Embed Size (px)
Citation preview
NOP http://www.oc-praktikum.de
სიცოცხლის ციკლის შეფასება (ეკობალანსი) - მაგალითი 2
1.1 რატომ იქნა ამორჩეული სადემონსტრაციოდ ეს გამოკვლევა?
სიცოცხლო ციკლის შეფასება ძალიან კომპლექსური სამუშაოა და მოითხოვს ბევრ
დროს. შესაბამისად, პრაქტიკუმის (NOP) ფარგლებში მისი სტრუქტურის
დეტალური აღწერა შეუძლებელია. იმის სადემონსტრაციოდ, თუ როგორ
გამოიყენება DIN/ISO 14040 სტანდარტების მოთხოვნები პრაქტიკაში, მოვიყვანთ
ერთ მაგალითს; ამ მიზნებისათვის ჩვენ ამოვირჩიეთ გერმანიის ფედერალური
ეკოლოგიური ფონდის მიერ დაფინანსებული პროექტი: „სახამებელის ან
პოლისტიროლისაგან დამზადებული შესაფუთი მასალების სიცოცხლის ციკლების
შედარება“ (Würdinger et al., 2002). პროცესის დემონსტრაციასთან ერთად,
განსაკუთრებულ ინტერესს იწვევს აგრეთვე ექსპერიმენტების შედეგები.
აღმოჩნდა, რომ განახლებადი რესურსების გამოყენება თავისთავად არ იძლევა
ეკოლოგიურ უპირატესობას.
კვლევის ისტორია
„განახლებადი ნედლეულის საფუძველზე დამზადებული ბიოდეგრადირებადი
მასალების შესახებ დიდი ხნის მანძილზე მსჯელობდნენ, ხდებოდა
ტექნოლოგიურ პროცესების დახვეწა და განვითარება. აღნიშნული მასალების
გამოყენებაში ხედავდნენ მრავალი ეკოლოგიური პრობლემის გადაწყვეტის
გამოსავალს. მიუხედავად ამისა, მათი წარმოებაში ფართოდ დანერგვა ჯერ კიდევ
ვერ მოხერხდა. დისკუსიისას ხშირად გაურკვევლია განახლებადი ნედლეულის
საფუძველზე დამზადებული ბიოდეგრადირებადი მასალების ეკოლოგიური
შეფასება, რომელიც თავის მხრივ გავლენას ახდენს მომხმარებლის ქცევაზე,
პროდუქტების განვითარებასა და უტილიზაციაზე. ლიტერატურაში დღემდე არ
1
NOP http://www.oc-praktikum.de
არსებობობს კვლევის შედეგები, რომლებიც შესაძლებლობას მოგვცემდა
შეგვეფასებინა აღნიშნული მასალების გამოყენების ეკოლოგიური რისკები“
(Würdinger et al., 2002). აღნიშნული კვლევის მიზანს წარმოადგენს იმის გარკვევა,
თუ რამდენად ეფექტურია პლასტმასის წარმოება განახლებადი ნედლეულიდან.
კვლევისათვის შერჩეული იქნა ორი შესაფუთი მასალა, რომელთაგან ერთ-ერთი
დამზადებულია განახლებადი რესურსიდან (სახამებელი), ხოლო მეორე სათბობი
წიაღისეულის წვის შედეგად მიღებული ფენოპოლისტიროლისგან (EPS) .
სურ. 1: შესაფუთი მასალა
კვლევის მიზანი და საზღვრები
მიზანი
მოცემული მაგალითის მეშვეობით ჩვენ შევეცდებით გავარკვიოთ იქნება თუ არა
განახლებადი ნედლეულიდან მიღებული პლასტმასის გამოყენება ეკოლოგიურად
გამართლებული. ექსპერიმენტისათვის შერჩეული იქნა შემდეგი შესაფუთი
მასალა:
• ფენოპოლისტიროლის საფუძველზე (EPS) დამზადებული შესაფუთი
მასალა
• განახლებადი ნედლეულის (სახამებელი) საფუძველზე დამზადებული
შესაფუთი მასალა
• მეორადი გადამუშავების შედეგად (გადამუშავებული პოლისტიროლი)
მიღებული ნედლეულის საფუძველზე დამზადებული შესაფუთი მასალა.
2
NOP http://www.oc-praktikum.de
მოცემული კვლევის გასამარტივებლად მესამე მაგალითს (მეორადი
გადამუშავების შედეგად მიღებული ნედლეულის საფუძველზე დამზადებული
შესაფუთი მასალა) შემდგომში არ განვიხილავთ.
ფუნქცია და ფუნქციური ერთეული
საკვლევი მასალის ფუნქციას წარმოადგენს მისი, როგორც შესაფუთი მასალის
გამოყენება სატრანსპორტო გადაზიდვების დროს. ჩათვლილია, რომ სისტემები
ერთმანეთისაგან არ განსხვავდებიან ტექნიკური მონაცემებით. ფუნქციურ
ერთეულად მიღებულია შესაფუთი მასალის მოცულობა. ყველა მონაცემი და
შედეგეგი გამოთვლილია შესაფუთი მასალის 100 მ3–ზე.
სისტემური შეზღუდვები კვლევაში
სისტემის საზღვრები ყოფენ საკვლევ მასალას გარემოსაგან. სისტემის საზღვრები
შერჩეული იყო „აკვნიდან საფლავამდე“, რაც ნიშნავს, რომ გათვალისწინებულია
ყველა შესაბამისი ნედლეულის და ენერგიის წყაროების გავლენა ნედლეულის
მოპოვებაზე, ადგილმდებარეობის დამუშავება, ტრანსპორტირება, წინასწარი
დამუშავება, საკუთრივ პროდუქტის წარმოება და მოხმარება და ბოლოს
ნარჩენების უტილიზაცია.
ზღვრული კრიტერიუმები (შეზღუდვების დეტალები)
კვლევის მსვლელობისას, პროცესში მონაწილე ყველა ნივთიერება და ენერგიის
წყარო, რომელიც არის 1%–ზე ნაკლები სასურველი პროდუქტის მასაზე
გადაანგარიშებით, არ განიხილება. უგულვებელყოფილი პროცესების ჯამი არ
3
NOP http://www.oc-praktikum.de
უნდა აღემატებოდეს 5%. პროცესში მონაწილე ნივთიერებები, რომლებიც
სასურველი პროდუქტის გამოსავლიანობის 1%–ზე ნაკლებს შეადგენენ,
გათვალისწინებული იქნებიან, თუკი ისინი საინტერესონი არიან ტოქსიკური ან
ენერგეტიკული ასპექტებით.
გეოგრაფიული და ქრონოლოგიური ცნობარი
ჩატარებული კვლევა ადგილს წარმოადგენს გერმანიის ფედერაციული
რესპუბლიკის საზღვრები. თუ ნედლეული შემოდის სხვა ქვეყნიდან (მაგ.
ნავთობი), მაშინ ეს ქვეყანაც ერთვება კვლევის სფეროში. ნედლეული ფასდება
გერმანიის ბაზარზე მსგავსი მასალების წილის შესაბამისად. კვლევა
განხორციელების წლად ამორჩეული არის 1997 წელი.
როგორ ხორციელდება საინვენტარიზაციო ანალიზი?
სცენარის გამოთვლა
პასუხის გასაცემად იმაზე, თუ რამდენად მიზანშეწონილია პლასტმასის წარმოება
განახლებადი ნედლეულიდან, შემუშავებული და განხილული იქნა რამდენიმე
სცენარი. მსგავსი სცენარების შექმნა მნიშვნელოვანია წარმოების პროცესის
გარემოზე გავლენის შესწავლის თვალსაზრისით. სახამებლისგან დამზადებული
შესაფუთი მასალის წარმოების 20 სხვადასხვა სცენარი იქნა შემუშავებული.
სურათზე 2 მოტანილია რამდენიმე მათგანი.
4
NOP http://www.oc-praktikum.de
პროდუქცია სიმინდის
სახამებელიკარტოფილის სახამებელი II
(ჩამდინარე წყლების საერთო
მოცულობიდან)
ხორბლის სახამებელი (ხორბლის
ჩვეულებრივი წარმოება)
სიმინდის სახამებელი
ხორბალი ექსტენსიურად
გაზრდილი
გამოყენება ერთჯერადი გამოყენება
ერთჯერადი გამოყენება
ერთჯერადი გამოყენება
შიდა რეცირკულაცია
(ოთხჯერადი გამოყენება)
შიდა რეცირკულაცია
(ორჯერადი გამოყენება)
უტილიზაცია შეგროვებული ნაგავი და შერეული ნარჩენები
შეგროვებული ნაგავი და შერეული
ნარჩენები
შეგროვებული ნაგავი და შერეული ნარჩენები
შეგროვებული ნაგავი და შერეული ნარჩენები
ბიონარჩენები და
კომპოსტირება
სურ. 2: სცენარი სახამებლიდან მიღებული შესაფუთი მასალის დასამზადებლად
სცენარში შემავლი პროცესები
სახამებლიდან მიღებული შესაფუთი მასალის დამზადების სცენარის მსგავსად,
განხილულია ფენოპოლისტიროლიდან დამზადებული მასალების სცენარები,
რომლებიც ნაწილობრივ განსხვავდებიან ერთმანეთისაგან. მაგალითად, შეიძლება
განვიხილოთ პოლისტიროლისაგან დამზადებული შესაფუთი მასალის წარმოება
(სურ. 3). მოცემული სცენარის მიხედვით, გათვალისწინებულია მასალის
ერთჯერადად გამოყენება და შერჩეულია უტილიზაციის ერთადერთი გზა:
მეორადი გადამუშავება.
5
NOP http://www.oc-praktikum.de
სურ. 3: სცენარის ქვეპროცესების სქემა
კვლევების მასშტაბის საილუსტრაციოდ სურათზე ნაჩვენებია პირველადი
პოლისტიროლის წარმოების სქემა (სურ. 4).
6
NOP http://www.oc-praktikum.de
სურათი. 4: პირველადი პოლიპლასტირის წარმოების ტექნოლოგიური სქემა
როგორ შევაგროვოთ მონაცემები?
საინვენტარიზაციო ანალიზის წარმოადგენს სასიცოცხლო ციკლის „ბირთვს“.
აღნიშნული ანალიზის ჩასატარებლად ახდენენ ცალკეული პროცესებისათვის
საჭირო ნივთიერებებისა და ენერგიის შეჯამებას. კონკრეტული პროცესების
შესახებ ყველანაირი შემავალი და გამომავალი ინფორმაციის შეგროვების შემდეგ,
შედეგებს არეგისტრირებენ და ამუშავებენ. მიღებული მონაცემების ნაკრების და
ძირითადი პრინციპების მეშვეობით აფასებენ ზღვრულ პირობებს და ანალიზის
სიზუსტეს. შემდეგ ინვენტარიზაციული ანალიზის საფუძველზე ახდენენ
ზემოქმედების შეფასებას.
7
NOP http://www.oc-praktikum.de
შეფასება
ISO 14042 სტანდარტის ძირითადი პრინციპების შესაბამისად ეკობალანსი შედგება
შემდეგი სამი ნაწილისაგან:
• ზემოქმედების კატეგორიების შერჩევა
• ბალანსის შედეგების მიკუთვნება ზემოქმედების კატეგორიებისადმი
(კლასიფიკაცია)
• ზემოქმედების ინდიკატორის შედეგების გამოთვლა (დახასიათება).
მოცემული კვლევისთვის შერჩეული იქნა შემდეგი ზემოქმედების კატეგორიები.
გამოყენებული ზემოქმედების კატეგორიები
გლობალური დათბობასტრატოსფეროს ოზონის შრის დაშლა ოქსიდანტების წარმოქმნა ფოტოქიმიურად ეუტროფიკაცია და ჟანგბადის შემცირება შემჟავება ტოქსიკურობა ადამიანის მიმართ ეკოსოსტემის დაზიანება და ზარალის მიყენება რესურსების ამოწურვა ბუნებრივი სივრცის მოხმარება
ცხრილი. 1: გამოყენებული ზემოქმედების კატეგორიები
ზემოქმედების კატეგორიების შერჩევისას ბალანსში გათვალისწინებული უნდა
იყოს პარამეტრები მაგ. ნახშირბადის დიოქსიდის ან მეთანის ემისის ზეგავლენა
გარემოზე.
8
NOP http://www.oc-praktikum.de
კლასიფიკაცია
კლასიფიკაციისას ინვენტარიზაციის ანალიზის პარამეტრები მიკუთვნებული
უნდა იყვნენ შესაბამის კატეგორიებს. ამასთან, შესაძლებელია ერთიდაიგივე
პარამეტრი მიეკუთვნოს ზემოქმედების სხვადასხვა კატეგორიას.
სითბური ეფექტი CO2, CH4, N2O
სტრატოსფეროს ოზონის შრის დაშლა N2O
ოქსიდანტების წარმოქმნა ფოტოქიმიურად
ბეზოლი, CH4, NOx, ფორმალდეჰიდი, პენტანი, ბუტანი
ეუტროფიკაცია NOX, NH3, P-ges., CSB, N-ges., NH4, ნიტრატიშემჟავება H2S,HCl, HF, NH3, NOX, SO2
ტოქსიკურობა ადამიანის მიმართ
As, BaP, ბენზოლი, Cd, Cr, PCDD/F, Ni, Pb, SO2, დიზელის ნაწილაკები, ბიოციდი
ეკოტოქსკურობა ქლორიდი, NH4+, H2S, HF, NH3, NOx, SO2
რესურსების ამოწურვანავთობი, ბუნებრივი აირი, მურა ნახშირი, ქვანახშირი
ბუნებრივი სივრცისმოხმარება
ფართობი
ცხრილი. 2: კლასიფიკაცია
დახასიათება
დახასიათებისას საჭიროა ზემოქმედების ერთი კატეგორიის წევრების მასური და
ენერგეტიკული პარამეტრების ერთსა და იმავე განზომილებაში გადაყვანა. ეს
აუცილებელია იმის გამო, რომ სხვადასხვა ნივთიერებებს სხვადასხვაგვარი
წვლილი შეაქვთ გარემოზე ზემოქმედების საქმეში. მაგალითად, გლობალურ
დათბობაში მეთანის წილი 25-ჯერ მაღალია ნახშირორჟანგთან შედარებით, ხოლო
მამხიარულებელი გაზის (N2O) წილი 320-ჯერ მაღალია CO2 -თან შედარებით.
შემდეგ ეტაპზე ინვენტარიზაციის ანალიზის შედეგების მოდიფიცირების
საფუძველზე საჭიროა შედეგების ინდიკატორის ფორმულირება და შედეგების
შეფასება.
9
NOP http://www.oc-praktikum.de
კვლევის შედეგები
აღმოჩნდა, რომ ამორჩეული სცენარის საფუძველზე შეუძლებელია პროდუქცის
ზუსტი ეკოლოგიური უპირატესობის დადგენა. სადემონსტრაციოდ
წარმოდგენილია კვლევის ზოგიერთი შედეგი1 .
უტილიზაცია მნიშვნელოვანია
სახამებლიდან და პოლისტიროლიდან მიღებული შესაფუთი მასალის სცენარების
შედარებისას, ნათლად ჩანს, ტერმინის „CO2-ნეიტრალური“, რომელსაც იყენებენ
როგორც სინონიმს „ნეიტრალური გლობალურ დათბობასთან მიმართებაში“,
პრინციპულად არ ეხება სახამებლიდან მიღებულ შესაფუთ მასალას, თუმცა ეს
შედეგი მიღწევადია. ეს უკანასკნელი შესაძლებელია, თუ შესრულდება რამდენიმე
წინაპირობა: რადგან მექანიკური გადამუშავების შეფასება ვერ ხერხდება,
უპირველეს ყოვლისა, უნდა მოხდეს ენერგეტიკული ან ნედლეულის
გადამუშავების მიხედვით შეფასება. გლობალური დათბობის პოტენციალი
მაღალია გამოყენებული მასალის გადაგდებისას ნაგავსაყრელზე და ამ
უკანასკნელის გახრწნისას, რადგან გამოიყოფა სათბურის აირი – მეთანი. დადებით
ზეგავლენას ახდენს წიაღისეულიდან მიღებული დანამატების არარსებობობა.
ორივე პირობის ერთდროულად შესრულების შედეგად (გამოყენებული
პროდუქციის უტილიზაცია და დანამატებზე უარის თქმა) შესაძლებელია ოდნავ
შემცირდეს გლობალურ დათბობაში შეტანილი წვლილი. ამ შედეგის
გაუმჯობესება შესაძლებელია სხვა განახლებადი ენერგიის წყაროების
გამოყენებისას.
1 შედეგები (ნაწილობრივ შემოკლებული ფორმით) თვმოყრილია საბოლოო ანგარშში (DBU-Az. 04763). საბოლოო ანგარიშის სრული სახით ნახვა შეიძლება გერმანიის ფედერალურ ეკოლოგიურ ფონდში.
10
NOP http://www.oc-praktikum.de
შესაფუთი მასალის მეორადი გამოყენება საგრძნობლად ამცირებს გარემოზე
ზეგავლენას
შესაფუთი მასალის მეორადი გამოყენება საგრძნობლად ამცირებს დანახარჯებს და
უარყოფით ზეგავლენას გარემოზე, მიუხედავად იმისა, თუ რა გზით არის ის
მიღებული. ერთის მხრივ, გაყიდვისა და გამოყენების სტადიას უმნიშვნელო
წვლილი შეაქვთ გარემოზე ზეგავლენის ჯამურ შედეგებზე. ნედლეულის
ეკონომია შესაძლებელია მხოლოდ შესაფუთი მასალის მეორადი გამოყენებისას. ეს
ეხება აგრეთვე ნარჩენების შემცირებასაც, რომლებიც საკმაოდ დიდი რაოდენობით
რჩება ყველა შესაფუთი სახეობიდან. მეორეს მხრივ, შესაფუთი მასალის ამ
სახეობის უპირატესობა მეორადი გამოყენებისას, სასმელებისათვის განკუთვნილ
ჭურჭელთან შედარებით, მდგომარეობს იმაში, რომ მისი მოხმარება შესაძლებელია
გასუფთავების გარეშე და მოითხოვს შედარებით დაბალ სატრანსპორტო
დანახარჯებს.
ჯამში, ყველა ინდიკატორის ორჯერად გამოყენებას მივყავართ იქამდე, რომ
შედეგები იყოფა ორზე, ხოლო ოთხჯერადი გამოყენებისას – ყველა მონაცემი
მცირდება ოთხჯერ.
შესაფუთი მასალების სახამებლიდან და პოლისტიროლიდან მიღების სცენარების
შედარება
სცენარებს შორის არსებობს საკმაოდ მკვეთრი განსხვავება გარემოზე
ზემოქმედების თვალსაზრისით. მიუხედავად ამისა, ყველა ძირითადი
უპირატესობა არ არის დამოკიდებული არც სახამებლის და არც პოლისტიროლის
გამოყენებაზე. გადამწყვეტი მნიშვნელობა გარემოზე ზემოქმედების საქმეში
ენიჭება კონკრეტული მასალების დამზადების პროცესსა და ნარჩენების
11
NOP http://www.oc-praktikum.de
უტილიზაციას. რაც შეეხება უტილიზაციის სტადიას, მნიშვნელოვან ფაქტორს
წარმოადგენს მაგალითად, გამოყოფილი სითბური ენერგიის ხელახალი
გამოყენება.
მაშასადამე, ეკოლოგიური თვალსაზრისით, სცენარისთვის მნიშვნელოვანია არა
მხოლოდ ნედლეულის ტიპი, არამედ წარმოების კომბინირებული პროცესი,
რომელიც მოიცავს ტექნოლოგიურ გეგმას. ცხადია, არსებობს კარგი სცენარები
შესაფუთი მასალის მიღებისა, როგორც სახამებლიდან, ასევე პოლისტიროლიდან.
ამასთან, ორივე შემთხვევაში არსებობს შედარებით ნაკლებად ხელსაყრელი
სცენარებიც. მათ შორის სხვაობა უმნიშვნელოა. ნედლეულის ტიპის მიუხედავად,
შესაძლებელია პროცესის ოპტიმიზაცია. სახამებლიდან მიღებული შესაფუთი
მასალა ისეთივე წარმატებით შეიძლება იქნეს გამოყენებული, როგორიც
პოლისტიროლიდან (კარგი სცენარის შემთხვევაში), თუ რა თქმა უნდა,
შესაძლებელია მასალის ენერგეტიკული პოტენციალის ხელმეორედ გამოყენება.
წარმოადგენს თუ არა ბიოდეგრადაციის უნარი უპირატესობა?
სახამებლიდან დამზადებული შესაფუთი მასალისთვის ბიოდეგრადაციის უნარი
არ წარმოადგენს იმ თვისებას, რომელიც ესაჭიროება მიზნობრივ პროდუქტს
ექსპლუატაციისათვის. მისი უპიტრატესობა მჟღავნდება უტილიზაციისას, რადგან
ამ დროს გამოყოფილი ბიოგაზი შეიძლება გამოყენებული იქნას როგორც ენერგიის
წყარო. მეორეს მხრივ, ანაერობულ პირობებში ბიოდეგრადაციისას ხდება მეთანის
გამოთავისუფლება, რომელსაც უფრო დიდი წვლილი შეაქვს გლობალურ
დათბობაში, ვიდრე პოლისტიროლიდან დამზადებული მასალების
გადამუშავების პროდუქტებს. დაკომპოსტირება არის უტილიზაციის კიდევ ერთი
მეთოდი, რომელშიც გამოყენებულია ბიოდეგრადაციის უნარი, თუმცა ამ დროს
ხდება შედარებით ნაკლები რაოდენობის ენერგიის გამოყოფა და ამ მხრივ ეს გზა
არახელსაყრელია. მიღებული შედეგები ძალიან მკაფიოდ მეტყველებენ იმაზე, რომ
12
NOP http://www.oc-praktikum.de
ბიოდეგრადაციის უნარი თავისთავად არ წარემოადგენს საკმარის კრიტერიუმს
ნედლეულის ეკოლოგიური შეთვასებადობისა და გამოყენებისთვის, ქიმიაში
მდგრადი განვითარების თვალსაზრისით. გადამწყვეტი მნიშვნელობა ენიჭება
გამოყენებული პროდუქციის უტილიზაციას. მაგარამ შედეგი შეიძლება
შეიცვალოს, თუ ბიოდეგრადაციის უნარი მნიშვნელოვანია მიზნობრივი
პროდუქტისათვის. ამ შედეგების გათვალისწინებით ჩნდება კითხვა, არის თუ არა
მიზანშეწონილი ისეთი ტექნოლოგიების შემუშავება, რომლის შედეგად
განახლებადი ნედლეულიდან მიღებული პლასტმასი არ იქნება
ბიოდეგრადირებადი, მაგრამ იქნება მდგრადი. ასეთი პლასტმასები შეიძლება
გამოვიყენოთ მრავალჯერ, და ამის შემდეგ მოვახდინოთ მისი გადამუშავება
ენერგიის მიღების მიზნით.
Würdinger, E., Roth, U., Wegener, A., 2000. Kunststoffe aus nachwachsenden Rohstoffen: Vergleichende Ökobilanz für Loose-fill-Packmittel aus Stärke bzw. Polystyrol. DBU-Az. 04763.
13
