Miljønyt, 77 – Påvirkningskategorier, normalisering og vægtning i LCA

Påvirkningskategorier, normalisering og vægtning i LCA

1 Introduktion

Denne vejledning fokuserer på de valgfri trin i LCA, normalisering og vægtning. Normalisering er en del af UMIP-metoden, som bruges til at sammenligne resultater (f.eks. klimaforandring) med velkendte tal, således at der opnås et indtryk af resultaternes størrelsesorden. Vægtning har til formål at rangere forskellige påvirkningskategorier mod hinanden for at afgøre deres vigtighed i forhold til politiske målsætninger.

Den nærværende vejledning præsenterer en opdatering og udvidelse af den oprindelige UMIP-metode i relation til normalisering og vægtning. Desuden fokuserer vejledningen på valg af påvirkningskategorier og valg af normaliseringsreferencer.

Det skal også nævnes her, at en parallel metode er blevet udvikling i et andet underprojekt i det danske LCA-metode og Konsensusprojekt. Denne metode kaldes UMIP 2000 og bruger sted-differentieret karakterisering og normalisering.

1.1 Normalisering, vægtning og standardisering

I den internationale standardiseringsorganisation, ISO, er der blevet udviklet og godkendt et antal standarder vedrørende LCA. En af disse standarder, ISO 14042, Vurdering af Miljøpåvirkninger i Livscyklus (Life Cycle Impact Assessment – LCIA) vedrører emnet normalisering (beregning af størrelsesordnen på kategoriindikatorernes resultater) og vægtning (bestemmelse og beregning af forskellige påvirkningskategorier og ressourceforbrug således at deres relative vigtighed afspejles). Dette er baseret på værdivalg.

Ifølge ISO 14042 inkluderer vurdering af miljøpåvirkninger i livscyklus adskillige trin fra kortlægning til fortolkning:

Klassificering, hvor påvirkningskategorierne bliver defineret og udvekslingerne relateret til forskellige påvirkningskategorier i henhold til deres evne til at bidrage til de definerede problemområder.

Beregning af resultater for kategoriindikatorerne (karakterisering). Her omregnes kortlægningsresultaterne til fælles enheder, hvorefter de kan summeres indenfor de enkelte påvirkningskategorier. Resultatet er et numerisk indikatorresultat for hver af påvirkningskategorier, og tilsammen giver indikatorresultaterne en profil for produktsystemets miljøpåvirkninger.

Beregning af kategoriindikatorernes relative andel i forhold til en referenceværdi (normalisering). Ved denne beregning kan de forskellige påvirkningspotentialer og ressourceforbrug udtrykkes på en fælles skala, som gør det muligt at sammenligne på tværs af påvirkningskategorier.

Indikatorresultater eller normaliserede resultater konverteres ved brug af numeriske faktorer (vægtning). Vægtningsfaktorer er tildelt de forskellige påvirkningskategorier og ressourcer, så deres relative vigtighed afspejles i overensstemmelse med studiets målsætning

Fortolkning, hvor følsomheds- og usikkerhedsanalyser anvendes til at fortolke resultaterne af vurderingen i forhold til undersøgelsens formål og omfang. Herved bliver det muligt at give de endelige konklusioner og anbefalinger.

I vurdering af miljøpåvirkninger i livscyklus er de to første trin: klassificering og karakterisering obligatoriske, mens normalisering og vægtning er valgfrie.

1.1.1 UMIP i forhold til ISO

UMIP i forhold til ISO tilbyder to identifikationsmåder af kategoriindikatorernes relative andel i forhold til referenceværdier (normalisering i ISO-terminologi). Den ene identificerer den relative andel i forhold til nutidige værdier. Den anden identificerer kategoriindikatorernes relative andel i forhold til fremtidige værdier. I den oprindelige UMIP 1997 kaldes disse henholdsvis normalisering og vægtning. For at undgå forvirring bruges terminologien fra UMIP 1997 også i denne opdatering. Det anbefales dog at bruge ISO-formuleringen, når der skal præsenteres resultater fra LCA-arbejde.

1.2 Konceptet for normalisering og vægtning i UMIP

Grundlæggende tager denne vejledning udgangspunkt i den tekniske rapport (Stranddorf et al, 2005). Denne inkluderer yderligere udvikling og udvidelse af normaliseringsreferencer sammenlignet med den originale UMIP97-metode, som forklaret i Wenzel et al. (1997) og Hauschild and Wenzel (1998). I UMIP er konceptet omkring personækvivalent sammen med normalisering udviklet. Dette bruges også i vægtningsprocessen. Koncepterne for normalisering, personækvivalent og vægtning er forklaret nedenfor.

Såvel i UMIP som i ISO-standarderne er normaliseringens generelle fordel en øget mulighed for fortolkning af indikatorresultater som sammenlignes med hinanden. Desuden giver normaliseringen også mulighed for kontrol, da den afdækker ekstreme indikatorresultater. Sluttelig er normalisering en forberedende del til vægtningen.

Normaliseringens målsætning er at omforme kategoriindikatorernes resultater til en fælles reference, så det bliver muligt at sammenligne forskellige miljøpåvirkninger.

Det er en integreret del af UMIP, at påvirkningerne er sammenfattet for det område, der reelt bidrager til den gældende miljøtilstand, som den opleves. For globale påvirkninger er der ikke nogen forskel på, hvor de miljømæssige ændringer optræder. Men for regionale og lokale påvirkninger er det kun ændringer, som sker inden for de pågældende regioner eller lokale områder, der bidrager til den nuværende og fremtidige tilstand i miljøet der. På grund af denne betragtning bør den ideelle normalisering og efterfølgende vægtning udføres med normaliseringsreferencer og vægtningsfaktorer, som for hver enkel emission er repræsentativ for den region, hvor emissionerne finder sted. I den originale UMIP 1997 er data for de globale påvirkninger tilgængelige, mens data for regionale påvirkninger generelt ikke er tilgængelige. I stedet bruger UMIP danske normaliseringsreferencer som normalværdier for regionale og lokale påvirkninger.

I forhold til UMIP97 er det valgt at betragte human toksicitet og økotoksicitet som primært værende en regional påvirkning, med den samme normaliseringsreference for alle EU-15 lande. Det er dog også muligt at anvende den opdaterede danske normaliseringsreference, f. eks. ved en vurdering af specifikke danske produkt(system)er, eller som led i en følsomhedsanalyse. Den samme mulighed findes også for de øvrige EU-15 lande. På grund af mangel på data er der ikke blevet udviklet regionale normaliseringsreferencer for andre regioner såsom Centralafrika og Mellemøsten. Ved forsuring er tilvejebragt normaliseringsreferencer for de individuelle lande inden for EU-15. Disse normaliseringsreferencer er angivet i (Stranddorf et al. 2005).

En anderledes fremgangsmåde er inkluderet i et parallelt projekt inden for LCA-metode og Konsensusprojektet, sted-karakterisering (Hauschild & Potting, 2005). Den nuværende vejledning diskuterer ikke argumenter for og imod nogle af metoderne, men giver kun en opdatering af den originale UMIP97-metode med hensyn til normalisering og vægtning.

Dette projekt har givet et stort antal normaliseringsreferencer for EU-15 landene, men der er stadig et betydeligt arbejde, som skal laves, før den ultimative målsætning, dvs. normaliseringsreferencer for alle relevante regioner i verden, kan nås.

1.2.1 Person-ækvivalenten

Den globale påvirkning vil altid være meget større end påvirkningen fra en bestemt region, uanset hvilken type effekt påvirkningen giver. Brug af globale påvirkninger som normaliseringsreference for de globale påvirkningskategorier, og regionale påvirkninger for de regionale og lokale påvirkningskategorier vil give en ubalance i normaliseringen, hvis der ikke tages hensyn til antallet af personer, der bidrager. Det vil resultere i at globale påvirkninger fra produktsystemet vil forekomme meget mindre end de andre påvirkninger, fordi de sammenlignes med befolkningens aktivitet i hele verden, mens andre kun sammenlignes med f.eks. aktiviteten hos Europas befolkning.

For at rette op på denne skævhed og sikre, at mængden af normaliseringsreferencer udgør en fælles målestok for alle påvirkningskategorier, er normaliserings-referencerne udregnet som baggrundspåvirkningen pr. person over en periode på et år, i det område

som påvirkningen er udregnet for. Det gælder uanset om de er globale eller regionale. Dette giver normaliseringsreferencerne enheden ”påvirkningspotentiale pr. person pr. år” for hver enkel påvirkningskategori.

Således udtrykkes påvirkningspotentialerne, når de er normaliserede, i person-ækvivalenter. Dvs. at de udtrykkes som brøkdele af bidraget til påvirkningen, som kommer fra en gennemsnitsperson i det berørte område.

1.2.2 Normalisering

Normaliseringsreferencer er fastsat for Danmark, Europa (EU-15) og hele verden. For det relevante område er der blevet etableret emissionsundersøgelser, som bidrager til de forskellige påvirkningskategorier. Normaliseringsreferencerne er udregnet på basis af UMIP (Wenzel et al. 1997).

hvor:
m_i er udsendt mængde af stof i
EF_i er karakteriseringsfaktor for stof i
N er antallet af personer i det betragtede område

Dvs. for hvert stof, der bidrager til påvirkningskategorien, ganges den udsendte mængde med karakteriseringsfaktoren for det specifikke stof. Dermed fremkommer den mulige påvirkning, som er forårsaget af det specifikke stof. De mulige påvirkninger fra alle bidragende stoffer er lagt sammen og til sidst divideret med antallet af personer i det betragtede område.

Tallene, der bruges til normalisering i UMIP-metoden, er de potentielle påvirkninger forårsaget pr. person i et defineret geografisk område, dvs. potentiel drivhuseffekt pr. person pr. år. 1994 er blevet valgt som referenceår. De faktuelle normaliseringsreferencer er generelt udtrykt som ækvivalenter, dvs. kg CO₂-eq./person/år, med human toksicitet og økotoksicitet som undtagelser fra dette. Når den potentielle miljøpåvirkning er normaliseret, udtrykkes den i personækvivalenter (f.eks. PEW94 eller PE_EU94) – dvs. relativ til det årlige bidrag til effekten fra en person i det berørte område. Indekset i enheden udtrykker, at referenceregionen for normaliseringen er enten verdenen eller EU, og referenceåret er 1994.

Principielt tillader normaliseringsmetoden, at forskellige påvirkningskategorier bliver sammenlignet med hinanden. Det nærværende studie har udviklet normaliseringsreferencer for Danmark, Europa (EU-15) og hele verden og giver dermed mulighed for en mere alsidig påvirkningsvurdering.

1.2.3 Vægtning

Tallene, der bruges til vægtning i UMIP-metoden, er baseret på de politiske målsætninger for de enkelte stoffer, der bidrager til den relevante påvirkningskategori. 2004 er blevet valgt som målsætningsåret. Vægtningsfaktorerne er dimensionsløse og relateret til de ovenfor nævnte normaliseringsreferencer med hensyn til det dækkede, geografiske område. Det nærværende studie præsenterer vægtningsfaktorer for Danmark, Europa (EU-15) og hele verden.

Proceduren for at anvende og bruge vægtning i dette projekt består af følgende trin:

Bestemmelse af den faktiske emission i referenceåret
Bestemmelse af målsatte emissioner i målsætningsåret
Beregning af vægtningsfaktor

I dette projekt er 1994 blevet valgt som referenceår og 2004 som målsætningsår. Vægtningsfaktoren (WF) for påvirkningskategori x på en given geografisk skala kan således defineres som følger:

Da de faktuelle politiske målsætninger for reduktion af visse forureningskilder i de forskellige lande sjældent er relateret til målsætningsåret i dette projekt, har det været nødvendigt at interpolere og ekstrapolere dataene, således at vægtningsfaktorerne for alle effektkategorier relaterer til år 2004. Denne interpolation er gjort lineært.

Enheden for vægtede påvirkningspotentialer er den målsatte personækvivalent - PETWEU2004 – der udtrykker miljøpåvirkningen fra en gennemsnitsborger ifølge de politiske målsætninger for hver af påvirkningskategorierne i året 2004. Indekset udtrykker, at referenceregionen for vægtningen og den underliggende normalisering enten er verden (W) eller EU (EU), og at målsætningsåret, der er brugt til vægtningen, er 2004.

På linie med tankegangen, som er anvendt i standarden ISO 14042 vedr. vurderingen af miljøpåvirkninger i livscyklus, kan vægtningen i UMIP97, der bruger politiske målsætninger til at udlede vægtningsfaktorer, ses som en normalisering. Her er påvirkningsniveauet i den politiske målsætning brugt som en normaliseringsreference, der repræsenterer de mulige miljøpåvirkninger i fremtiden – en forudsigelse om hvad baggrundspåvirkningen vil være i 2004. I ISO TR14047, som illustrerer brugen af ISO 14042, præsenterer et eksempel denne fortolkning, som betyder, at brugen af UMIP-standardvægtningsfaktorer er acceptabel i henhold til ISO 14042. Det gælder også i sammenlignende påstande, der offentliggøres, hvor vægtning ikke er tilladt ifølge ISO 14042.

1.2.4 Referenceår

I den originale UMIP97 blev 1990 brugt som referenceår for normaliseringen, mens 1990 og 2000 blev valgt som reference- og målsætningsår for vægtningen. I denne opdatering er 1994 henholdsvis 2004 blevet valgt som nye referenceår og målsætningsår for normaliseringsreferencer og vægtningsfaktorer. Grunden til at vælge 1994 som referenceår har været relativt let tilgængelighed af datakompilationer for de fleste lande, der er inkluderede i EU-15 normaliseringsreferencen. I den senere tid er tilgængeligheden af emissionsdata steget markant, f.eks. ved adgang til databaser via Internettet, og forsinkelsen, der er forårsaget af central dataindsamling, kan forventes at blive reduceret i fremtiden. Derfor kan den fremtidige opdatering forventes at blive hurtigere med referenceårene tættere på det aktuelle år.

1.3 Formål med vejledningen

Formålet med vejledningen er at sørge for vejledning ved valg af påvirkningskategorier i LCA.

Baseret på en omfattende liste i den tekniske rapport giver vejledningen en liste over de mest almindeligt brugte påvirkningskategorier. I tillæg til listen præsenteres generelle betragtninger vedrørende kvantitativ og kvalitativ vurdering af påvirkningskategorier. Desuden er formålet med vejledningen at:

præsentere de opdaterede normaliseringsreferencer, der relaterer til 1994
vejlede om hvornår man skal bruge hvilken normaliseringsreferencer
præsentere de opdaterede vægtningsfaktorer, der relaterer til 2004
vejlede om hvordan man skal bruge vægtningsfaktorerne

Princippet med normalisering er – som nævnt ovenfor – at globale påvirkninger normaliseres globalt, regionale påvirkninger regionalt, og lokale påvirkning normaliseres regionalt eller nationalt. De nye normaliseringsreferencer inkluderer normaliseringsreferencer på både regionalt og lokalt niveau for de relevante påvirkningskategorier. Derfor giver vejledningen også anbefalinger om, hvornår man skal anvende de forskellige normaliseringsreferencer.

1.4 Hvordan læses vejledningen

Kapitel 2 fokuserer på en omfattende liste med påvirkningskategorier, som skal inkluderes i LCA. I kapitlet præsenteres listen samt overvejelser omkring hvilke påvirkningskategorier, man skal vælge eller udelade.

Kapitel 3 præsenterer de opdaterede og udvidede normaliseringsreferencer, og det handler om anvendelsen af disse normaliseringsreferencer. Principperne i vægtning og en liste med opdaterede vægtningsfaktorer præsenteres også.

Kapitel 4 til 10 handler om de påvirkningskategorier, der er udviklet opdaterede normaliseringsreferencer for. Alle kapitler er strukturerede på samme måde. Hvert kapitel begynder med en kort præsentation af miljøproblemet, og hvilke mulige påvirkninger problemet har. Bidragene fra forskellige stoffer til påvirkningskategorien er oplistet i en tabel. Efterfølgende er beskrevet, hvordan normaliseringsreferencen for den specifikke påvirkningskategori er udformet. Tilsvarende er proceduren for vægtningsfaktoren inkluderet. I kapitlet om klimaforandring (Kapitel 4) demonstreres en detaljeret beskrivelse af trinene i beregningen.

Anbefalinger om brugen af normaliseringsreferencerne præsenteres, og for at illustrere anvendeligheden af de nye normaliseringsreferencer bruges et fælles fiktivt eksempel i vejledningen. Et helt eksempel er vist i Kapitel 11. I hvert kapitel angående påvirkningskategorierne bringes den relevante del af eksemplet.

For hver påvirkningskategori afsluttes kapitlet med et afsnit om yderligere litteratur.

1.5 Referencer

Hauschild, M. & Potting, J. 2005. Stedafhængig variation i miljøvurderingen i LCA - UMIP 2003 metoden. Miljønyt nr. 79, 2005. Miljøstyrelsen.

Hauschild, M. & Wenzel, H. 1998, Environmental Assessment of Products. Volume 2 - Scientific background. First edition. Chapman & Hall, London.

ISO TR 14047. Illustrative examples on how to apply ISO 14042 – Life cycle assessment – Life cycle impact assessment. International Organisation of Standardisation, Paris.

Stranddorf, H.K., Hoffmann, L. & Schmidt, A. 2005. Update on impact categories, normalisation and weighting in LCA. Environmental Project no. 995, Danish EPA, 2005.

Wenzel, H., Hauschild, M. & Alting, L. 1997. Environmental Assessment of Products.Volume 1 - Methodology,Tools and Case Studies in Product Development. First edition. Chapman & Hall, London.