Livscyklusvurdering af 3 typer metalmaling

4. Metodebeskrivelse

4.1 Optimering af TEKNOS SCHOU A/S’ egne produkter
4.1.1 Generelle betragtninger
4.1.2 Afgrænsninger
4.1.3 Fremstilling, brug og bortskaffelse
4.1.4 Råvarer
4.2 Malingens indflydelse på færdigvarens miljøbelastninger
4.2.1 Levetid
4.2.2 Materiale- og procesvalg

Et vigtigt delmål med projektet er at give TEKNOS SCHOU A/S et værktøj til at vurdere livscykluspåvirkninger således, at

• TEKNOS SCHOU A/S kan optimere egne produkter med hensyn til mindst mulige miljøpåvirkninger
• TEKNOS SCHOU A/S kan rådgive sine kunder med hensyn til valg af maling, der giver mindst mulige livscykluspåvirkninger for det produkt, hvori malingen indgår.

For at opfylde det første formål er der gennemført et modelarbejde på de tre udvalgte typer maling for at belyse de materialer og processer, der betinger de væsentligste miljøpåvirkninger fra malingerne. På baggrund af modelarbejdet (ved hjælp af UMIPTOOL) er der valgt nogle indsatsområder for hver malingstype for nedbringelse af miljøpåvirkninger i malingens livscyklus. Denne del af opgaven er i det følgende omtalt i afsnit 4.1.

Det andet formål er ikke opfyldt i nærværende projekt, da det kræver et snævert samarbejde med TEKNOS SCHOU A/S’ kunder om udvikling af produkttilpassede malinger. Dette arbejde vil være en naturlig fortsættelse af nærværende projekt og der er derfor i afsnit 4.2 givet en kort beskrivelse af hvad et sådant projekt kunne omfatte.

4.1 Optimering af TEKNOS SCHOU A/S’ egne produkter

Som grundlag for Tekno Schous LCA-arbejde er det langsigtede mål, at der produceres en pulje af "bundkort" for de vigtigste typer af råvarer, fremstillingsprocesser, malemetoder, produkter der males og bortskaffelsesmetoder som illustreret i fig. 4.1.

Fig. 4.1 Eksempler på bundkort Se her

Hvert bundkort beskriver miljø- og arbejdsmiljøbelastninger knyttet til en lille del af livscyklus for en maling, hvor alle miljøbelastninger er ført "tilbage til jord". Bundkortene kan kombineres til samlede livscyklusbeskrivelser af forskellige malinger.

"Råvarekortene" består af 1 kort pr. råvare, der indeholder oplysninger om alle miljøbelastninger knyttet til råvaren frem til TEKNOS SCHOU A/S, incl. transport.

"Proceskortene" består af 1 kort pr. malingstype, der indeholder oplysninger om miljøbelastninger fra processer på TEKNOS SCHOU A/S knyttet til fremstilling af malingen.

"Brugskort (1)" består af 1 kort pr. malemetode for hver type maling. Det antages her at disse kort kan laves stort set uafhængigt af, hvilke produkter der males.

"Brugskort (2)" består af 2 kort for hver færdigvare der males. Et kort der indeholder en samlet model for færdigvaren til brug for levetidsvurderinger og et kort der beskriver miljøbelastninger fra malingen i brugsfasen for færdigvaren.

"Bortskaffelseskortene" består af 1 kort pr. bortskaffelsesmetode for hver type maling. Det antages, at miljøbelastningerne kan opgøres stort set uafhængigt af hvilket produkt malingen sidder på.

4.1.2 Afgrænsninger

I forbindelse med projektet har det været nødvendigt at foretage en række afgrænsninger for at overholde den økonomiske projektramme. Disse afgrænsninger er til dels beskrevet i det oprindelige projektoplæg, men er præciseret yderligere her.

• der er valgt 3 proceskort for produktserier der repræsenterer pulvermaling, opløsningsmiddelbaseret maling og vandbaseret maling
• der er valgt en typisk malemetode for hver af de valgte typer maling
• der vælges ingen konkret færdigvare, blot overfladebehandling af "1 m² stålplade", idet TEKNOS SCHOU A/S malinger typisk anvendes på metalprodukter.
• der er valgt et typisk bortskaffelsesscenarie for metalprodukter, der omfatter shredning eller klipning med henblik på omsmeltning og genanvendelse, eller forbrænding i kommunalt forbrændingsanlæg.
• da der er et meget stort antal forskellige råvarer (20-40 pr. maling), vil en begrundet udvælgelse af de væsentligste råvarekort være nødvendig. Denne udvælgelse er foretaget ved en rangordning af råvarerne ud fra 1) overordnet vurdering af materiale- og energiforbrug, 2) evt. indhold og udledning af farlige stoffer, 3) råvaren medfører særlige miljøproblemer ved fremstilling, brug og bortskaffelse af malingen.
  

4.1.3 Fremstilling, brug og bortskaffelse

Først er der opstillet en model for fremstilling, brug og bortskaffelse af hver af de 3 typer maling bestående af proceskortet, brugskort og bortskaffelseskortet for hver type maling, som illustreret i fig. 4.2.

Fig. 4.2 Model 1

Ved hjælp af denne model 1 blev de processer og råvarer, som medfører de største miljøbelastninger under fremstilling, brug og bortskaffelse af de 3 typer maling, identificeret.

I model 1 negligeres bidrag fra transport, idet de ikke er en "indbygget" egenskab i denne del af livscyklus for malingen, men afhænger af hvilken færdigvare malingen anvendes til.

Som funktionel enhed er valgt:

Hvilket svarer til ca. 135 g pulvermaling, 90 g opløsningsmiddelbaseret maling og 90 g vandfortyndbar maling.

En funktionel enhed der inddrager levetiden kunne f.eks. være "1 m² stålplade malet i 10 år". Det forudsættes her at en stålplade malet med henholdsvis pulvermaling, opløsningsmiddelbaseret maling eller vandfortyndbar maling vil have forskellige levetider alt andet lige. En nærmere vurdering af dette spørgsmål foretaget af TEKNOS SCHOU A/S udviklingsafdeling har dog ikke kunnet identificere nogle væsentlige forskelle i levetiden, således at anvendelig funktionel enhed stadig vil være "Den mængde maling der skal anvendes for at dække 1m² metalplade".

Miljøbelastningerne er opgjort for henholdsvis 1 tons maling og for 1 funktionel enhed.

Fremstillingensfasens miljøbelastninger, for de 3 typer maling, er kortlagt på grundlag af de data der i forvejen findes om virksomhedens processer og miljøbelastninger fra miljøstyringsarbejdet på TEKNOS SCHOU A/S og ud fra dette er foretaget en beregning af miljøbelastninger og arbejdsmiljøbelastninger pr. tons produkt.

Brugsfasens miljøbelastninger som er knyttet til maleoperationen hos TEKNOS SCHOU A/S´ kunder er opgjort for alle 3 typer maling ved at vælge en relevant maleproces.

I praksis er der lavet en teoretisk opgørelse af miljøbelastningerne fra et maleanlæg, hvor man opgør el-, vand- og gasforbrug samt emissioner, affald og arbejdsmiljø, alt pr. tons forbrugt maling.

Miljøbelastningerne er beregnet/skønnet ved at vurdere, hvilket procesudstyr der kunne være relevant og ved at bruge kendskab til malingens sammensætning og leverandørdata for det relevante procesudstyr.

Opgørelsen af miljøbelastninger hos brugeren som skyldes den anvendte maling vil være helt afhængig af, om der foreligger nogle undersøgelser af f.eks. afdampning, allergi eller lignende hos brugerne, f.eks. i forbindelse med en evt. klassificering efter Dansk Indeklima Mærkning.

Problemet med sådanne undersøgelser er imidlertid, at de kun identificerer et problem ved selve færdigvaren, f.eks. allergi, men ikke om årsagen er malingen eller f.eks. anvendte skæreolier. Hvis der er mistanke om, at et problem skyldes malingen, skal dette yderligere dokumenteres f.eks. gennem oplysninger fra leverandører om, hvilke stoffer der kan tænkes at afdampe fra de enkelte komponenter i malingen, samt modelberegninger af afdampningen.

For de valgte typer maling, der alle er ovnhærdende, vil afdampning fra færdigvaren i princippet være 0, så man kan tillade sig at se bort fra en påvirkning fra malingen i brugsfasen.

Bortskaffelsesfasens miljøbelastninger kortlægges ved at antage et typisk bortskaffelsesscenarie for metalprodukter der fordeler bortskaffelsen på henholdsvis schredning/klipning med henblik på omsmeltning/genanvendelse eller afbrænding i et kommunalt forbrændingsanlæg. Miljøeffekten er vurderet ved at analyserer grundstofindholdet i de 3 typer malinger samt ved at vurdere hvordan disse stoffer vil fordele sig ved schredning/ klipning/omsmeltning eller ved afbrænding i et forbrændingsanlæg.

Vurderingen er udført ved hjælp af UMIP’s værktøj, idet de vægtede miljøeffektpotentialer er beregnet fordelt på livscyklusfaser og kilderne:

materialeforbrug
hjælpestofforbrug
proces el
proces termisk energi
proces overhead og
materialebortskaffelse

En given miljøbelastning kan imidlertid ikke direkte føres tilbage til f.eks. en proces eller et bestemt stof.

Identifikation af hvilke processer, emissioner eller råvarer der medfører miljøbelastningen er derfor foretaget rent manualt ved at 0-stille emissionen af et bestemt stof fra en proces og vha. modellen se miljøeffekten. Herved kan man identificere, hvilken miljøeffekt det aktuelle stof i den aktuelle proces giver.

Herefter er der foretaget en konkret vurdering af den aktuelle proces og emission med henblik på at lokalisere årsagen i form af en bestemt råvare eller selve procesopbygningen.

Resultatet af vurderingen i første trin er således en identifikation af processer og råvarer der er problematiske i livscyklusfaserne fremstilling, brug og bortskaffelse.

4.1.4 Råvarer
Model 2

I andet trin fokuseres på råvarersubstitutioner, hvor man ændrer malingernes sammensætning for at opnå miljøforbedringer.

Som illustreret i fig. 4.3 består model 2 af en beskrivelse af miljøbelastningerne ved fremstilling af udvalgte råvarer og deres alternativer samt miljøbelastningerne fra fremstilling, brug og bortskaffelse af malingerne
(kortene fra model 1, dog med evt. modifikationer når råvarerne udskiftes).

Model 2 er ikke en komplet model over en malet flade, fordi der mangler data for en række råvarer, der ikke er beskrevet. De råvarer, der er medtaget i modellen er udvalgt efter de principper, der er nævnt under afgrænsningen.

Fig. 4.3 Model 2 Se her

Funktionel enhed

Ændring af malingens sammensætning kan have konsekvenser for malingens holdbarhed. For at kunne foretage vurdering af ændringerne ville det derfor være ønskeligt at kunne vurdere om råvaresubstitutionerne ænderer levetiden af produktet.

I praksis er det ikke muligt at give en kvantitativ vurdering af hvordan holdbarheden af malingen ændrer sig, selvom det er muligt at få en ide om størrelsesordenen ved accelerede laboratorieforsøg. Miljøbelastningerne før og efter substitution af råvarerne er derfor kun opgjort pr tons maling. Der er dog givet enkelte kvalitative kommentarer vedrørende ændring af malingens holdbarhed i rapporten.

Hvis levetiden af malingen er uændret, efter substitution af en råvare, kan model 2 direkte bruges til at vurdere forskellen i miljøbelastning over hele livscyklus.

Hvis levetiden ændres ved substitutionen, vil modellen kun delvist beskrive forskellene, idet der stadig mangler miljøbelastninger fra en række råvarer i opgørelsen. Med tiden vil antallet af råvarer der er beskrevet dog øges og beslutningsgrundlaget ved substitution kan forbedres.

Et eksempel

Hærder a udskiftes med hærder b i pulvermaling, hvorved problemet med allergi fjernes, men levetiden af malingen reduceres til f.eks. det halve.

Alle miljøbelastninger i malingen med hærder b skal derfor ganges med en faktor 2 ved sammenligning med malingen med hærder a.

Da man kun kender miljøbelastningerne fra nogle af råvarerne vil miljøbelastningerne fra malingen med hærder b blive undervurderet.

Livscyklusvurderingen af råvarerne til de 3 referenceprodukter er opdelt på en overordnet screening og en mere detaljeret livscyklusvurdering af udvalgte råvarer (udvalgt på baggrund af screeningen).

Screening

Hver af de 3 referenceprodukter er fremstillet af et meget stort antal forskellige råvarer (20-40 pr. maling) og det vil være ikke være muligt at lave en komplet livscyklusvurdering af alle disse råvarer indenfor rammerne af dette projekt. Det er derfor nødvendigt at foretage en begrundet udvælgelse af de væsentligste råvarer til livscyklusvurderingen.

Denne udvælgelse foretages ved en rangordning af råvarerne ud fra:

1. et vægtkriterie
2. en overordnet vurdering af materiale- og energiforbrug samt evt. udledning af farlige stoffer til luft og vand knyttet til fremstillingen af råvarerne
3. en vurdering af om råvaren medfører særlige miljøproblemer ved fremstilling, brug og bortskaffelse

Vægt

Vægtkriteriet anvendes sådan at råvarer der indgår i meget lille mængde simpelthen frasorteres helt. Der er dog foretaget en vurdering af om der blandt de frasorterede råvarer er komponenter med en særlig miljøbelastning ud fra den viden der findes i branchen.

Materiale- og energiforbrug samt farlige

Herefter er det søgt at fremskaffe oplysninger om materialeforbrug, energiforbrug og indhold/udledning af farlige stoffer ved fremstillingen af de resterende råvarer helt tilbage til udvinding af de primære råvarer (dvs. tilbage til "jord"). Oplysningerne er søgt i:

• UMIPs enhedsprocesdatabase
• SigmaPro/IWAM databasen fra Holland
• COWIs interne bibliotek
• direkte forespørgsel til TEKNOS SCHOU A/S' råvareleverandører
• søgning på internettet

Udpegning af de råvarer der medfører de største miljøproblemer ved fremstilling, brug og bortskaffelse er sket i første del af rapporten.

Miljøbelastninger i fremstilling, brug og bortskaffelse
Den samlede vurdering af de indsamlede oplysninger er herefter blevet fremlagt på et møde hos TEKNOS SCHOU A/S med henblik på valg af de råvarer, der skal analyseres nærmere. Ved dette møde deltog projektets arbejdsgruppe samt folk fra produktions- og udviklingsafdelingerne på TEKNOS SCHOU A/S.

Detaljeret livscyklusvurdering

Da der kun i sjældne tilfælde findes "færdige" livscyklusvurderinger af råvarer er det som regel nødvendigt at udføre vurderingen ved at sammenstykke oplysninger om de underliggende produktionstrin helt tilbage fra udvindingen af primærråvarer frem til den undersøgte råvare (f.eks. TGIC).

Procestræ

Fremstillingen af kemiske produkter omfatter ofte et stort antal produktionstrin, f.eks. som illustreret i nedenstående figur 4.4.

Fig. 4.4 Procestræ for fremstilling af hærderen TGI/14/,/15/,/16/ og /18/. Se her

Den detaljerede livscyklusvurdering af de udvalgte råvarer starter med at opstille et sådan procestræ ud fra de oplysninger om fremstillingsmetoder der kan findes i almindelig kemisk håndbogslitteratur F

Screeningsmatrix

Med denne beskrivelse som grundlag foretages der en kvalitativ vurdering af ressourceforbrug, emissioner til ydre miljø og arbejdsmiljøpåvirkninger ved hver enkelt proces. Resultatet af denne vurdering er sammenfattet i en screeningsmatrix. Formålet med screeningsmatricen er at få et første overblik over hvilke forbrug og emissioner der teoretisk set kan forekomme. Screeningsmatricen kan bruges som en form for "checkliste" der sikrer at man ikke overser vigtige emissioner, når de kvantitative oplysninger skal sammenstykkes.

Massebalance

For at finde de mængdemæssige sammenhænge mellem de enkelte trin i procestræet opstilles de kemiske reaktioner der binder kasserne i figuren sammen, f.eks.:

N₂ + 3 H₂ 2 NH₃

Ud fra disse sammenhænge kan forbruget af hver enkelt stof pr. 1000 kg TGIC beregnes i mol og kg ved hjælp af massebalancer.

Dataindsamling

For en del af stofferne i procestræet er det muligt at finde data om forbrug og emissioner, evt. i form af komplette LCA- vurderinger. F.eks. viste analysen af TGIC at det var muligt at finde næsten færdige LCA-vurderinger af chlor, propylen og calciumcarbonat. Derimod var det kun muligt at finde oplysninger om luftemissioner for fremstillingen af ammoniak og urea. Kilder til disse oplysninger er f.eks. /8/, /10/, /12/, /14/, /17/ og /19/

Beregning pr. tons råvarer

Disse oplysninger om emissioner er normalt givet som emission pr. kg af det aktuelle stof og skal derfor omregnes til emission pr. 1000 kg undersøgt råvare (f.eks. TGIC) ved hjælp af massebalancen. Disse omregninger er foretaget i bilag 1.1-1.6 og 2.1-2.6. Af disse bilag fremgår også de grundliggende oplysninger om hvert enkelt stof og kilden til disse oplysninger.

Arbejdsmiljø

Det har ikke været muligt at finde kvantitative oplysninger om arbejdsmiljø ved gennemgang af de enkelte stoffer. Arbejdsmiljøoplysninger er derfor kun givet som en tabel der sammenfatter kvalitative informationer om de enkelte stoffers faremærkning og egenskaber.

Miljøvurdering

Den sammenlignende miljøvurdering er udført ved hjælp af UMIPs metode (bilag 1).

4.2 Malingens indflydelse på færdigvarens miljøbelastninger

Malingens egenskaber vil have betydning for et produkts levetid, materialevalg og den måde et produkt fremstilles på, og vil derved inddirekte kunne påvirke miljøbelastninger fra produktet som ikke stammer fra malingen i sig selv.

4.2.1 Levetid

Forestiller man sig et produkt, f. eks. en lampe, der kasseres, når malingen er blevet slidt eller skrammet, vil malingens levetid bestemme levetiden for det samlede produkt. Dette vil ofte være tilfældet fordi produkter sjældent er konstrueret så hensigtsmæssigt at det samlede materialevalg, samlinger og finish afspejler en bestemt levetid (når malingen er slidt, så er lampens skærm også bulet, samlingerne er blevet løse og el-installationen er måske defekt).

I praksis betyder det, at der i model 2 i det foregående afsnit også skal indsættes et produktkort, der beskriver de samlede miljøbelastninger fra produktet, udover de miljøbelastninger der kan tilskrives malingen.

4.2.2 Materiale- og procesvalg

For at undersøge de mulige konsekvenser for materiale- og procesvalg, er der herunder set på de forskellige faser i livscyklus. De viste tænkte eksempler skal illustrere, at sådanne indirekte koblinger kan forekomme.

Råvarefasen:
Kan forskellige valg af maling muliggøre anvendelsen af materialer, der er mere gunstige set ud fra et miljøsynspunkt?

Fx: Anvendelse af stål i stedet for aluminium ved benyttelse af en rustbeskyttende lak forudsat, at lampens vægt ikke er en designspecifikation.

Fremstillingsfasen:
Kan forskellige valg af maling muliggøre anvendelsen af processer, der er mere gunstige set ud fra et miljøsynspunkt?

Fx: Ved anvendelse af en lak, der tåler påfølgende formgivning af pladen, kan lampens dele presses og bukkes af lakeret plade. Herved reduceres arbejdsmiljøpåvirkningerne, materialetabene og emissionen ved lakeringen, da lakering af store plane flader kan gennemføres med mindre miljøpåvirkninger.

Forbrugsfasen:
Kan forskellige valg af maling medføre mindre miljøpåvirkninger i forbrugsfasen, der ikke direkte hidhører fra malingen?

Bortskaffelsesfasen:
Kan forskellige valg af maling medføre ændrede miljøpåvirkninger i bortskaffelsesfasen, der ikke direkte hidhører fra malingen?

Fx: Samme eksempel som ved råvarefasen. Stål som materiale medfører andre miljøpåvirkninger i bortskaffelsesfasen end aluminium.

Som tidligere nævnt er dette aspekt dog ikke behandlet yderelige i denne rapport.