Normaliserede ressourceforbrug og miljøeffektpotentialer for aluminiummotoren (excl. brug) produceret af henholdsvis sekundær- og primær-aluminium. Bemærk at forbruget af bauxit er uden for skala.

Af figur 3.11, der viser normaliserede ressourceforbrug og miljøeffektpotentialer for aluminiumsmotoren produceret af hhv. sekundær- og primær-materiale ses det, at der med den benyttede allokeringsmodel ikke kan siges at være afgørende forskel mellem de to alternativer.

3.2.4 Sammenligning af alternativer

Af figur 3.12, der viser de vægtede ressourceforbrug for det totale livsforløb for de to alternativer, ses det, at det vægtede forbrug af bauxit er meget større end det vægtede forbrug af jern. Dette skyldes primært at forbruget af jern generelt er større, hvilket indebærer af normaliseringsreferencen for jern er større. Normaliseringsreferencerne er således 3,4 og 100 kg/pers./år for hhv. aluminium og jern. For både jern og aluminium er forsyningshorisonten relativt lang og vægtningsfaktorer vægtningsfaktorerne er henh. 0,009 og 0,005 pr. år.

Til gengæld er det vægtede forbrug af olie (først og fremmest D -forbrugsfasen) af stålmotoren af samme størrelsesorden, som det vægtede forbrug af bauxit. Ressourceprofilerne viser således ikke klart at den ene løsning er bedre end den anden.

Vægtede miljøeffektpotentialer for de to alternativer.

For de vægtede bidrag til miljøeffekter er det stålløsningen, der dominerer i alle effekter, bortset fra toksicitet. Effekterne for toksicitet er dog betydeligt lavere end en række af de andre effekter, og set over hele profilet er de samlede miljøeffekter af aluminiummotoren langt mindre end stålmotoren.

3.2.5 Fortolkning og konklusioner

De gennemførte beregninger indikerer, at der kan opnås store miljømæssige besparelser ved en reduktion af vægten af en bil med brug af aluminium. Det større vægtede ressourceforbrug ved aluminiumløsningen vurderes ikke at være så markant, at det alene taler imod en aluminiumløsning.

Forudsætningen er imidlertid, at materialerne efter brug bortskaffes til genbrug. I det gennemregnede eksempel er der regnet med en genanvendelsesprocent på 85%, hvilket relativt nemt skulle kunne opnås. I et effektivt genanvendelseskredsløb må det forventes, at det er muligt at opnå en genanvendelsesgrad på 90-95%, hvilket vil indebære at aluminiumløsningen vil stå som den klart bedste løsning sammenlignet med stålløsningen. Det bemærkes, at ved så høje genanvendelsesrater vil andre forudsætninger om lødighedstab eller metodevalg (jf. afs. 2.6.3) ikke ændre væsentligt på beregningsresultatet.

En forbedret energiudnyttelse i motoren (flere km pr liter) vil naturligvis være en fordel i forhold til begge løsninger, men en forbedret energiudnyttelse vil også forskyde vægtforholdet mellem de to løsninger over mod stålløsningen som den ressourcemæssigt bedste.

Beregningerne er gennemført under forudsætning af, at bilen kører 300.000 km. Hvis det i stedet antages, at bilen kun kører 150.000 km er forskellene mellem de to løsninger mindre markante, men aluminiummotoren vil stadig have de laveste miljøeffektpotentialer.

Da det primært er effekterne af brugsfasen, som er relativt præcist bestemt, som slår igennem for stålløsningen, vurderes det, at en revurdering af processerne produktion og bortskaffelse af stål næppe vil give et markant anderledes resultat.

Det kan med en vis ret siges, at denne vurdering blot bekræfter den erfaring, at energiforbruget i brugsfasen er afgørende for transportmidler, hvilket betyder , at den vægtbesparelse, der er knyttet til aluminium fremfor stål, gør at aluminium til transportmidler miljømæssigt er et mere velegnet materiale end stål.

3.3 Vejinventar

3.3.1 Målsætning

I det følgende vil der på screeningsniveau blive gennemført en sammenlignende livscyklusvurdering af to løsninger til standere til vejinventar. Som eksempel er valgt standere til et pilehenvisningsskilt.

I den nuværende løsning anvendes en bøjle af galvaniseret stål. Alternativt kan anvendes aluminium, som med de rigtige legeringer kan opnå en tilfredsstillende styrke. Fordelen ved at anvende aluminium vil være, at man undgår tab af zink og andre tungmetaller til omgivelserne, undgår galvaniseringsprocesser, at standerne kan holde længere uden vedligeholdelse og at den samlede løsning vil være lettere. Dette skal opvejes mod de betydelige miljøpåvirkninger ved produktion af aluminium. Formålet med screeningen er at undersøge om fordelene ved at anvende aluminium er markant større end ulemperne, og pege på faktorer, der har væsentlig indflydelse på sammenligningen mellem de to undersøgte løsninger.

Der anvendes store mængder galvaniseret stål til vejinventar og andre udendørsformål, og der vil potentielt i fremtiden være en mulighed for en væsentlig stigning i aluminiumforbruget til disse formål. Overvejelserne i forbindelse med den undersøgte stander vil således også kunne belyse problemstillingen i forhold til andre typer vejinventar.

3.3.2 Systembeskrivelse

Funktionel enhed

Den funktionelle enhed er:

En stander til et pilehenvisningsskilt med en tavle på 33 x 150 cm. Standeren skal holde i 30år.

Den funktionelle enhed omfatter således ikke hele pilehenvisningsskiltet. På standeren monteres en tavle, hvorpå der påklæbes en plastfolie med den relevante pilehenvisning.

Vurderingsparametre

Livsforløbet vil blive vurderet ifølge retningslinierne fra UMIP.

Levetid

Den begrænsende faktor for levetiden af et pilehenvisningsskilt er normalt den plastfolie, der påklæbes tavlen. Denne plastfolie er lysfølsom og antages at være brugbar i 30 år, hvilket antages også at være standerens levetid, da man i praksis udskifter hele skiltet, hvilket beror på, at levetiden for den traditionelle løsning med varmgalvaniseret stålbøjle tillige er begrænset af korrosion.

Det er sandsynligt, at en aluminiumsbøjle er mindre udsat for korrosion end en varmgalvaniseret stålbøjle (afhænger bl.a. af i hvilket omfang aluminiumsbøjlen er udsat for vejsalt). Dette betyder, at det med en aluminiumsløsning er muligt, at der i mange tilfælde kun er behov for at udskifte tavlen og ikke selve bøjlen.

I betragtning af den lange levetid og de mange forhold, der kan påvirke levetiden er dog her valgt at antage samme levetid (30 år) for de to løsninger.

D -vurdering

I den sammenlignende vurdering er der ligesom i det foregående eksempel med en bilmotor foretaget en D -vurdering, dvs. at vurderingen kun omfatter forskelle mellem de betragtede løsninger.

"Stålbøjle"

Det nuværende pilehenvisningsskilt består typisk af en varmforzinket stålbøjle, hvori der er ophængt en aluminiumsplade. Hver af bøjlens to ender, som er sat ned i jorden, er forsynet med vinger (for at stabilisere bøjlen). Det er et krav fra vejdirektoratet, at stålbøjlen overfladebehandles ved varmeforzinkning /39/. Bøjlen vejer i følge /40/ i gennemsnit 22 kg. Den funktionelle enhed med brug af stålbøjle vil i det følgende blot blive betegnet "stålbøjlen".

Flowdiagram for de dele af livscyklus, der er omfattet af vurderingen, er vist i figur 3.13. Det antages, at bøjlen efter brug sendes til genanvendelse. Ved genanvendelsen vil stål og zink adskilles, og der vil eventuelt kunne ske en oparbejdning af zink.

Flowdiagram for "stålbøjlen".

Produktion af stål

Bøjlen er typisk fremstillet af tysk stål /41/ produceret på baggrund af malm. Der er ikke indhentet specifikke oplysninger vedrørende stål, som konkret anvendes til dette formål, men det antages at tysk stål med 89% primær stål fra UMIP PC-værktøj databasen vil være repræsentativ for det anvendte stål (se bilag 11).

Varmforzinkning

Der findes i UMIP PC-værktøjets database ikke oplysninger om varmforzinkning. Der er derfor indhentet oplysninger fra en dansk varmforzinkningsvirksomhed samt procesoplysninger fra en ikke publiceret database fra Institut for Produktudvikling /42/. Det har ikke været muligt inden for projektets rammer at få detaljerede oplysninger om emissioner til luft og vurderingen vil kun være meget overordnet og give et fingerpeg om en størrelsesorden af de væsentligste udvekslinger.

Ved varmforzinkning af stålbøjler til pilehenvisningsskilte pålægges der typisk 30-40 m m zink ved neddypning i flydende zink ved 450 grader celsius. En enkelt bøjle på 22 kg pålægges i følge oplysninger fra producenter ca. 150 g zink.

Ved forsinkningen sker der et mindre tab af zink til affald således at zinkforbruget til pålægning af 150 g zink vil være i størrelsen 155 g. Herudover anvendes der ca. 60 g HCL til bejdsning. Der foreligger ingen oplysninger om HCL i enhedsprocesdatabasen, og det har inden for projektets rammer ikke været muligt at foretage en terminering af HCL forbruget. Det samme er tilfældet for forbruget af ca. 0,6 g ZnCl₂ og ca. 4 g NH₄Cl.

Der anvendes i smeltebadet op til 1,5% bly. Udvekslinger ved produktion af bly, samt ressourceforbrug vil kun blive vurderet kvalitativt, mens tab af bly fra forzinkede overflader vil blive vurderet under tab i brugsfasen.

Der er ingen produktion af spildevand ved processen.

Ved pålægning af 150 g zink produceres i følge producentoplysninger ca. 60 g kasseret bejdse, som returneres til HCL producenten samt ca. 50 g zinkaske og 12 g hårdzink, som begge eksporteres med henblik på oparbejdning i udlandet.

Zinkaske vil her regnes som slagge/aske, mens kasseret bejdse vil blive regnet som farligt affald. I en mere detaljeret analyse, der følger disse affaldsprodukter videre, vil mængden af farligt affald formentlig og slagge/aske reduceres ganske betydeligt gennem oparbejdningsprocesser. I den samlede vurdering af varmforzinkningen er produktionen af farligt affald den langt største miljøeffekt, og usikkerheden på denne størrelse har derfor stor indflydelse på vurderingen.

Til pålægning af 1 kg zink anvendes mellem 3 og 11 kWh el. Der regnes her med 11 kWh regnet som "dansk el" fra UMIP PC-værktøjet.

Fra processen vil der emitteres en række stoffer til luft. Det kan bl.a dreje sig om NH₄Cl, ZnO, ZnCl, Zn, Pb, HCL. Det har inden for projektets rammer ikke været muligt at kvantificere disse emissioner, og de vil derfor kun blive vurderet kvalitativt.

Produktion af zink

Udvekslinger ved produktion af primær-zink er hentet fra UMIP PC-værktøjets enhedsprocesdatabase. Ved produktionen produceres endvidere bly, og der er i databasen allokeret en del af produktionens udvekslinger til blyet. Det fremgår ikke af databasen, om der er foretaget en allokering af udvekslingerne mellem flere produkter.

Korrosion af zink

Korrosion af zink fra forsinkede overflader vil være afhængig af de kemiske forhold i luften. I en undersøgelse af omsætningen af zink i Sverige /43/ regnes der med korrosionsrater varierende fra 0,7 m m/år i større byer til 0,3 m m/år på landet. Hvis der som et gennemsnit regnes med, at der korroderer 0,5 m m/år fra hele bøjlen (både over og under jorden) vil der på 30 år være korroderet 15 m m svarende til 38-50% af samlede mængde zink. Der er derfor som et gennemsnit regnet med, at der fra bøjlen tabes ca. 66 g til omgivelserne i løbet af en 30 års periode.

Den korroderede zink vil hovedsageligt blive tabt til jord, men der vil i bymæssig bebyggelse også kunne tabes en del til kloak. Der er ved den toksikologiske vurdering forenklet antaget, at alt zink tabes til jord.

Ved varmforzinkning blandes der op til 1,5% bly i zinken. Derudover vil zink altid være forurenet med små mængder cadmium. Ved den toksikologiske vurdering af tabet til jord, vil toksiciteten af bly og cadmium derfor også indgå.

Genanvendelse af zink

Når galvaniseret stål omsmeltes vil det tilbageblevne zink hovedsageligt ende i røggasstøvet fra stålfremstillingen. Støvet bliver fra nogle stålværker sendt til oparbejdning, mens det fra andre deponeres. I Sverige blev der i 1990 deponeret 2.900 tons zink med røgrensestøv fra stålfabrikation, mens ca. 280 tons zink med røggasstøv fra producenter af rustfrit stål blev sendt til oparbejdning /43/. Genanvendelse vil betyde, at en del af udvekslingerne ved produktion af zink skal allokeres til den genanvendte zink. Da halvdelen af zinken tabes i forbindelse med brug, kan der højst være tale om at halvdelen af udvekslingerne skal allokeres til det genanvendte. Hvis der regnes med genanvendelse skal udvekslingerne i forbindelse med oparbejdningen til gengæld indgå i opgørelsen. Det er her forenklet antaget, at zinken ikke genanvendes, men deponeres som volumenaffald.

"Aluminiummaster"

Et alternativt design til et pilehenvisningsskilt, hvor der i stedet for stålbøjlen anvendes to aluminiummaster, er udviklet af /44/. I løsningen anvendes udover aluminiummasterne også en anden løsning til aluminiumtavlen og ophæng. For at forenkle sammenligningen mellem de to alternativer, vil det dog her antages, at der benyttes samme tavler til de to løsninger. Der vurderes ikke at være nogle tekniske hindringer for at anvende samme tavle.

Flowdiagram for aluminiummasterne fremgår af figur 3.14.

For at løsningen skal være sammenlignelig med stålbøjlen skal der udover masterne regnes med vinger (til at stabilisere masten i jorden), topstykker (til at lukke rørene) samt beslag til fastgørelse af tavlerne. Vægt og legering af de enkelte dele fremgår af tabel 3.9. Den samlede vægt (excl tavle) udgør 9,75 kg. De to løsninger svarer designmæssigt til hinanden, på nær det forhold, at der for stålbøjlen er tale om et sammenhængende bukket rør, mens der for aluminiumsløsningen er tale om 2 separate master med topstykke. Denne forskel betyder dog, at stålbøjlen givetvis vil være mere stiv end aluminiumsløsningen og dermed mere modstandsdygtig overfor påkørsler o.lign. uheld.

Legeringssammensætningerne af de tre legeringer fremgår af tabel 3.10 Legeringen, som anvendes til beslag og topstykker adskiller sig fra de andre ved at være en typisk støbelegering med et højt indhold af silicium. Det høje indhold af silicium i disse komponenter betyder, at masterne incl. bøjler ikke kan genanvendes til nye master uden at man adskiller de enkelte dele og genanvender dem hver for sig.

Flowdiagram for "aluminiummaster".

Aluminium udgør ca. 97% af den samlede løsning.

Masterne kan af æstetiske grunde overfladebehandles, men der er ingen teknisk begrundelse herfor, idet aluminium på sin overflade selv danner en oxidhinde, der hindrer korrosion. Det overvejes derfor i udviklingen af Al-løsningen at lade aluminiumsdelene stå ubehandlet. Det er her antaget, at masterne ikke er overfladebehandlede.

Hvis der skulle gennemføres en fuldstændig LCA for aluminiummasterne, skulle hvert legeringselement følges fra vugge til grav, og der skulle tages stilling til lødighedsallokering for hvert enkelt element. Det er uden for rammerne af dette arbejde at foretage en sådan opgørelse. Hvis der regnes med at al aluminium indsamles til genanvendelse, hvorved hovedparten af udvekslingerne ved produktion af primær aluminium allokeres til de følgende livsforløb, bliver analysen imidlertid følsom overfor om en tilsvarende allokering kan foretages for legeringselementerne. I de anvendte legeringer er det især magnesium (ca. 3% i vingerne) og silicium (ca.12% i beslag) som vil kunne være af betydning for vurderingen. Magnesium er uønsket i støbelegeringer i større koncentrationer og kan i praksis volde problemer. Da legeringselementerne ikke decideret tabes ved omsmeltning vil det imidlertid kræve en meget detaljeret analyse at vurdere, om der for legeringselementerne skal foretages en anden lødighedsallokering, og det er derfor antaget, at den anvendte faktor for lødighedstab på 0,1 for aluminium også tager højde for lødighedstab af legeringselementerne.

Tabel 3.8

Al-løsningens enkelte elementer /44,45/.

Tabel 3.9

Legeringssammensætning af Al-løsningens legeringer /45/.

Ved opgørelsen af udvekslingerne ved produktionen af primærmaterialer vil der forenklet regnes som om standerne bestod 100% af aluminium, selvom ca. 3% består af andre legeringselementer. De to væsentligste legeringselementer magnesium og silicium har i ressourcemæssig sammenhæng en vis lighed med aluminium idet ressourcerne er relativt store samtidig med at produktionen af metallerne er energiintensiv. Fejlen, der opstår ved at regne med 100% aluminium, vurderes derfor kun at være nogle få % af de samlede miljøeffektpotentialer.

D -opgørelse

Det er forenklet antaget, at udvekslinger ved forarbejdningen af stålbøjlen og aluminiumstanderne, er ens bortset fra varmgalvaniseringen af stålbøjlen. Af kapitel 2 fremgår det, at udvekslingerne ved produktionsprocesser som fx. ekstrudering er relativt små sammenlignet med udvekslingerne i forbindelse med produktion af primær-aluminium. Det vurderes derfor, at fejlen, der opstår ved at antage at forarbejdningen af henholdsvis bøjle og master er ens, vil være relativt lille i forhold til den samlede vurdering. D -udvekslingerne for aluminiummasterne ved forarbejdning er derfor sat til 0.

I forhold til brugsfasen antages det, at den eneste forskel er, at der fra den galvaniserede stålbøjle tabes zink og andre tugmetaller til jord. D -udvekslingerne for aluminiummasterne i brugsfaser er derfor sat til 0.

Da aluminiumløsningen vejer væsentligt mindre end stålløsningen, vil transportarbejdet være mindre for aluminiumløsningen. På grundlag af vægtforskellen beregnes derfor et D -transportarbejde.

Råvarer

Det antages, at alle dele til begge løsninger fremstilles ud fra primær-materialer, selvom beslag og topstykker til aluminiummasterne (som udgør <10%) vil kunne fremstilles ud fra sekundær-aluminium. Hvis vi i stedet regnede med, at disse var fremstillet af sekundæraluminium, ville de samlede potentialer med den anvendte lødighedsallokering blive nogle få procent mindre.

Masterne, som udgør 82% af aluminiumforbruget til standeren, er produceret ud fra en 6106-legering, som anvendes til 80-85% af de aluminium- profiler, der anvendes i Danmark. Hvis der på et tidspunkt udvikles indsamlingsordninger, hvor de enkelte legeringstyper holdes adskilt (fx gennem en mærkningsordning) vil det være praktisk muligt at basere produktionen af masterne på genanvendelse af indsamlede brugte 6106-legeringer.

Datavurdering

Data for aluminiums råvarefase, som beskrevet i denne rapports del 1, vurderes som de bedst opnåelige og branchens (EAA) bedste bud. Øvrige data er fremkommet via UMIP PC-værktøjets enhedsprocesdatabase. Der er som tidligere omtalt ikke angivet variation på dataene fra EAA og det vurderes, at der ikke er grundlag for at lave en analyse af usikkerhederne på de beregnede potentialer. Dette betyder, at der kun er basis for at hæfte sig ved markante forskelle mellem de to løsninger.

Allokering

I lighed med de foregående eksempler foretages der er allokering efter lødighedsprincippet. Princippet for lødighedsallokeringen er i detaljer gennemgået i afs. 2.6.1.

Allokeringsfaktorer for de enkelte dele af livsforløbet af de to løsninger fremgår af tabel 3.11.

Allokeringsfaktorer for livsforløbet af de to skiltestandere.

Vægtede ressourceforbrug og miljøeffektpotentialer for de to alternativer. Bemærk "farligt affald" i forbindelse med stålbøjlen er uden for skala.