Udvikling af rustbeskytter til undervognsbehandling baseret på vegetabilske råvarer.
6 LCA-screening6.1 Formål med LCA-screeningen6.2 Afgrænsning af vurderingen 6.2.1 Funktionel enhed 6.2.2 Systemgrænser 6.2.3 Beskrivelse af livscyklus 6.2.4 Datakilder 6.2.5 Allokering 6.2.6 Miljøvurdering 6.2.7 Begrænsninger / udeladelser 6.3 Opgørelse af miljøbelastninger 6.3.1 Blanding af råvarer 6.3.2 Påføring af rustbeskytter 6.3.3 Transport 6.4 Vurdering af potentielle miljøeffekter 6.4.1 Drivhuseffekt 6.4.2 Forsuring 6.4.3 Næringssaltbelastning 6.4.4 Fotokemisk ozondannelse 6.4.5 Human toksicitet 6.4.6 Arbejdsmiljø 6.4.7 Ressourcer 6.4.8 Affald 6.4.9 Følsomhedsanalyse 6.5 Fortolkning af resultaterne Dette afsnit sammenligner traditionel rustbeskytter med alternative rustbeskyttere baseret på vegetabilske råvarer ved en LCA-screening. LCA-screeningen er gennemført i overensstemmelse med de internationale LCA-standarderxxiv,xxv,xxvi,xxvii. Vurderingen af miljøeffekterne er foretaget ved anvendelse af den dansk udviklede UMIP-metodexxviii. 6.1 Formål med LCA-screeningenFormålet med LCA-screeningen er at vurdere om produktion og anvendelse af en rustbeskytter fremstillet på grundlag af vegetabilske råvarer, er miljømæssigt mere eller mindre fordelagtig end en traditionel rustbeskytter fremstillet på grundlag af fossile råvarer. LCA-screeningen omfatter produktion af råvarer, produktion af færdigvare (rustbeskytter) og anvendelse af færdigvare (påføring af rustbeskytter). LCA-screeningen er foretaget i forbindelse med udviklingen af en rustbeskytter baseret på vegetabilske råvarer som beskrevet i afsnit 4.1 og 5.2. I forløbet med udvikling af den alternative rustbeskytter er der afprøvet en række forskellige sammensætninger, og der er ikke ved projektperiodens udløb fundet én sammensætning, som kan opfylde de tekniske krav til en rustbeskytter. Vurderingen er derfor gennemført på et produkt, der skønnes at være repræsentativt for rustbeskyttere baseret på vegetabilske råvarer. 6.2 Afgrænsning af vurderingen6.2.1 Funktionel enhedUdgangspunktet for en LCA-screening er definition af en funktionel enhed, og til denne vurdering er følgende funktionelle enhed valgt:
Behandling af 1 m2 overflade med rustbeskytter med en filmtykkelse på 50 µm Valget af funktionel enhed er baseret på anvendelse af traditionel rustbeskytter, hvor den ønskede effekt opnås ved en filmtykkelse på 50 µm. Forbrug af rustbeskytter til opfyldelse af den funktionelle enhed er vist i Tabel 6.1. For traditionelle opløsningsmiddelbaserede rustbeskyttere er pålægningen baseret på, at opløsningsmidlet fordamper, og efterlader binderen og de aktive stoffer, mens den alternative rustbeskytter er baseret på oxidativt tørrende bindemidler (ved kemisk reaktion mellem monomerer eller præpolymerer), hvor hele den påførte mængde i princippet bliver siddende på den behandlede flade. Det er antaget, at begge midler har den samme holdbarhed, dvs. at de kan beskytte overfladen i samme tidsrum, inden der skal foretages en genbehandling. Dette forhold vil være et emne for nærmere undersøgelse i det videre arbejde med at udvikle en vegetabilsk rustbeskytter. Sammensætningen af de vurderede produkter er vist i Tabel 6.2. De angivne procenter er gennemsnitlige indhold, der bruges som udgangspunkt for den sammenlignende vurdering. I de tilfælde, hvor der er angivet et interval, er der valgt værdier midt i intervallet, så der samlet opnås 100%. 6.2.2 SystemgrænserLivscyklusscreeningen af en alternativ og traditionel rustbeskytter omfatter følgende faser af livscyklus:
Rustbeskytteren vil sidde, hvor det er anbragt - f.eks. under biler etc. - indtil det er slidt af og erstattet af en ny belægning. Det betyder, at der ikke forekommer en decideret bortskaffelsesfase. Der er ikke foretaget en kortlægning og vurdering af, hvordan afvasket/-slidt rustbeskytter spredes i det ydre miljø. Flowdiagram for produktion af den alternative og den traditionelle rustbeskytter er vist i Figur 6.1 henholdsvis Figur 6.2.
6.2.3 Beskrivelse af livscyklusLivscyklus for de to produkttyper er kort beskrevet herunder. De kvantitative informationer, som er anvendt i denne vurdering, er præsenteret i oversigtsform i Tabel 6.3.
Udvinding af fossile råstoffer og fremstilling af råmaterialer De primære råstoffer er naturgas fra Nordsøen, råolie fra Nordsøen og andre lokaliteter. Naturgas og råolie indgår som energikilde såvel som "feedstock" ved produktion af basiskemikalier f.eks. napthta, monomerer og polymerer. Råvarer gennemgår en raffinering efterfulgt af crakning, hvorved der produceres f.eks. ethen, propen og buten mv. Disse monomerer polymeriseres til f.eks. polyethylen eller polypropylen, eller de reagerer videre til de ønskede monomerer er dannet. Forbrug af ekstern energi samt transportprocesser er inkluderet i opgørelserne fra APME.
Fremstilling af vegetabilske råvarer og råmaterialer herfra Transportprocesser er inkluderet i opgørelsen. Det drejer sig om transport af diverse råvarer fra forskellige lokaliteter i Europa til Danmark og transport af rapsfrø til oliemøllen.
Fremstilling af additiver
Naphtha
Voks, paraffinbaseret
6.2.3.1 Fremstilling af færdigvarer Færdigvarer fremstilles ved blanding af de indgående ingredienser. Energiforbruget hertil afhænger blandt andet af, hvorvidt opvarmning er nødvendig eller ej. Processerne er beskrevet herunder. Der er ikke indhentet specifikke oplysninger om energiforbrug i fremstillingsfasen. Energiforbrug til omrøring er estimeret på grundlag af en vurdering af forskellige malingsprodukter hos en dansk producentxxxiv; estimatet indeholder energiforbrug til omrøring såvel som ventilation. Energiforbruget til blanding er opgjort til 0,02-0,04 kWh/kg og energiforbruget til udsugning/ventilation ved fremstilling af opløsningsmiddelbaserede produkter er opgjort til 0,2 kWh/kg. Energiforbrug til opvarmning er estimeret under antagelse om, at de forskellige råvarer har en varmefylde på gennemsnitligt 2 kJ/kg oC; temperaturen på lagervarer antages at være 15 oC. Referenceprodukt
Alternativt produkt For begge de beskrevne alternativer indgår der voks, og ved fremstilling af prøvebatches har det været nødvendigt at opvarme 1. alternativ til omkring 90oC og 2. alternativ til omkring 60-70oC. Spild fra processerne antages at udgøre op til 1% i forbindelse med emballering og rengøring af blandetank.
6.2.3.2 Anvendelse af færdigvarer Rustbeskytter påføres normalt ved 2-4 bar. De alternative rustbeskyttere antages at blive påført ved samme tryk, idet et af kriterierne i udviklingsarbejdet var, at de alternative produkter skulle kunne påføres med samme udstyr, som anvendes til traditionel rustbeskytter. Viskositeten i de alternative produkter er lidt højere end i det traditionelle produkt, hvorfor 4 bar er anvendt i de videre beregninger. Spildet ved påføring antages at være det samme for det traditionelle produkt og for de alternative produkter, og det afhænger i høj grad af den person, der udfører processen. Det betyder, at det ikke er muligt at give generelle oplysninger om spild, men det antages at ligge i intervallet 10-25%. Erfaring viser, at der tabes ½-1 l ud af 6,5 l svarende til 8-16%.
6.2.3.3 Elektricitet og termisk energi / transportprocesser Ved fremskaffelse af råvarer / additiver til Danmark, blanding af færdigvarer og påføring af færdigvarer medgår der transportydelser og energi i form af elektricitet og procesenergi. Oplysninger om miljøbelastninger ved frembringelse af disse ydelser er baseret på energi- og transportscenarier opstillet i det danske emballagestudiexxxv. Det drejer sig om følgende ydelser:
Mængden af farligt affald produceret ved kraftvarmeproduktion og udvinding af let fuelolie er fundet at være for store, hvorfor de er reduceret med en faktor 1000 og mængden af industriaffald er reduceret med en faktor 10. Mængden af farligt affald og industriaffald produceret ved udvinding af naturgas er korrigeret efter diskussion med forfatteren. Til estimering af miljøbelastningerne fra lastbiltransport er scenariet dækkende tung og medium lastbil, landlig kørsel valgt som repræsentativ for den samlede transport med lastbil, og til estimering af miljøbelastningerne fra skibstransport er scenariet dækkende 2 takt, fuelolie drevet skib valgt som repræsentativ for skibstransport. 6.2.4 DatakilderLCA-screeningen er dels baseret på specifikke data, dels generiske data. For en række af de indgående råvarer har det ikke været muligt at finde generiske data, hvorfor der er anvendt informationer om produktion af tilsvarende råvarer. De anvendte datasæt er præsenteret i Tabel 6.3 med angivelse af datakvalitet, alder, geografisk område, reference og eventuelle kommentarer.
6.2.5 AllokeringI forbindelse med processer med flere output er der gennemført allokering af miljøbelastninger. Allokering er anvendt i følgende tilfælde:
Ved produktion af rapsolie fås samtidig rapskage, som kan afsættes som foderkage. Ved anvendelse af økonomisk allokering (2001-priser) er miljøpåvirkningerne fordelt mellem rapsolie og rapskage. Fordelingsnøglen er opgjort således, at 57% af miljøbelastningerne tilskrives rapsolie og 43% tilskrives rapskage. 6.2.6 MiljøvurderingVurdering af de potentielle miljøeffekter ved produktion og anvendelse af rustbeskytter udføres ved anvendelse af UMIP-metoden. Følgende miljøeffekter medtages i vurderingen:
Endvidere er arbejdsmiljøforholdene ved anvendelse af traditionel såvel som vegetabilskbaseret rustbeskytter beskrevet og vurderet. 6.2.7 Begrænsninger / udeladelserBegrænsninger og udeladelser i vurderingen er gennemgået herunder:
6.3 Opgørelse af miljøbelastninger6.3.1 Blanding af råvarerEnergiforbruget ved fremstilling af traditionel og alternativ rustbeskytter er opgjort i Tabel 6.5. Energiforbruget til opvarmning er estimeret ud fra en antagelse om en gennemsnitlig varmefylde for råvarerne på 2 kJ/kg oC. Emissionen af flygtige organiske forbindelser fra blanding af den traditionelle rustbeskytter er ikke kendt, men som et worst case estimat - baseret på produktion af opløsningsmiddelbaseret maling34- antages emissionen at være 6% af den indgående mængde. Emissionen angives at være nmVOC (flygtige organiske forbindelser undtagen methan). Fordampning og emission fra fremstilling af de alternative rustbeskyttere antages at være forsvindende. 6.3.2 Påføring af rustbeskytterI en opgørelse af energiforbrug ved anvendelse af opløsningsmiddelbaseret maling34 er energiforbruget til sprøjtning estimeret til 0,129 kWh/kg og energiforbruget til udsugning estimeret til 0,97 kWh/ton. Disse værdier antages at være repræsentative for påføring af rustbeskytter og under forudsætning af, at det kun anvendes udsugning ved påføring af traditionel rustbeskytter. 6.3.3 TransportTransportbehovet for de forskellige undervognsbehandlingsmidler er opgjort i Tabel 6.6, Tabel 6.7 og Tabel 6.8. Transportbehovet er opgjort ud fra en antagelse om, hvor de forskellige råvarer er produceret. 6.4 Vurdering af potentielle miljøeffekterDe potentielle miljøeffekter ved fremstilling af traditionel rustbeskytter og alternative formuleringer af rustbeskyttere baseret på vegetabilske råvarer er sammenlignet ved følgende parametre: Herudover er ressourcer, affald samt betydningen for arbejdsmiljøet diskuteret. De samlede miljøbelastninger er vist i Tabel 6.9. Tabellen viser, at den traditionelle rustbeskytter udviser den største potentielle effekt hvad angår drivhuseffekt, fotokemisk ozondannelse (smog) og human toksicitet, mens alternativ 1 udviser den største potentielle effekt hvad angår forsuring og næringssaltbelastning. Parametrene er præsenteret enkeltvis fordelt på råvareproduktion, fremstilling af produkt og påføring af produkt herunder. For alle potentielle miljøeffekter gælder, at transport ikke giver noget nævneværdigt bidrag til den samlede miljøeffekt. Normaliserede miljøeffekter er vist i Tabel 6.10 og illustreret i Figur 6.3. Ved normalisering relateres hver enkelt miljøeffekt til den årlige belastning per person inden for et nærmere defineret område (for drivhuseffekt er normaliseringsreference dækkende hele verden anvendt og for de øvrige effekter er normaliseringsreferencer dækkende Europa (EU-15) anvendt). Det betyder, at den normaliserede effekt kan udtrykkes som personækvivalent, hvorved størrelsesordenen på det enkelte parametre bliver sammenlignelig. Tabellen og figuren viser, at de væsentligste miljøeffekter er fotokemisk ozondannelse og human toksicitet for den traditionelle rustbeskytter. Denne sammenligning på tværs af miljøeffekter skal dog tages med forbehold, idet især bestemmelse af effektpotentialet for human toksicitet er behæftet med en væsentlig usikkerhed. 6.4.1 DrivhuseffektDen potentielle drivhuseffekt for det traditionelle produkt og de to alternativer er præsenteret i Figur 6.4. Den traditionelle rustbeskytter udviser den største potentielle drivhuseffekt, og det er i faserne råvareproduktion og påføring de største bidrag forekommer. Bidraget fra råvareproduktionen kan primært tilskrives energirelaterede emissioner, mens bidraget fra påføring (og blanding) dels kan tilskrives energirelaterede emissioner, dels emissionen af organisk opløsningsmiddel. Det er antaget at 100% af den afgivne mængde emitteres til det ydre miljø, og det drejer sig om 6% af den tilsatte mængde ved blandingen og de totale mængder i det færdige produkt, idet opløsningsmidlet fordamper efter påføring og efterlader en film på den behandlede overflade. For de to alternativer forekommer det største bidrag til drivhuseffekten i fasen råvareproduktion. Her giver korrosionsinhibitor (alternativ 1) og sikkativ (alternativ 1 og 2) væsentlige bidrag. I følsomhedsanalysen (afsnit 6.4.9) er betydningen af en fordobling af det estimerede energiforbrug til fremstilling af de to råvarer diskuteret. 6.4.2 ForsuringDen potentielle forsuring for det traditionelle produkt og de to alternativer er præsenteret i Figur 6.5. Forsuring er ofte knyttet til energirelaterede emissioner, men i dette tilfælde ses det største bidrag til forsuring at forekomme i fasen råvareproduktion. Det store bidrag kan forklares ved afdampning af ammoniak samt udvaskning af ammonium og nitrat fra produktion af rapsfrø. 6.4.3 NæringssaltbelastningDen potentielle næringssaltbelastning for det traditionelle produkt og de to alternativer er præsenteret i Figur 6.6. De to alternativer udviser langt det største bidrag til næringssaltbelastninger, og som for forsuring kan det forklares ved afdampning af ammoniak og dinitrogenoxid samt udvaskning af ammonium, nitrat og total-N og total-P fra dyrkning af raps. 6.4.4 Fotokemisk ozondannelseDen potentielle fotokemiske ozondannelse for det traditionelle produkt og de to alternativer er præsenteret i Figur 6.7. Fotokemisk ozondannelse er knyttet til emission af flygtige organiske stoffer (VOC), og figuren viser et bidrag fra blanding og påføring af traditionel rustbeskytter. Bidraget kan i overvejende grad tilskrives emissionen af organisk opløsningsmiddel, hvoraf der emitteres 6% af den tilsatte mængde under blandingen og 100% af indholdet af organisk opløsningsmiddel i det færdige produkt emitteres. 6.4.5 Human toksicitetDen potentielle humane toksicitet for det traditionelle produkt og de to alternativer er præsenteret i Figur 6.8 Humantoksiske effekter er knyttet til en lang række stoffer, som kan være energi- som procesrelaterede emissioner. Den største potentielle effekt udviser den traditionelle rustbeskytter, og da de største bidrag forekommer ved blanding og under påføring kan bidraget tilskrives emissionen af flygtige organiske opløsningsmidler. 6.4.6 ArbejdsmiljøArbejdsmiljøproblemer knyttet til produktion og anvendelse af rustbeskytter kan primært tilskrives anvendelse af kemiske stoffer. Der er ikke i forbindelse med screeningen indhentet oplysninger om arbejdsmiljøforhold fra producenter af de indgående råvarer. Råvareproduktion og fremstilling af rustbeskytter foregår formodentlig i lukkede systemer, hvorfor arbejdsmiljøproblemer knyttet hertil vil være begrænsede. Her vil udelukkende blive omtalt problemer ved håndtering og påføring af rustbeskytter. Eksponeringen kan forekomme ved kontakt med produkterne, ved indånding af dampe eller aerosoler. For traditionel rustbeskytter vil der kunne forekomme udsættelse ved kontakt såvel som ved indånding af aerosoler og dampe, mens der for vegetabilskbaseret rustbeskytter vil kunne forekomme udsættelse ved kontakt og ved indånding af aerosoler. De potentielle effekter ved udsættelse for indholdsstoffer i rustbeskytter baseret på vegetabilske råvarer er vist for de indgående råvarer i afsnit 4. Råvarerne, der indgår i referenceproduktet, er ikke vurderet i forbindelse med miljø- og sundhedsscreeningen af potentielle råvarer. Det indeholder ifølge sikkerhedsdatabladet dearomatiseret mineralsk terpentin (Xn; R22) og 2-buthoxyethanol (Xn; R20/21/22, 37) samt andre stoffer, der ikke har indflydelse på produktets klassificering (stoffer der er enten ikke-klassificerede eller som forekommer i en koncentration, der gør at de ikke bidrager til produktets klassificering). De klassificerede stoffer vil udgøre en potentiel risiko ved såvel kontakt som indånding af aerosoler og dampe. Råvarer, der indgår i de vegetabilsk baserede rustbeskyttere, er ikke udspecificeret, men udelukkende angivet ved råvaretype. Inden for de forskellige funktionelle grupper er de kritiske råvarer linolie (potentiel allergen), og cobaltholdige sikkativer (hudirriterende/potentielt kræftfremkaldende). Disse råvarer vil kunne give problemer ved såvel kontakt som ved indånding af aerosoler. Samlet set vurderes påføring af de vegetabilsk baserede rustbeskyttere at give anledning til mindre risiko end den traditionelle rustbeskytter, idet de farlige stoffer forekommer i lave koncentrationer i vegetabilskbaseret rustbeskytter - med mindre linolie anvendes som basisolie. Korrosionsinhibitorerne forekommer i en koncentration på op til 15% (op til 45% for en ikke-problematisk korrosionsinhibitor). Sikkativerne forekommer som en blanding af forskellige organiske metalsalte opløst i f.eks. naphtha i op til 2,5% hvilket betyder, at indholdet af f.eks. cobaltbis(2ethylhexanoat) vil være under 1%. De organiske opløsningsmidler i den traditionelle rustbeskytter udgør op til 50%, som fordamper ved påføringen. 6.4.7 RessourcerRessourceforbruget er opgjort som brunkul, kul, olie, naturgas og uspecificeret biobrændsel; se Tabel 6.11. Hertil kommer forbrug af rapsfrø til produktion af rapsolie, men denne ressource genereres i første fase af livsforløbet ved input af gødning, pesticider og markarbejde, hvorfor mængden ikke indgår i opgørelsen som ressource. Forbruget af brunkul og kul er primært knyttet til fremstilling af el (europæisk), mens forbruget af olie primært er knyttet til fremstilling af råvarer i form af opløsningsmidler og basisolier. Det største forbrug af brunkul og kul ses for alternativ 1 og den traditionelle rustbeskytter, mens det største forbrug af olie ses for den traditionelle rustbeskytter og alternativ 2. 6.4.8 AffaldDen producerede mængde affald er opgjort som farligt affald, industri- og mineralsk affald samt volumenaffald for råvareproduktion, produktion af færdigvare samt anvendelse af rustbeskytteren (påføring); se Tabel 6.12. For de tre typer af affald er det fremstilling og anvendelse af traditionel rustbeskytter, der giver anledning til den største mængde affald per funktionel enhed. Ud over de i tabellen angivne mængder forekommer der affald ved påføring. Ved påføring af traditionel rustbeskytter (behandling af en bil) forekommer der et spild på ½-1 l ud af 6,5 l svarende til 8-16%. Spildet er afdryp, og mængden afhænger af mekanikerens rutine. Spildet kan angiveligt regenereres, men det vil ofte være forurenet med snavs m.v. fra bilen, hvorfor regenerering ikke er hyppigt forekommende. Der er ikke erfaringer med påføring af de alternative rustbeskyttere, hvorfor det antages at spildet udgør samme andel. Der anvendes imidlertid mindre mængde rustbeskytter per areal, hvorved den dannede mængde affald vil blive tilsvarende mindre. Spildet fra behandlingen vil være at regne som farligt affald. 6.4.9 FølsomhedsanalyseDer er gennemført følsomhedsanalyse på følgende parametre:
Resultaterne af følsomhedsanalysen på energiforbrug til fremstilling af ukendte stoffer er vist i Tabel 6.13. Tabellen viser, at det er de energirelaterede effekter (drivhuseffekt og forsuring), der ændrer sig, hvilket er helt i overensstemmelse med, at det er energiforbrug til produktion af visse råvarer, der er ændret. Den største reduktion ses ved alternativ 1, som og har det højeste indhold af korrosionsinhibitor/sikkativ. Ændringen har således ingen indflydelse på det overordnede resultat. 6.5 Fortolkning af resultaterneVurderingen af de enkelte miljøeffekter viser, at den traditionelle rustbeskytter udviser størst potentiale for drivhuseffekt, fotokemisk ozondannelse og human toksicitet, mens de alternative rustbeskyttere udviser størst potentiale for forsuring og næringssaltbelastning. For den traditionelle rustbeskytter kan potentialet forklares ved bidrag fra emission af organiske opløsningsmidler (VOC), mens potentialet for de alternative rustbeskyttere kan forklares ved fremstilling af rapsolie, og det største potentiale ses for produktet med det største indhold af rapsolie. De vegetabilsk baserede rustbeskyttere vurderes at give anledning til færre potentielle arbejdsmiljøproblemer, idet udsættelse i overvejende grad er begrænset til kontakt og indånding af aerosoler, mens den traditionelle rustbeskytter giver mulighed for udsættelse ved kontakt samt ved indånding af aerosoler og dampe. Den traditionelle rustbeskytter indeholder endvidere en større andel farlige stoffer, som f.eks. resulterer i afdampning af halvdelen af den tilførte mængde i form af opløsningsmidler. Følsomhedsanalysen på det estimerede energiforbrug til fremstilling af ikke kendte råvarer viser, at en fordobling af energiforbruget (som er estimeret ud fra en worst case betragtning) ikke ændrer det overordnede resultat af vurderingen.I |
