Hintergrund
Die Datenerfassung ist einer der kritischsten Schritte in der Prozess der Lebenszyklusbewertung. LCA ist eine gründliche Bewertung der Umweltauswirkungen eines Systems oder Produkts. Sie erfordert eine umfassende Untersuchung des gesamten Lebenszyklus eines Systems, von der Rohstoffgewinnung über die Herstellung, Nutzung bis hin zur Entsorgung. Daten aus jedem Lebenszyklusschritt müssen gesammelt werden, um eine genaue LCA.
Die Systemgrenzen müssen als erste Phase identifiziert werden für LCA Datenerfassung. Welche Phasen des Lebenszyklus in die Bewertung einbezogen werden sollen, wird durch die Systemgrenzen in der Ziel- und Umfangsdefinitionsphase der Ökobilanz bestimmt. Die Datenerfassung kann beginnen, nachdem die Grenzen festgelegt wurden.
Zur Datenerfassung können viele andere Informationsquellen genutzt werden, darunter Geschäftsunterlagen, Regierungsdatenbanken, Branchenberichte, wissenschaftliche Forschung und öffentliche Umfragen. Alle Informationen müssen genau, vertrauenswürdig und aktuell sein. Es sollten Daten zu Emissionen, Abfall, Wasserverbrauch, Materialien und Energie erfasst werden. Daten über die Menge und Qualität der zur Herstellung des Produkts oder Systems verwendeten Materialien sollten ebenfalls enthalten sein.
Nachdem die Daten gesammelt wurden, sollten sie untersucht werden, um die Schlüsselelemente und Verfahren mit den größten Umweltauswirkungen zu ermitteln. Mit diesem Wissen können Lösungen gefunden werden, um die negativen Umweltauswirkungen des Systems oder Produkts zu verringern.
Datenerhebung für LCA Eine gründliche und genaue Bewertung kann zeitaufwändig und schwierig sein. Um die Gültigkeit der Ergebnisse der Bewertung zu gewährleisten, muss die Zuverlässigkeit und Richtigkeit der erhaltenen Daten sorgfältig geprüft werden.
Hintergrunddaten vs. Vordergrunddaten
Lebenszyklusinventardaten (LCI) werden als Hintergrunddaten bezeichnet. Diese Daten erhalten wir von einem LCI-Datenbankanbieter, häufig sind es kommerzielle Datenbanken, die wir erwerben können. Sie enthalten eine Datenbank, die die Emissionsfaktoren vieler Prozesse in mehreren Branchen darstellt. Beispielsweise kann der Kohlendioxidausstoß bei der Herstellung von 1 kg Stahl einer der Emissionsfaktoren sein. Wie viel Stickstoffdioxid wird bei der Herstellung von 1 km Aluminium freigesetzt? Methan (CH4) wird freigesetzt, wenn 1 Kilogramm auf einer Mülldeponie entsorgt wird, und so weiter.
Wobei die Vordergrunddaten die Daten sind, die das untersuchte oder technisch modellierte System verkörpern oder beschreiben, Beispiele sind Sekundärdaten, Daten, die durch Simulation, Berechnung, Exkursionen, Literatur, Produktionsaktivitäten, Operationen oder chemische Experimente gewonnen wurden. Die Vordergrunddaten aus der Abfallwirtschaft sind ein Beispiel: Wenn beispielsweise ein Abfallwirtschaftssystem untersucht oder modelliert wird. Dann umfassen die Vordergrunddaten die Abfallzusammensetzung. Zum Beispiel die Anteile des Papier-, Kunststoff- und Metallabfalls usw., der prozentuale Anteil einer Behandlung an der Verbrennung und der Anteil der Papier- und Kunststoffabfälle, die verbrannt werden. Die Anteile von Altpapier, Kunststoff und Holz werden auf Mülldeponien entsorgt. Daten zu den Entfernungen, die Fahrzeuge vom Ort der Müllabfuhr bis zur endgültigen Entsorgung zurücklegen müssen. Der von jedem Fahrzeug für die Müllabfuhr und -entsorgung oder -behandlung benötigte Kraftstoff.
Zusammengefasst: Vordergrunddaten beschreibt das System technisch, während Hintergrunddaten beschreibt das System umweltfreundlich mit Emissionsfaktoren, die aus Datenbanken bezogen werden können. Die folgende Abbildung veranschaulicht den Unterschied zwischen beiden Datentypen.
Wie bestimmt und findet man den Oberkörper? LCI-Datenbank für Ihr Projekt.
Der Unterschied zwischen Hintergrunddaten und Vordergrunddaten in einem LCA-Modell
Beispiel: Dimethylsulfat (DMS)-Herstellung aus Schwefeltrioxid
Dimethylsulfat ist ein chemisches Molekül mit der Formel (CH3)2SO4. Es ist eine farblose, flüchtige Flüssigkeit mit stechendem Gestank. Es wird hauptsächlich als Methylierungsmittel in der organischen Synthese verwendet und ist aufgrund seiner Toxizität eine mäßig gefährliche Chemikalie. Aus Dimethylsulfat werden viele Produkte hergestellt, darunter Medikamente, Farben, Polymere und Lebensmittelzusätze. Es wird auch als Insektizid, Herbizid und Entlaubungsmittel verwendet.
Dimethylsulfat ((CH3O)2SO2) wird industriell durch die Reaktion von Dimethylether mit Schwefeltrioxid hergestellt. Die Reaktion wird in wassergekühlten, vertikalen Aluminium- oder Edelstahlrohren durchgeführt und ist ein kontinuierlicher Prozess. Das Modell berücksichtigt die Eliminierung von Dimethylether durch Vakuumdestillation über wasserfreiem Natriumsulfat in technischem Dimethylsulfat.
Das Hintergrundsystem der Elektrizität und Wärmekraft: Die eingesetzte Energie (und die als Nebenprodukt entstehende thermische Energie) wird auf die Bedürfnisse jedes einzelnen Landes zugeschnitten. Die länderspezifische Modellierung erfolgt auf vielen Ebenen. Die einzelnen in Betrieb befindlichen Kraftwerke werden mit dem gegenwärtigen nationalen System simuliert. Nettoverluste und importierte Energie werden berücksichtigt. Zweitens werden die nationalen Emissionen und die Effizienz der Kraftwerke modelliert. Drittens wird die länderspezifische Brennstoffversorgung (Anteil der durch Import und lokale Versorgung verbrauchten Ressourcen) berücksichtigt, ebenso wie die länderspezifischen Besonderheiten (z. B. Element- und Energiegehalt). Viertens werden die Verfahren für Import, Transport, Bergbau und Exploration der Energieträgerversorgungskette an die einzigartigen Umstände jedes stromerzeugenden Landes angepasst.
Steam: Die Dampfversorgung wird entsprechend der jeweiligen technologischen Effizienz und der eingesetzten Energieträger des Landes simuliert. Die zur Dampferzeugung benötigten Mengen an Kohle, Rohöl und Erdgas werden auf Grundlage der jeweiligen Importbedingungen modelliert.
Ein länderspezifisches, raffinerieparametrisiertes Modell stellt Raffinerieprodukte wie Diesel, Benzin, Gase, Heizöle, ätherische Öle und Rückstände wie Bitumen dar. Das Raffineriemodell spiegelt den nationalen Standard der Raffinerieverfahren (z. B. Verschmutzungsgrad, interner Energieverbrauch) und das einzigartige länderspezifische Produktspektrum wider, das von Land zu Land erheblich variieren kann. Die verwendeten Raffinerieprodukte zeigen die länderspezifische Nutzung der Ressourcen. Auch hier wird die Rohölversorgung basierend auf der länderspezifischen Rohölsituation und den Eigenschaften der Ressourcen modelliert.
Alle diese genannten Prozesse stellten die Vordergrunddaten dar, die gesammelt werden sollten; in diesem Beispiel könnten sie aus (1) chemischen Laborexperimenten, (2) Prozesssimulationen mit einem chemische Simulatorsoftware wie Aspen Plus, (2) oder aus den Daten der Anlage selbst, wenn diese bereits errichtet ist (in Betrieb). In der folgenden Abbildung finden Sie eine Demonstration des Ökobilanzsystems, das in diesem Beispiel für Dimethylsulfat ((CH3O)2SO2) modelliert wird.
Das Ökobilanzmodell von Dimethylsulfat ((CH3O)2SO2)
Ein Ökobilanzanalytiker benötigt die beiden Datenformen mit der Dimethylsulfat-(DMS)-Produktion aus dem oben angegebenen Ökobilanzmodell für Schwefeltrioxid. Die Vordergrund- und Hintergrundinformationen (LCI-Daten). Die Daten im Vordergrund sind diejenigen, die zur technischen Erklärung des Modells benötigt werden, wie z. B. die chemische Zufuhr, die in den chemischen Reaktionen verwendet wird, die Dimethylether aus Methanol, Schwefeltrioxid, Natriumsulfat und deionisiertem Wasser produzieren. Und dies kann in Einheiten von Mol pro Stunde gemessen und in Kilogramm pro Stunde umgerechnet werden. Darüber hinaus wird die benötigte Menge an Erdgasenergie in MJ pro Stunde ausgedrückt. Daten in MJ/Stunde für den Stromnetzmix werden ebenfalls benötigt. Diese Netzmixstatistiken bieten Informationen über die Zusammensetzung des Stromnetzmix in der Nation/dem Land, in dem die Technik erforscht oder entwickelt wird. Um einen Netzmix mit einer Kapazität von 3.7 MJ aufzubauen, kann dieser einen Anteil Kohle, einen Anteil Erdgas, einen Anteil Schweröl, einen Anteil Kernenergie, einen Anteil erneuerbarer Energiequellen wie Wind-, Solar- und Wasserkraft usw. und einen Anteil Abfall enthalten.
Die Menge der Abwasserbehandlung ist für die Produktion notwendig. Dimethylsulfat (DMS) wird jedoch zusätzlich benötigt. Die gesamte Produktion wird durch ein chemisches Experiment, eine chemische Simulation, bestimmt, wie sie in Espe Plus, oder auch die Produktionsdaten der Anlage können diese Menge sein, die als Funktionseinheit von 1 Kilogramm Dimethylsulfat (DMS)-Produktion betrachtet werden kann. Dies sind Fälle, in denen möglicherweise Vordergrunddaten erforderlich sind. Ein Ökobilanzanalytiker muss eine Ökobilanzdatenbank mit Emissionsfaktoren für Hunderte von Emissionen aus jedem Prozess-Input und -Output in der obigen Grafik verwenden, um die Hintergrunddaten zu erhalten. Zum Beispiel Schwermetallemissionen und die anderen 6 Treibhausgase. BOD-Emissionen, BCD-Emissionen usw.
So wählen Sie eine geeignete Lebenszyklusinventar-Datenbank (LCI) für Ihr Projekt aus
Bedenken Sie zunächst, dass manchmal mehr als eine Datenbank erforderlich ist, insbesondere bei großen Ökobilanzprojekten. Manchmal müssen Sie Daten aus mehreren Datenbanken zusammenführen. Zweitens sollten Sie bedenken, dass Sie manchmal immer auf ein Problem stoßen können. Ein Problem mit Datenlücken oder einem Mangel an Daten, wenn die für ein bestimmtes Verfahren benötigten Daten fehlen. Dies ist beispielsweise in der chemischen Industrie typisch. Eine Möglichkeit, das Problem der Datenlücke zu lösen, ist die mathematische Modellierung in Kombination mit Datenschätzungsmethoden. Oder die Verwendung veralteter Modelle, die aktuelle Fakten schätzen können. Eine andere Strategie besteht darin, den untersuchten Prozess mit Proxydaten zu simulieren, indem man einen Prozess mit vergleichbaren physikalischen und chemischen Eigenschaften wie den untersuchten Prozess mit den fehlenden Daten verwendet.
Erstellen Sie als ersten Schritt ein Flussdiagramm, das die Systemgrenzen Ihrer Fallstudie und alle aktuellen Eingaben und Ausgaben der Prozesse zeigt, um zu ermitteln, welche Datenbank Sie für Ihr Projekt benötigen. Dies hilft Ihnen dabei, die Prozesse in Ihrem System und die folgenden Datenbankanforderungen zu verstehen. Die zweite Empfehlung in diesem Artikel besteht darin, die LC-Datenbank-Repositories zu durchsuchen. Dies ermöglicht Ihnen die gleichzeitige Suche in mehreren Datenbanken, einschließlich der beiden unten aufgeführten Websites.
- Die GLAD-Plattform: https://www.globallcadataaccess.org
- Die openLCA Nexus-Plattform: https://nexus.openlca.org
Zweitens müssen Sie wissen, welche Datenbanken auf dem Markt erhältlich sind, ob zur kostenpflichtigen oder unbezahlten Nutzung. Sie sollten auch wissen, welche Arten von LCI-Datenbanken in Ihrem Unternehmen/Ihrer Branche verwendet werden, sei es in der Textil-, Bau-, Chemie-, Textil- oder Elektronikindustrie.
Der Systemumfang Ihrer Fallstudie ist häufig der entscheidende Faktor bei der Auswahl einer Genehmigungsdatenbank. Wo liegen die Grenzen des Systems? Welche Verfahren fallen darunter und welche nicht? All diese Informationen sind entscheidend, um herauszufinden, welche Datenbank erforderlich ist, und um zu bestimmen, ob die Vorgänge „Gate-to-Gate“, „Gate to Grave“, „Cradle-to-Grave“ oder „Cradle-to-Gate“ sind.
Die alternative Strategie ist die Nutzung eines Ökobilanzprogramms. So ist beispielsweise die ecoinvent-Datenbank eine der 8 mit dem SimaPro Programm. Die Datenbank ist eine der bekanntesten, da sie viele Datensätze enthält und verschiedene Sektoren abdeckt. Wenn Sie das GaBi-Programmhaben Sie Zugriff auf rund 20 Datenbanken, die Sie separat erwerben müssen. GaBi-Software verfügt jedoch über eine eigene Datenbank. Die Datenbank mit Prozessen aus vielen Branchen wird als professionelle Datenbank bezeichnet. Die Verwendung der openLCA-Software ist die andere Möglichkeit. Für die Verwendung der openLCA LCA-Programm, das kostenlos erhältlich ist. Die Datenbank(en) Ihres Projekts müssen jedoch erworben werden. Die Suche nach bereits etablierten Prozessen auf der openLCA Nexus-Website ist eine wertvolle Technik. Dadurch werden die Prozesse angezeigt, die in der zugehörigen Datenbank vorhanden sind. Ein weiterer zu beachtender Punkt ist, dass LCI-Daten länderspezifisch sind. Sie sollten daher die Region oder das Land berücksichtigen, in dem Sie die Studie durchführen..
Schließlich wird es immer schwieriger herauszufinden, welche LCI-Datenbank für ein bestimmtes Projekt in einem bestimmten Unternehmen erforderlich ist, da ein LCA-Spezialist mit der Zeit Fachwissen sowohl über seine Branche als auch über die verfügbaren Datenbanken erlangt. Generell gilt: Je mehr LCA-Projekte Sie abschließen, desto vertrauter werden Sie mit den aktuellen Datenbanken und wissen, wie Sie darin suchen und wo Sie nach ihnen suchen müssen.
Es gibt keine festen Richtlinien für die Auswahl der besten Datenbank für Ihr Projekt. Es wäre hilfreich, wenn Sie verschiedene Talente und Fachkenntnisse kombinieren würden. Daher sollten Sie Ihre Suche in den aktuellen Datenbanken durchführen, entweder kostenlos oder gegen Gebühr. Die Fähigkeiten und Ratschläge, die Sie kennen und entwickeln müssen, sind jedoch in diesem Artikel zusammengefasst.
Es gibt keine festen Richtlinien für die Auswahl der besten Datenbank für Ihr Projekt. Es wäre hilfreich, wenn Sie verschiedene Talente und Fachkenntnisse kombinieren würden. Daher sollten Sie Ihre Suche in den aktuellen Datenbanken durchführen, entweder kostenlos oder gegen Gebühr. Die Fähigkeiten und Ratschläge, die Sie kennen und entwickeln müssen, sind jedoch in diesem Artikel zusammengefasst.
Beratungsdienst für Lebenszyklusinventardaten (LCI)
Die letzte Möglichkeit besteht darin, Holen Sie sich Unterstützung von einem LCA-Beratungsunternehmen wie DESIO. Sie können uns hier für Beratungsdienste zu LCI-Datenbanken kontaktieren.
