1. Стадії життєвого циклу і оцінка їх впливу на рівень забруднення навколишнього природного середовища
Життєвий цикл (повний життєвий цикл - ПЖЦ) - послідовність взаємопов'язаних складових продукційної системи, починаючи з процесу видобутку сировини або відтворення природних ресурсів до кінцевої стадії - видалення відходів.
Стадії життєвого циклу - Сукупність одиничних процесів, об'єднаних за будь - яким принципом (наприклад, звичайно виділяють стадії виробництва, експлуатації, утилізації та ін.)
Відповідно до визначеними на першому етапі оцінки по ПЖЦ метою і сферою проводять інвентаризаційний аналіз вхідних і вихідних потоків для одиничних процесів і продукційної системи в цілому.
Перед тим як описувати процедуру проведення інвентаризації необхідно більш докладно розглянути основні поняття, використовувані на цьому етапі оцінки ПЖЦ:
а) продукційна система;
б) одиничний процес;
в) категорія даних;
г) модель продукційної системи.
Продукційна система - сукупність матеріально й енергетично взаємопов'язаних одиничних процесів, реалізують одну або більше визначених функцій. На малюнку представлений приклад схеми продукційної системи. Опис продукційної системи включає одиничні процеси, елементарні потоки (матеріалів і енергії) і потоки продукції, які перетинають кордони системи, а також потоки проміжних продуктів всередині системи. Основною характеристикою виробничої системи є її функція (призначення), в той же час система не може характеризуватися виключно кінцевою продукцією.
Продукційна система поділяється на кілька одиничних процесів. Одиничний процес - найменша частина продукційної системи, що використовується в якості самостійної функціональної одиниці, при проведенні оцінки за ПЖЦ. Одиничні процеси пов'язані: один з одним елементарними потоками проміжних продуктів і (або) відходів, що проходять подальшу переробку; з іншими продукційними системами потоками продукції; із навколишнім середовищем елементарними потоками сировини, енергії, викидів, скидів, відходів.
Кожен одиничний процес є фізико-хімічним процесом, тому повинен підкоряться законами збереження маси і енергії. Перевірка балансу мас і енергій є корисним способом оцінки правильності та повноти зібраних інвентаризаційних даних.
Категорії даних. Зібрані в процесі інвентаризації дані про поодинокі процесах і продукційної системі описують вхідні і вихідні потоки. Основними категоріями, на які їх можна підрозділити, є: вхідні потоки енергії, сировинних матеріалів, потоки допоміжних матеріалів, інші вхідні потоки; потоки продукції; вихідні потоки: викиди в повітря, скиди у воду, тверді відходи, інші потоки в навколишнє середовище.
Усередині наведених вище категорій доцільно виділяти підкатегорії, так, наприклад, якщо описують викиди в повітря, то можна виділити такі підкатегорії, як викиди діоксиду вуглецю, оксидів азоту, вуглеводнів, пилу і т.п. (Рис. 1).
Рис. 1 - Приклад ланцюжка одиничних процесів усередині виробничої системи (по ISO14041)
Модель продукційної системи. Для проведення інвентаризації створюють модель продукційної системи, яка однозначно описує взаємозв'язки між одиничними процесами і між продукційної системою і навколишнім середовищем. Як правило, модель не охоплює всіх можливих існуючих у реальному житті взаємозв'язків, але описує всі істотні для даної системи зв'язку. Питання про те, що повинно бути включено в модель, вирішується на підставі поставленої мети і сфери дослідження. Модель є необхідним компонентом інвентаризаційного аналізу, вона допомагає чітко уявити функціонування виробничої системи і обсяг даних, які необхідно буде зібрати і обробити.
Для більш чіткого уявлення про наведених вище поняттях дано приклад схеми продукційної системи виробництва сталі.
Інвентаризація - етап оцінки по ПЖЦ, на якому розглядають наступні питання:
- збір даних і проведення розрахунків;
- визначення меж продукційної системи;
- оцінка достовірності даних;
- зв'язок даних із функціональною одиницею;
- розподіл даних.
Дані, отримані на етапі проведення інвентаризації, є вихідними для оцінки впливу на навколишнє середовище на протязі життєвого циклу і наступної інтерпретації результатів оцінки (рис. 2).
Рис. 2 - Схема продукційної системи виробництва сталі
Розподіл даних і рециклювання матеріалів. Інвентаризація при оцінці ПЖЦ пов'язує одиничні процеси в продукционную систему за допомогою елементарних матеріальних і енергетичних потоків. У реальному житті лише деякі виробничі процеси мають єдиний вхідний потік і взаємозв'язок між вхідним і вихідним потоками може бути описана лінійною залежністю. Більшість продукційних систем виробляють кілька кінцевих продуктів, крім того, в цих системах частина відходів або бракованої продукції рецікліруется, тобто використовується в якості сировини. Таким чином необхідно розподіляти потоки матеріалів та енергії, а також викиди в навколишнє середовище між декількома кінцевими продуктами відповідно до чітко встановлених правил.
Оскільки інвентаризація заснована на обліку матеріального балансу між вхідними та вихідними потоками, то процедура розподілу повинна враховувати взаємозв'язки входу і виходу і їх характеристики. При розподілі використовують наступні принципи:
- в ході оцінки необхідно ідентифікувати одиничні процеси, які задіяні в декількох продукційних системах, і в подальшому діяти у відношенні до них у відповідності з процедурою, описаною нижче;
- сума розподілених вхідних і вихідних потоків (наприклад, баланс мас) для одиничного процесу повинна дорівнювати сумі вхідних та вихідних потоків цього процесу до розподілу;
- якщо існує кілька альтернативних варіантів розподілу процесів, то необхідно обгрунтувати вибір варіанту шляхом проведення аналізу чутливості.
Перед тим, як перейти до подальшого викладу матеріалу необхідно зазначити, що існує кілька варіантів переробки відходів. Ці варіанти підрозділяють на:
- рециклювання - отримання сировинних матеріалів з вихідного потоку продукційної системи або одиничного процесу;
- повторне використання (утилізацію) - коли деталі і вузли після чищення, перевірки та ремонту або відновлення знову використовуються у вигляді запасних частин;
- регенерацію енергії - спалювання відходів з метою отримання теплової або електричної енергії.
Описані принципи розподілу даних також застосовуються для випадків, коли в продукційної системі є процеси повторного використання та повторної переробки. Однак такі ситуації вимагають додаткової уваги так як:
- повторне використання і рециклювання увазі, що вхідні і вихідні потоки, пов'язані з видобутком і переробкою сировини і остаточним захороненням відходів, повинні бути розділені між декількома продукційними системами;
- повторне використання і рециклювання матеріалів може змінювати їх характеристики;
- особлива увага має бути приділена визначенню меж виробничої системи в разі регенерації енергії (наприклад, отримання енергії спалюванням відходів).
- У разі повторного використання та повторної переробки використовують дві моделі: з відкритим контуром і з закритим контуром:
- у разі продукційної системи із закритим контуром переробка матеріалів (або продукції) здійснюється всередині системи і розподіл даних не потрібно, оскільки перероблені (наприклад, повторно переробленого) матеріали частково замінюють сировинні матеріали;
- у разі продукційної системи з відкритим контуром переробка матеріалів (або продукції) здійснюється в іншій продукційної системи, тоді розподіл даних здійснюється відповідно до процедури, викладеної вище на основі фізичних властивостей матеріалів, їх економічної оцінки (наприклад, вартості), кількості можлив...
