пар рук ЭП — 1) средняя масса бумаги, требуемая для однократной сушки рук

2) средний объем горячего воздуха, требуемый для однократной сушки рук

Система производства оконных рам:

  • 1) из алюминиевого профиля
  • 2) из дерева

ФЕ — оконная рама определенной конструкции (например двустворчатое окно без поперечины) и определенного размера (например 165 х 130 см)

ЭП — 1) масса алюминия, необходимого для производства одной рамы

2) масса дерева, необходимого для производства одной рамы

Система разлива напитков в упаковку

ФЕ — упаковка, необходимая для предоставления потребителю 1000 л напитка ЭП — количество упаковочного материала, необходимого для изготовления упаковки, вмещающей 1000 л напитка

Что касается определения границ системы жизненного цикла продукции, необходимо принять решение о том, какие единичные

процессы необходимо включить в исследование, а также установить степень детализации, с которой данные единичные процессы должны быть исследованы. Следует идентифицировать и обосновать критерии, используемые при установлении границы системы (как правило, это масса, энергия и экологическая значимость основных потоков материи в рассматриваемом процессе). А также описать каждый включенный в систему единичный процесс и их взаимосвязь по следующей схеме: начало единичного процесса с указанием стадии получения сырья или промежуточной продукции; характер преобразований и операций, которые являются составной частью единичного процесса; окончание единичного процесса с указанием стадии получения промежуточной или конечной продукции (ГОСТ Р ИСО 14044—2007, подп. 4.2.3.3).

Что касается источников данных, принципиально возможны такие способы их получения: сбор на производственных площадках, ассоциируемых с единичными процессами в пределах границы системы, расчеты, оценки, литературные источники.

Наиболее точную информацию могут предоставить замеры нужных параметров в конкретной исследуемой продукционной системе (сбор первичных данных). Аргументом в пользу этого пути являются актуальность данных, прозрачность их происхождения, соответствие действительности. Недостатками являются трудоемкость и высокие финансовые затраты на получение данных. Преградой сбору достоверных сведений может стать утаивание информации под предлогом сохранения коммерческой тайны. Особенно остра эта проблема на начальных и заключительных стадиях жизненного пути продукции, когда необходимо получить информацию как от поставщиков сырья, полуфабрикатов, вспомогательных веществ, так и от продавцов, потребителей и утилизаторов готовых изделий.

Качество вторичных данных, например литературных, конечно же, ниже за счет временной и пространственной неоднородности. Их репрезентативность относительна. Проблемы сбора инвентаризационных данных с 80-х гг. XX в. более или менее успешно решаются с помощью банков данных по экологическим воздействиям наиболее часто исследуемых продуктов (например упаковочных веществ, пластиков, химикалий, топлив). Собранные в них так называемые фоновые, или базовые, инвентарные данные публикуются ведущими научными институтами. Однако базовые инвентарные данные отображают не реальное положение вещей, а среднеотраслевые или теоретически рассчитанные значения и скрывают высокие и низкие значения передовых или отстающих производств. Тем не менее доступность этих данных широкой общественности позволяет провести ОЖЦ даже малым и средним предприятиям и за счет единой информационной основы обеспечивает сравнимость проведенных исследований.

Инвентаризационный анализ жизненного цикла (ИАЖЦ) представляет собой наиболее длительный и затратный этап, на котором

П6

собираются данные о входных и выходных потоках материи и энергии, вовлеченных в производство. Для их учета производственная система подразделяется на отдельные модули, исходя из стадий жизненного цикла продукции (добычи сырья, получения полуфабрикатов, изготовления, реализации, использования, утилизации продукта). Помимо этого, в пределах некоторых стадий, особо сложных в технологическом плане, могут быть выделены модули, соответствующие единичным производственным процессам. К примеру, при производстве упаковочной полиэтиленовой пленки из полуфабриката (гранулированного полиэтилена низкой плотности) целесообразно выделить следующие модули: расплавка гранул, экструзия, охлаждение и упаковка пленки. Важным аспектом при проведении инвентаризационного анализа является учет всех сопутствующих жизненному циклу продукции транспортных перевозок — как между отдельными этапами жизненного цикла (например от поставщика сырья до производителя), так и в их пределах (например в цехах предприятия).

ИАЖЦ сопровождается подробным описанием проделанной работы. Фиксируются источники данных по каждому единичному процессу, описываются возникшие сложности, допущения, ограничения. Например, при преобразовании входных и выходных потоков, связанных с газом или углем, в потоки энергии путем умножения на соответствующую теплоту сгорания необходимо указать, используются ее высшие, низшие или средние значения. Детальность описания должна обеспечивать проверку и воспроизводимость результата инвентаризационного анализа.

ИАЖЦ требует многочисленных расчетов и процедур распределения. К примеру, для упаковки типа тетрапак исходно собираются данные по отдельным ее компонентам (картон, алюминий, полиэтилен). Затем необходимо высчитать, сколько входных и выходных потоков придется на одну функциональную единицу, например упаковку из комбинированного материала весом 29,3 г. Пересчет осуществляется пропорционально массовой доле картона, алюминия, полиэтилена в составе готовой упаковки.

Приведем примеры ситуаций, при которых возникает необходимость в распределении:

  • • транспортировка разных товаров одним транспортным средством;
  • • входные потоки энергии на работу цеха, в котором производятся разные продукты (исследуемый и какие-либо другие продукты),
  • • выходные потоки загрязняющих веществ, возникающих в результате сжигания разных отходов на мусоросжигательной установке.

Во всех этих случаях необходимо вычислить долю потоков материалов и энергии, приходящуюся на конкретный продукт, основываясь на физических отношениях между ними.

Кроме того, данный этап предполагает утверждение (валидацию) данных, например, через их проверку посредством расчета балансы

массы и энергии, проведение ряда специфических проверок информации (анализ чувствительности, анализ неопределенности).

Результатом выполнения ИАЖЦ является таблица данных в физических единицах измерения (табл. 5). Шаблоны для внесения информации о потоках материи и энергии и описания полей данных — ГОСТ Р ИСО 14048—2009.

Инвентаризационная ведомость процесса производства полиэтилена[2]

Таблица 5

Выходные потоки

Количе

ство

Ед.

изм.

КЕА

Энергия, ядерная

1,31Е + 04

кДж

Энергия воды

4,24Е + 03

кДж

Энергия, ископаемая

6,26Е + 05

кДж

Энергия, неспецифическая

1,65Е + 03

кДж

Полезные ископаемые

Энергоно-

сители

Природный газ

6,67Е + 00

КГ

Нефть

6,53Е + 00

кг

Уголь

Уголь,

бурый

8,64Е — 01

кг

Уголь,

каменный

9Д9Е —01

кг

Неэнерго-

носители

Металлы

Железо

1,57Е —03

кг

Минералы

Боксит

2,36Е — 03

кг

Известняк

1Д8Е — 03

кг

Хлорид

натрия

6,28Е — 02

кг

Глина

1,57Е —04

кг

Вода

Вода для технических нужд

1,88Е + 02

кг

Сумма

6,45Е + 05

кДж

2,03Е + 02

кг

Выходные потоки

Количе

ство

Ед.

изм.

Отходы

Отходы,

подле

жащие

обезвре

жива

нию

Отходы,

прочие

Отходы, подобные бытовым

2,75Е — 02

кг

Отходы, неспецифические

6,28Е — 03

кг

Вскрышные породы

2,04Е — 01

кг

Выходные потоки

Количе

ство

Ед.

изм.

Пепел и шлаки

7,07Е — 02

кг

Прочий мусор

7,85Е — 04

кг

Выбросы

Пыль

2,36Е — 02

кг

Соеди

нения,

неорга-

ниче-

ские

Хлороводород

5,50Е — 04

кг

Фтороводород

3,93Е — 05

кг

Диоксид

углерода

Диоксид углерода, ископаемый

9,82Е + 00

кг

Окись углерода

7,07Е — 03

кг

Металлы

Свинец

7,85Е — 07

кг

Кадмий

1,41Е —07

кг

Марганец

2,75Е — 07

кг

Металлы, неспецифические

3,93Е — 05

кг

Никель

7,85Е — 06

кг

Ртуть

2,83Е — 07

кг

Цинк

ЗД4Е —06

кг

Окислы азота

9,42Е — 02

кг

Двуокись серы

7,07Е — 02

кг

VOC

Метан, ископаемый

3,46Е — 02

кг

NMVOC

Бензол

ЗД4Е — 05

кг

NMVOC (углеводороды)

1,ЗОЕ —01

кг

NMVOC, ароматический, неспецифический

7,77Е — 05

кг

NMVOC,

галоген

Талон 1301

6,44Е — 07

кг

NMVOC, галоген, неспецифический

2,20Е — 09

кг

РАК

РАК,

неспеци

фический

1,49Е —07

кг

Сбросы

Эмиссии

Хлорид

1.02Е —03

кг

Твердые осадки, растворенные

2,36Е — 03

кг

Твердые осадки, взвешенные

3,93Е — 03

кг

Продолжение табл. 5

Выходные потоки

Количе

ство

Ед.

изм.

Металлы

Алюминий

1,26Е — 03

кг

Мышьяк

2,67Е — 06

кг

Барий

4,40Е — 04

кг

Свинец

7,85Е — 06

кг

Кадмий

2,20Е — 07

кг

Хром

1,41Е —05

кг

Железо

1,73Е — 03

кг

Медь

6,52Е — 06

кг

Металлы, неспецифические

1,96Е — 03

кг

Никель

6,67Е — 06

кг

Ртуть

1,57Е —08

кг

Цинк

1,41Е —05

кг

Фосфаты (как Р 205)

3,93Е — 05

кг

Кислоты (как Н+)

4,71Е — 04

кг

Соедине- ния азота

Аммоний

3,93Е — 05

кг

Нитраты

3,93Е — 05

кг

Соединения азота, неспецифические

7,85Е — 05

кг

Соединения, орга- нические

Синтетические моющие средства

1.57Е —03

кг

Углеводо

роды

Углево

дороды,

аромати

ческие,

неспец

ифические

1Д8Е —04

кг

РАК

неспец

ифические

1,73Е —06

кг

Толуол

1,65Е — 05

кг

Фенолы

1,88Е —05

кг

Соединения, органические, растворенные

1,57Е —04

кг

Соединения, органические, галогенные

Соединения, органические, хлористые, неспецифические

1,81Е — 07

кг

Выходные потоки

Количе

ство

Ед.

изм.

Индика-

торы

бпк5

1,57Е —03

кг

хпк

1Д8Е — 02

кг

Упаковочные материалы

Полиэтилен (ПЭНП)

7,85Е + 00

кг

Вода

Сточные воды

1,88Е + 02

кг

Сумма

2,07Е + 02

кг

Оценка воздействия жизненного цикла (ОВЖЦ), то есть оценка значимости потенциальных воздействий на окружающую среду, проводится по результатам инвентаризационного анализа и является методологически самым сложным и самым спорным этапом ОЖЦ. Сложность ОВЖЦ заключается в необходимости сравнения между собой разноплановых экологических воздействий, что требует обобщения инвентаризованных потоков веществ или энергии со схожими экологическими воздействиями в так называемые категории воздействия (например потребление минеральных ресурсов и энергии, образование токсичных отходов, разрушение озонового слоя стратосферы, парниковый эффект, снижение биоразнообразия, ущерб здоровью человека и др.). При этом важно учесть пространственную и временную размерность оцениваемых воздействий. Эту процедуру называют классификацией (табл. 6).

Затем проводится характеризация, задача которой — количественно охарактеризовать каждую из категорий через систему экологических индикаторов (например категория «парниковый эффект» может быть описана через потенциал глобального потепления, определенный для каждого парникового газа и измеряемый в единицах эквивалента С02) и сопоставить разноплановые воздействия между собой (например выбросы парниковых газов и эрозию почв). В табл. 7 даются дополнительные примеры показателей категорий для основных экологических проблем. Более подробно характеризация освещена в указанном источнике[3].

Помимо обязательных классификации и характеристики на этапе ОВЖЦ возможно проведение четырех необязательных процедур (ГОСТ Р ИСО 14044—2007, подп. 4.4.3.1).

Нормализация — вычисление значения расчетного показателя категории относительно контрольной информации (например суммарного выброса определенного вещества в регионе, входного или выходного потока в заданной альтернативной продукционной системе).

  • Группировка — сортировка категорий воздействия на номинальной основе (например в соответствии с такими характеристиками, как входные и выходные потоки, или в соответствии с глобальными, региональными и локальными пространственными масштабами) или ранжирование категорий воздействия в рамках заданной иерархии (например высокий, средний и низкий приоритеты).
  • Определение взвешенного значения — преобразование и, возможно, получение суммарных значений расчетных показателей для категорий воздействия с использованием числовых коэффициентов, основанных на выборе величин (следует сохранить исходные данные, использованные для определения взвешенного значения).
  • Анализ качества данных — лучшее понимание надежности расчетных показателей за счет проведения взвешенного анализа, анализа неопределенности, анализа чувствительности и пр.

Образец присвоения результатам инвентаризационного анализа жизненного цикла категорий воздействия

Таблица 6

Категории

воздействия

Параметры инвентаризационного анализа

Парниковый

эффект

Выбросы углекислого газа, метана, закиси азота

Выбросы фотооксидантов

Выбросы метана, формальдегида, бензола, летучих органических соединений

Евтрофикация

почв

Выбросы оксидов азота, аммиака

Евтрофикация

водоемов

Выбросы фосфора, аммония, нитратов, химическое потребление кислорода

Закисление

среды

Выбросы двуокиси серы, оксидов азота, хлористого водорода, фтористого водорода, аммиака, сероводорода

Потребление

природных

ресурсов

Расход нефти, природного газа, угля, серной кислоты, железа, песка, воды, древесины, земельных ресурсов и др.

Токсическое воздействие на человека

Выбросы пыли, окиси углерода, мышьяка, свинца, кадмия, хрома, никеля, двуокиси серы, бензола, диоксинов

Токсическое воздействие на организмы

Выбросы аммиака, фтористого водорода, двуокиси серы, сероводорода, оксидов азота, аммония, хлоридов

Образование

отходов

Образование бытовых и промышленных отходов разных классов опасности, шлаков, илов очистных сооружений

Таблица 7

Примеры индикаторов воздействий

Категории

воздействия

Индикаторы воздействий

Парниковый

эффект

Потенциал глобального потепления (Global Warming Potential), в эквивалентах С02

Выбросы

фотооксидан

тов

Фотохимический потенциал образования озона (.Photochemical Ozone Creation Potential), в эквивалентах этилена

Евтрофикация

Потенциал нитрификации (Nutrification Potential), в фосфатных эквивалентах

Закисление

среды

Потенциал образования кислот (Acidification Potential), в эквивалентах so2

Потребление энергетических ресурсов

Ограниченность ископаемых топлив, в нефтяных эквивалентах

Процедуры ОВЖЦ в конечном итоге нацелены на количественную оценку потенциального влияния жизненного цикла продукции на окружающую среду. В этой сфере лежит главная проблема ОВЖЦ — такая оценка по определению не может быть на 100 % точной, так как невозможно создать модель, полно и достоверно отражающую многофакторные механизмы взаимодействия природных компонентов и исследуемых систем жизненного цикла продукции.

Например, выбросы оксидов азота могут повлечь за собой закисление почв или евтрофикацию водоемов, причем эти эффекты наступают не параллельно, а избирательно. Корректно было бы оценить, какая часть оксидов азота вызывает воздействия определенных типов, однако это непомерно трудная задача, ведь выбросы в жизненном цикле исследуемого продукта могут иметь место на территории разных стран, с разным уровнем фонового загрязнения среды, с разной интенсивностью и т. п., поэтому выбросы в основном «привязываются» к одной категории. При этом описываемое в рамках данной категории потенциальное воздействие на среду оказывается выше фактически оказываемого.

Вообще имеется более десятка методологических подходов для проведения ОВЖЦ, находящихся на различной стадии разработки[4]. Однако общепринятая методология пока отсутствует. Поэтому стандартами ISO 14040 и 14042 требуется, прежде всего, документирование и обоснование принимаемых решений, сохранение исходных данных для обеспечения прозрачности и воспроизводимости оценки.

Задачей последнего этапа ОЖЦ — интерпретации жизненного цикла (ИЖЦ) — являются увязка данных предыдущих этапов и разработка рекомендаций по улучшению жизненного цикла продукции. Рекомендации могут касаться, например, дизайна продукта (формы, состава, размеров), технологий производства и обработки, путей сбыта, сбора отходов продукции и их утилизации, то есть любых этапов жизненного цикла продукции.

ИЖЦ включает в себя следующие элементы (ГОСТ Р ИСО 14044— 2007, подп. 4.5.1.1):

  • • идентификацию существенных проблем, основанную на результатах, полученных на стадии ИАЖЦ и ОВЖЦ в исследовании с помощью ОЖЦ;
  • • оценку результатов, полученных при проверке полноты, чувствительности и согласованности;
  • • выработку заключения, ограничений и рекомендаций.

Идентификация существенных проблем возможна с дифференциацией по отдельным стадиям жизненного цикла, по группам процессов (транспортировке, поставке энергии), по процессам с различным уровнем влияния менеджмента (например собственные процессы организации, которыми она сама управляет, и процессы, управление которыми зависит от внешних условий, например от национальной политики энергообеспечения, от условий, установленных поставщиком). В ГОСТ Р ИСО 14044—2007 (прил. В. 2) приводятся многочисленные примеры структурирования информации и идентификации проблем.

Оценки как элемент стадии ИЖЦ необходимы для обеспечения достоверности результатов и включают проверку полноты, проверку чувствительности, проверку соответствия, а также другие проверки достоверности в соответствии с целью и областью исследования.

На последней фазе ИЖЦ составляется заключение по исследованию, которое должно идентифицировать ограничения и содержать выводы и рекомендации для предназначенной аудитории ОЖЦ. Пример заключения приводится в статье1, примеры рекомендаций — в статьях[5] [6].

Методология ОЖЦ еще находится в стадии становления. Существенным сдерживающим фактором развития ОЖЦ является большая трудоемкость исследования. Как правило, ОЖЦ выполняется крупными научно-исследовательскими заведениями, часто по заказу государственных органов или предприятий.

Вторая редакция стандартов, описывающих требования к проведению ОЖЦ (ISO 14040, ISO 14044), содержит положения, позволяющие выполнить ОЖЦ по упрощенной схеме, минуя самую сложную стадию — ОВЖЦ (рис. 17). Данным правом предприятия могут воспользоваться, если выполняют исследование для внутренних нужд. Этот компромисс направлен на увеличение использования методики предприятиями. Если ОЖЦ носит сравнительный характер и ее результаты подлежат обнародованию, требования международных стандартов должны соблюдаться неукоснительно и в полном объеме.

Типы исследования ОЖЦ

Рис. 17. Типы исследования ОЖЦ

В конечном итоге ОЖЦ позволяет обосновать предпочтительность определенных технологических альтернатив производства, дистрибуции, утилизации и других стадий жизненного цикла продукции, отдельных видов продукции (при сравнительных оценках) и потому может использоваться как база для принятия решений при проектировании продукции, разработке стратегии организации. Помимо этого, результаты ОЖЦ могут использоваться при выработке экологической политики на региональном и национальном уровнях, например, через обоснование необходимости введения запрета на применение конкретных видов сырья, технологий, продуктов, выбор экологичных видов транспорта, систем энергоснабжения при региональном планировании. Помимо этого, ОЖЦ помогает обосновать критерии для присвоения продукту экологической маркировки, которой будет посвящен следующий раздел.

Контрольные вопросы к главе 10

  • 1. Обоснуйте необходимость экологической оценки продукции.
  • 2. В чем заключаются преимущества рассмотрения всего жизненного цикла продукции?
  • 3. Какие стадии жизненного цикла принимаются во внимание в ходе ОЖЦ?
  • 4. Назовите основные этапы ОЖЦ и их назначение.
  • 5. Опишите, как производится оценка воздействия жизненного цикла?

  • [1] Притужалова О. А. Оценка экологического воздействия жизненного цикла продукции // Академический вестник ТГУ. 2007. № 3. С. 152—158.
  • [2] Притужалова О. А. Экологическая оценка жизненного цикла продукции. Сравнительный экобаланс упаковки из комбинированных материалов в Федеративной Республике Германия и Российской Федерации.
  • [3] Притужалова О. А. Оценка экологического воздействия жизненного цикла продукции.
  • [4] Притужалова О. А. Подходы к оценке воздействия жизненного цикла продукциина окружающую среду // Экологические нормы. Правила. Информация. 2011. № 3.С. 34—37. Её же. № 4. С. 28—32. Её же. № 5. С. 40—44. Её же. № 6. С. 42—45
  • [5] Притужалова О. А. Оценка жизненного цикла упаковки в Германии и России //Академический журнал Западной Сибири. 2005. № 4. С. 47—48.
  • [6] Притужалова О. А. Использование оценки жизненного цикла для решения проблемы упаковки напитков // Экология. Риск. Безопасность : материалы И региональнойнаучно-практической конференции. Курган, 26—27 октября 2005 г. С. 96; Притужалова О. А. Оценка жизненного цикла упаковки в Германии и России // Экология и промышленность России. 2007. № 7. С. 46—49.
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >