Livscyklusvurdering af 3 typer metalmaling

6. Brugsfasen

6.1 Forudsætninger vedrørende emne og malemetoder
6.2 Beregning af emissioner og arbejdsmiljøpåvirkninger
6.2.1 Pulvermaling
6.2.2 Opløsningsmiddelbaseret maling
6.2.3 Vandfortyndbar maling

Formålet med denne fase af projektet er at opgøre miljø- og arbejdsmiljøbelastninger ved brug af de 3 referenceprodukter.

Som nævnt i afsnit 4 vil miljøbelastningerne i brugsfasen for ovnhærdende malinger primært være belastninger forbundet med påføring af maling hos TEKNOS SCHOU A/S' kunder. Miljøbelastningen i brugsfasen for det malede produkt er antaget negligibel.

I projektet har det ikke været muligt at foretage en kortlægning af miljøpåvirkninger i konkrete virksomheder, der anvender de tre udvalgte maleprodukter. Derfor er kortlægningen af miljø- og arbejdsmiljøpåvirkninger ved anvendelsen af de 3 udvalgte malingstyper udført teoretisk efter den model der er beskrevet i det følgende.

For hver af de 3 valgte malinger er der defineret en almindeligt anvendt manuel påføringsteknik samt hærdeteknik og procesventilation som anført nedenfor. Fastlæggelsen er udført på basis af leverandørbrugsanvisningen, den tekniske produktbeskrivelse samt erfaringer fra TEKNOS SCHOU A/S.

Der er taget kontakt til et antal leverandører til de pågældende påførings- og hærdeteknikker samt procesventilation. Leverandørerne har efter telefonisk henvendelse modtaget spørgeskema for hver malingstype. De er blevet bedt om at svare på de stillede spørgsmål og fremsende beskrivelser af det relevante udstyr.

På basis af de modtagne oplysninger fra leverandører og malingernes brugsanvisningerne er der opstillet en massebalance for male- og hærde-/tørreprocessen for alle 3 maleprodukter. Affaldsmængder og emission til luft er beregnet/estimeret på basis af de opstillede massebalanceudtryk og omregnet til emissioner/tons maling.

Opgørelsen af arbejdsmiljøbelastninger ved male- og hærdeprocessen er baseret på samme vurderingsgrundlag, som arbejdsmiljøbelastningen ved fremstilling af malingerne på TEKNOS SCHOU A/S. Det vil sige, opgørelsen af arbejdsmiljøbelastningerne er begrænset til en vurdering af antal timer/år, hvor medarbejdere i maleafdelingen er udsat for KRAN-stoffer.

Opgørelsen er foretaget af BST på basis af en vurdering af procesteknikleverandørernes anlægs- og udstyrsbeskrivelser. Denne vurdering har BST sammenholdt med egne generelle erfaringer med arbejdmiljøbelastninger ved male- og hærdeprocessen for de 3 udvalgte maleprodukter.

Miljø- og arbejdsmiljøbelastninger pr. tons maling i anvendelsesfasen for de 3 referenceprodukter er sammenfattet i nedenstående tabel 6.1.

De viste data er baseret på forespørgsler hos 3-4 leverandører af påføringsudstyr, påføringsbokse samt hærde-/tørreovne til almindeligt anvendte teknikker vedrørende energiforbrug og malingsspild. Dette er kombineret med beregning af VOC- emissioner ud fra kendskab til referenceprodukternes indhold af opløsningsmidler.

Arbejdsmiljødata er baseret på, at BST har foretaget en vurdering af antal belastningstimer ud fra leverandørernes anlægs- og udstyrsbeskrivelser.

Tabel 6.1 Nøgletal for brugsfasen Se her

I nedenstående fig. 6.1 er de vægtede effektpotentialer for ydre miljø og arbejdsmiljø og de vægtede ressourceforbrug vist ved anvendelse af alle 3 typer maling i en malekabine. Det fremgår at fotokemisk ozondannelse pga. emission af organiske opløsningsmidler fra den opløsningsmiddelbaserede maling og mængden af farligt affald fra anvendelse af både vandfortyndbar og opløsningsmiddelbaseret maling er de dominerende ydre miljø effekter i anvendelsesfasen.

Den dominerende potentielle arbejdsmiljøeffekt er allergipåvirkning fra anvendelse af pulvermaling. En noget mindre potentiel effekt er nerveskade fra opløsningsmidler ved anvendelse af den opløsningsmiddelbaserede maling.

Ressourceforbruget er primært stenkul til elektricitetsproduktion. Elektriciteten anvendes til både ventilation af malekabinen, opvarmning af erstatningsluft og til tørring af malingen.

Usikkerheden på opgørelsen af forbrug og emissioner i anvendelsesfasen er skønnet i tabel 6.1, hvor der er angivet en variationskoefficient for hver type forbrug og emission. Skønnet er bl.a. baseret på variationen i de oplysninger der er givet fra forskellige leverandører.

Fotokemisk ozondannelse er bestemt med stor sikkerhed ud fra indholdet af opløsningsmidler i referenceprodukternes recepter. Konklusionen om at dette er en betydelig miljøpåvirkning vil derfor ikke kunne ændres pga. de angivne usikkerheder.

Den humantoxiske effekt af emissionen af opløsningsmidler er ikke umiddelbart markant når man ser figuren, men den ville formentlig være større hvis man inddrager stedspecifikke oplysninger om eksponering og lokale vægtningsfaktorer i vurderingen, idet der primært er tale om en lokal miljøeffekt.

Som anført under afsnittet om fremstillingsfasen skyldes fremhævningen af farligt affald at det er klassificeret som giftigt affald. Dette er rimeligt for opløsningsmiddelbaseret affald, men det er mere tvivlsomt om rester af pulvermaling kan klassificeres som giftigt affald. Envidere vil farligt affald kun være et reelt problem hvis det håndteres forkert. Hvis det farlige affald klassificeres som inert affald, vil fotokemisk ozondannelse pga. fordampning af opløsningsmidler og elforbrug til ventilation og tørring være de mest markante miljøpåvirkninger i anvendelsesfasen.

Samtidig er opgørelsen af farligt affald ved det enkelte produkt bestemt med stor usikkerhed (+/- 100%), således at mængden reelt kunne være 0 ved et produkt.

Af hensyn til verifikation af konklusionen om at farligt affald er et problem bør mængden bestemmes mere nøjagtigt, f.eks. ved at få aktuelle tal fra miljøgennemgange af malekabiner hos TEKNOS SCHOU A/S’ kunder.

Fig. 6.1 Vægtede miljø- og arbejdsmiljøbelastninger i brugsfasen
Se her

6.1 Forudsætninger vedrørende emne og malemetoder

Miljø- og arbejdsmiljøbelastninger som stammer fra påføring af maling på en given færdigvare skyldes både egenskaber ved malingen (VOC-indhold, indhold af allergener m.v.), den anvendte påføringsmetode (energiforbrug, spildprocent m.v.) og emnerne der males (form, tykkelse, m.v.).

For at opgøre miljøbelastningerne i denne fase er det derfor nødvendigt at specificere maleemne og påføringsmetode.

Maleemnet er fastlagt til at være en kvadratisk 1 m² stålplade der males på den ene side. Pladen er en tyndplade hvilket svarer til 1-2 mm gods. Emnet forudsættes på forhånd at være forbehandlet og klar til topcoating. Den valgte plade resulterer i et forholdsvis lavt spild, i forhold til hvis der var valgt at male f.eks. cykelstel hvor der ikke findes store regulære flader. Den lave spildprocent viser sig især for vådlakkerne da spildet ved pulvermaling ikke vil variere væsentligt grundet genvinding af pulver i processen.

For alle 3 typer maling er det forudsat at påføringen foregår manuelt i en ventileret spøjtekabine. Dette grunder til dels i at der i Danmark ikke findes leverandører af udstyr til automatiske maleprocesser, dels et ønske om at få enkle og entydige svar fra leverandører grundet valg af en simpel maleproces.

Påføringsteknikken for pulvermaling er elektrostatisk påføring med spøjtepistol, hvor emnet der skal males påføres et spændingspotentiale i forhold til malingen, med henblik på at tiltrække malingspartiklerne og derved reducere malingsspild. Der regnes med en normal topcoating i en lagtykkelse på 80 my.

Påføringsteknikken for vådmaling (opløsningsmiddel- og vandbaseret maling) er airmix, aircoat, airassist eller tilsvarende udført manuelt. Disse begreber dækker over de forskellige leverandørers patenterede metoder. Grundlæggende for alle metoderne er at malingen ved hjælp af tryk sprøjtes på emnet. Rundt om malingen findes en kappe af luft, der sikrer at malingen holdes indenfor et afgrænset område. Herved opnås stor præcision ved maleprocessen. Der regnes med at vådmaling påføres i en normal lagtykkelse på 35 my tør maling.

Alle 3 typer maling hærdes i en elopvarmet konvektionsovn.

For alle 3 typer maling er der regnet med 7 timers kontinuert drift uden farveskift eller anden omstilling. Et arbejdsår er fastsat til 220 arbejdsdage.

Ud fra samtaler med udstyrsleverandører er antallet af emner der kan males pr. minut fastsat til ca. 1 plade pr. minut. Dette svarer til ca. 1 m² /min. eller 60 stk. plader pr. time.

Tabel 6.2 Forbrug, emissioner og arbejdsmiljø ved påføring af pulvermaling Se her

Forbrug af maling

Til beregning af malingsforbrug er brugt følgende nøgletal:

• vægtfylde pulver = 1,6 g/cm³.
• Maling på plade (1m²) = 80 cm³ derfor = 128 g/m².
• Malingsforbruget pr. time er 60 x 128 g + spild = 7,68 kg/h + spild.

De 3 leverandører har opgivet henholdsvis 0,1%, 4% og 10% spild (TEKNOS SCHOU A/S oplyser et gennemsnitligt spild på 5% hvilket stemmer med leverandørernes oplysninger).

Malingsforbruget er således:

- ved 0,1 % spild : 7,68/0,999= 7,68 kg/h, spild = 0,01 kg/h
- ved 4% spild : 7,68/0,96 = 8,00 kg/h, spild = 0,32 kg/h
- ved 10% spild : 7,68/0,90 = 8,53 kg/h, spild = 0,85 kg/h

Forbrug af el

Elforbruget opdeles på på følgende processer:

1. Opladning af emner/maling
   Værdien er oplyst af leverandører
2. Trykluft til sprøjteudstyr
   Efter samtale med leverandører er det oplyst at der normalt skal skabes et driftstryk på 7 bar for at få udstyret til at virke. Herudover er der oplyst et luftforbrug i m³/h. Herefter er brugt en skemaværdi på 0,072 kWh/m³ trykluft ved 7 bar og elforbruget er beregnet som: luftforbrug m³/h x 0,072 kWh/m³.
3. Udsugning af boks
   Effekten af blæser oplyses af leverandør. Dette tal er reduceret med en faktor 0,70 af hensyn til at den fulde mærkepladeeffekt ikke udnyttes.
4. Udsugning af ovn
   Effekt oplyses af leverandør. Beregning foretages som for udsugning af boks.

Varmeforbrug

Varmeforbruget er regnet som el-opvarmning, hvorfor det vil give sig udtryk i et el-forbrug. Der er regnet med 2 typer varmeforbrug:

1. Opvarmning af ovn
   Effekten af opvarmningsudstyr er oplyst af leverandør.
2. Opvarmning af ventilationsluft fra boks.
   Beregning foretages som for opvarmning af ovn såfremt der fra leverandørerne er oplyst en effekt.
   
   Ellers beregnes varmeforbruget via luftmængden der udsuges fra boksen der er oplyst af leverandør. Det forudsættes at den luft der udsuges skal erstattes af udeluft der således skal opvarmes til rumtemperatur (18 ^oC). Der regnes med en gennemsnitlig udetemperatur på 8 ^oC og en varmefylde for luft på 0,34.
   
   Effektforbruget(W) = luftmængde (m³/h) x varmefylde luft ( kJ/m³) x D t(^oC)

Det er oplyst at luften til opvarmning af boksen kun i 40-50% af alle tilfælde går over en veksler og bliver opvarmet af udsugningsluften fra ovnen. Det er ligeledes oplyst at det anlæg der indgår i dette projekt er så lille at en veksler til denne proces højst sandsynlig er for dyr. Der er derfor regnet med at udsugningsluften skal erstattes med friskluft der opvarmes.

Tabel 6.3 Forbrug, emissioner og arbejdsmiljø ved påføring af opløsningsmiddelbaseret maling Se her

Forbrug af maling

Forbruget af maling er beregnet ud fra følgende forudsætninger:

• 35 my på en 1m² plade svarer til 35 cm³ eller 35 ml.
• Massefylden for malingen er 2,029 g/ml hvilket svarer til 71,015 g/m² (tør maling).
• Vægt/vægt procenten (w/w %) er 67% hvilket også udtrykker at vægten af den tørre maling svarer til 67 % af malingen i våd tilstand.
• De 4 leverandører har oplyst spildprocenter på henholdsvis: 30%, 28%, 30% og 30%.
• lak på plade = 71,015 g/m² x 60 m²/h = 4261 g/h
  Lakforbrug, tør:
  -ved 30 % spild: 4260,9 g/h/0,70 = 6087 g/h
  -ved 28 % spild: 4260,9 g/h/0,72 = 6360 g/h
  Lakforbrug, våd:
  -ved 30 % spild: 6087 g/h/0,67 = 9085 g/h
  -ved 28 % spild: 6360 g/h/0,67 = 9493 g/h
  VOC:
  -ved 30 % spild: 9085 - 6087 g/h = 2998 g/h
  -ved 28 % spild: 9493 - 6360 g/h = 3233 g/h
  Lakspild, tør:
  -ved 30 % spild: 6087 - 4261 g/h = 1826 g/h
  -ved 28 % spild: 6360 - 4261 g/h = 2099 g/h

Elforbrug

Elforbruget opdeles på følgende processer:

1. Trykluft til sprøjteudstyr
   Driftstrykket for spøjteudstyr til vådlakkerne (den opløsningsmiddelbaserede og den vandfortyndbare) er oplyst at være det samme som for pulverlakken, hvilket normalt svarer til 7 bar. Det faktiske luftforbrug i m³/h er ligeledes oplyst. Herefter er brugt samme skemaværdi på 0,072 kWh/m³ trykluft ved 7 bar, som tilfældet er for pulverlakken og elforbruget er beregnet som luftforbrug (m³/h) x 0,072 kWh/m³.
2. Udsugning af boks
   Effekten af blæser oplyses af leverandør. Herefter benyttes følgende udregning: 0,70 x effekt (kWh/h).
3. Udsugning af ovn
   Effekt oplyses af leverandør. Beregning foretages som for udsugning af boks.

Varmeforbrug

Varmeproduktionen stammer fra el-varme. Der er regnet med 2 typer varmeforbrug:

1. Opvarmning af ovn
   Effekten af opvarmningsudstyr er oplyst af leverandør.
2. Opvarmning af ventilationsluft fra boks.
   Beregnes som for pulvermaling.

Tabel 6.4 Forbrug, emissioner og arbejdsmiljø ved påføring af vandfortyndbar maling Se her

Forbrug af maling

Forbruget af maling er beregnet ud fra følgende forudsætninger:

• 35 my på en 1m² plade svarer til 35 cm³ eller 35 ml.
• Massefylden for malingen er 1,786 g/ml hvilket svarer til 62,51 g/m² (tør maling).
• Vægt/vægt procenten (w/w %) er 60% hvilket også udtrykker at vægten af den tørre maling svarer til 60 % af malingen i våd tilstand.
• indhold af VOC i den vandfortyndbare maling er sat til 1,8 % (w/w)
• de 4 leverandører oplyser et lakspild på henholdsvis 30 %, 28 %, 30 % og 25 %

Lak på plade = 62,51 g/m² x 60 m²/h = 3751 g/h
Lakforbrug, tør:
- ved 30 % spild: 3751/0,70 = 5359 g/h
- ved 28 % spild: 3751/0,72 = 5210 g/h
- ved 25 % spild: 3751/0,75 = 5001 g/h
Lakforbrug, våd:
- ved 30 % spild: 5359/0,60 = 8932 g/h
- ved 28 % spild: 5210/0,60 = 8683 g/h
- ved 25 % spild: 5001/0,60 = 8335 g/h
VOC:
- ved 30 % spild: 8932 x 0,018 = 161 g/h
- ved 28 % spild: 8683 x 0,018 = 156 g/h
- ved 25 % spild: 8335 x 0,018 = 150 g/h
Lakspild, tør:
- ved 30 % spild: 5359 - 3751 = 1608 g/h
- ved 28 % spild: 5210 - 3751 = 1459 g/h
- ved 25 % spild: 5001 - 3751 = 1250 g/h

Øvrige forudsætninger er de samme som for den opløsningsmiddelbaserede maling.