Achtergrond
Het verzamelen van gegevens is een van de meest cruciale stappen in de levenscyclus evaluatieproces. LCA is een grondige beoordeling van de milieueffecten van een systeem of product. Het vereist een uitgebreid onderzoek van de volledige levenscyclus van een systeem, van de winning van grondstoffen tot de productie, het gebruik en de verwijdering. Gegevens van elke stap in de levenscyclus moeten worden verzameld om een nauwkeurige LCA.
De systeemgrenzen moeten worden geïdentificeerd als de beginfase voor LCA gegevensverzameling. Welke fasen van de levenscyclus moeten worden opgenomen in de evaluatie, wordt bepaald door systeemgrenzen in de fase van doel- en scopedefinitie van LCA. Gegevensverzameling kan beginnen nadat de grenzen zijn vastgesteld.
Er kunnen veel andere informatiebronnen worden gebruikt om gegevens te verzamelen, waaronder bedrijfsgegevens, overheidsdatabases, brancherapporten, wetenschappelijk onderzoek en openbare peilingen. Alle informatie moet nauwkeurig, betrouwbaar en actueel zijn. Gegevens over emissies, afval, watergebruik, materialen en energie moeten worden verzameld. Gegevens over de hoeveelheid en kwaliteit van de materialen die zijn gebruikt om het product of systeem te creëren, moeten ook worden opgenomen.
Nadat de gegevens zijn verzameld, moeten ze worden onderzocht om de belangrijkste elementen en procedures met de meest significante milieueffecten te identificeren. Met deze kennis is het mogelijk om oplossingen te vinden om de negatieve milieueffecten van het systeem of product te verminderen.
Gegevensverzameling voor LCA kan tijdrovend en uitdagend zijn om een grondige en nauwkeurige evaluatie uit te voeren. Om de geldigheid van de bevindingen van de beoordeling te garanderen, moet er zorgvuldig worden nagedacht over de betrouwbaarheid en juistheid van de verkregen gegevens.
Achtergrondgegevens versus voorgrondgegevens
Life Cycle Inventory (LCI)-gegevens worden achtergrondgegevens genoemd. De gegevens zijn wat we verkrijgen van een LCI-databaseprovider, vaak commerciële database(s) die we kunnen kopen. Het bevat een database die de emissiefactoren van veel processen in verschillende industrieën weergeeft. Bijvoorbeeld, de koolstofdioxide die wordt uitgestoten tijdens de productie van 1 kg staal kan een van de emissiefactoren zijn. Hoeveel stikstofdioxide komt vrij tijdens de productie van 1 km aluminium? Methaan (CH4) komt vrij wanneer 1 kilogram wordt gedumpt in een sanitaire stortplaats, enzovoort.
Waar de voorgrondgegevens de gegevens zijn die het systeem dat wordt bestudeerd of technisch wordt gemodelleerd, belichamen of beschrijven, zijn voorbeelden secundaire gegevens, gegevens verkregen uit simulatie, berekening, veldwerk, literatuur, productieactiviteiten, bewerkingen of chemische experimenten. De voorgrondgegevens van het afvalbeheer zijn een voorbeeld: bijvoorbeeld als een afvalbeheersysteem wordt bestudeerd of gemodelleerd. Dan omvatten de voorgrondgegevens de samenstelling van het afval. Bijvoorbeeld de verhoudingen van het papier-, plastic- en metaalafval, enz., het percentage van een behandeling van het percentage verbranding en het percentage verbranding van papier- en plasticafval. De verhoudingen van oud papier, plastic en hout worden gestort op stortplaatsen. Gegevens over de afstanden die voertuigen moeten rijden van de plaats van afvalinzameling tot de uiteindelijke verwijdering. De benzine die elk voertuig nodig heeft voor afvalinzameling en -verwijdering of -behandeling.
In het kort: Voorgrondgegevens beschrijft het systeem technisch, terwijl achtergrondgegevens beschrijft het systeem milieuvriendelijk met emissiefactoren die uit databases kunnen worden verkregen. De onderstaande afbeelding toont het verschil tussen beide typen gegevens.
Hoe bepaal en vind je het bovenlichaam? LCI-database voor jouw project.
Het verschil tussen achtergrondgegevens en voorgrondgegevens in een LCA-model
Voorbeeld: Productie van dimethylsulfaat (DMS) uit zwaveltrioxide
Dimethylsulfaat is een chemische molecule met de formule (CH3)2SO4. Het is een kleurloze, vluchtige vloeistof met een scherpe stank. Het wordt voornamelijk gebruikt als methyleringsmiddel in organische synthese en de toxiciteit ervan maakt het een matig gevaarlijke chemische stof. Het maakt veel producten, waaronder medicijnen, kleurstoffen, polymeren en voedseladditieven. Het wordt ook gebruikt als insecticide, herbicide en ontbladeringsmiddel.
Dimethylsulfaat ((CH3O)2SO2) wordt industrieel vervaardigd door de reactie van dimethylether met zwaveltrioxide. De reactie wordt uitgevoerd in watergekoelde, verticale aluminium of roestvrijstalen buizen en is een continu proces. Het model beschouwde de eliminatie van dimethylether door vacuümdestillatie over watervrij natriumsulfaat in technisch-kwaliteit dimethylsulfaat.
Het achtergrondsysteem van elektriciteit en thermische energie: De gebruikte energie (en thermische energie als bijproduct) is afgestemd op de behoeften van elk uniek land. De landspecifieke modellering wordt op veel niveaus uitgevoerd. De individuele elektriciteitscentrales in bedrijf worden gesimuleerd met behulp van het huidige nationale systeem. Netto verliezen en geïmporteerde energie zijn inbegrepen. Ten tweede worden de nationale emissies en efficiëntie van de elektriciteitscentrales gemodelleerd. Ten derde wordt de landspecifieke brandstofvoorziening (het aandeel van de hulpbronnen dat wordt verbruikt via import en lokale levering) in overweging genomen, evenals de landspecifieke kenmerken (bijv. element- en energie-inhoud). Ten vierde worden de import-, transport-, mijnbouw- en exploratieprocedures voor de energiedragervoorzieningsketen aangepast aan de unieke omstandigheden van elk elektriciteitsproducerend land.
Stoom: De stoomvoorziening wordt gesimuleerd op basis van de toestand van het land in termen van technologische efficiëntie en gebruikte energiedragers. Steenkool, ruwe olie en aardgas die nodig zijn om stoom te genereren, worden gemodelleerd op basis van de unieke importomstandigheden.
Een landspecifiek, raffinaderij-geparametriseerd model vertegenwoordigt raffinaderijproducten zoals diesel, benzine, gassen, stookolie, essentiële oliën en residuen zoals bitumen. Het raffinaderijmodel weerspiegelt de nationale standaard in raffinaderijprocedures (bijv. vervuilingsniveau, intern energieverbruik) en het unieke landspecifieke productoutputspectrum, dat aanzienlijk kan verschillen tussen landen. De gebruikte raffinaderijproducten tonen het landspecifieke gebruik van hulpbronnen. Nogmaals, de ruwe olievoorziening wordt gemodelleerd op basis van de landspecifieke ruwe oliesituatie en de kenmerken van de hulpbronnen.
Al deze genoemde processen vertegenwoordigden de voorgrondgegevens die verzameld moesten worden; in dit voorbeeld zou dat afkomstig kunnen zijn van (1) chemisch experimenteel laboratoriumwerk, (2) processimulatie met een chemische simulatorsoftware zoals Aspen Plus, (2) of uit de fabrieksgegevens zelf als deze al zijn vastgesteld (geconstrueerd en in werking). Zie de onderstaande afbeelding voor een demonstratie van het LCA-systeem dat wordt gemodelleerd in dit voorbeeld van dimethylsulfaat ((CH3O)2SO2).
Het LCA-model van dimethylsulfaat ((CH3O)2SO2)
Een LCA-analist heeft de twee vormen van de gegevens nodig met de Dimethyl sulphate (DMS) Production van het Sulphur Trioxide LCA-model dat hierboven is gegeven. De voorgrond- en achtergrondinformatie (LCI-gegevens). De gegevens op de voorgrond zijn die welke nodig zijn om het model technisch uit te leggen, zoals de chemische voeding die wordt gebruikt in de chemische reacties die dimethylether produceren uit methanol, zwaveltrioxide, natriumsulfaat en gedeïoniseerd water. En dit kan worden gemeten in mol per uur-eenheden en worden vertaald naar kilogram per uur. Bovendien wordt de hoeveelheid benodigde aardgasenergie uitgedrukt in MJ per uur. Gegevens in MJ/uur voor de elektriciteitsnetmix zijn ook nodig. Deze statistieken van de netmix bieden informatie over de samenstelling van de elektriciteitsnetmix in het land/de natie waar de techniek wordt onderzocht of ontwikkeld. Om een netwerkmix met een capaciteit van 3.7 MJ te creëren, kan deze een percentage steenkool, een percentage aardgas, een percentage zware stookolie, een percentage kernenergie, een percentage hernieuwbare energiebronnen zoals wind, zon en waterkracht, etc. en een percentage afval bevatten.
De hoeveelheid afvalwaterbehandeling is noodzakelijk voor de output. Dimethylsulfaat (DMS) is echter verder nodig. De gehele productie bepaald door een chemisch experiment, chemische simulatie, zoals die gevonden in Aspen plus, of plantproductiegegevens kunnen ook deze hoeveelheid zijn, die kan worden beschouwd als een functionele eenheid van 1 kilogram dimethylsulfaat (DMS) productie. Dit zijn gevallen waarin voorgrondgegevens vereist kunnen zijn. Een LCA-analist moet een LCA-database gebruiken met emissiefactoren voor honderden emissies van elke procesinvoer en -uitvoer in de bovenstaande grafiek om de achtergrondgegevens te verkrijgen. Bijvoorbeeld emissies van zware metalen en de andere 6 broeikasgassen. BOD-emissies, BCD-emissies, enzovoort.
Hoe kiest u een geschikte Life Cycle Inventory (LCI)-database voor uw project?
Ten eerste, bedenk dat er soms meer dan één database nodig is, met name voor grote LCA-projecten. Soms moet u gegevens uit meerdere databases samenvoegen. Ten tweede moet u in gedachten houden dat u soms altijd tegen een probleem aan kunt lopen. Een probleem met datahiaten of een tekort aan gegevens wanneer de gegevens die nodig zijn voor een bepaalde procedure ontbreken. Dit is bijvoorbeeld gebruikelijk in de chemische industrie. Wiskundige modellering gecombineerd met methoden voor het schatten van gegevens is een manier om het probleem van de datahiaten aan te pakken. Of door verouderde modellen te gebruiken die actuele feiten kunnen schatten. Een andere strategie is om het proces dat wordt onderzocht te simuleren met proxygegevens met behulp van een proces met vergelijkbare fysieke en chemische eigenschappen als het proces dat wordt onderzocht met de ontbrekende gegevens.
Maak een stroomdiagram met de systeemgrenzen van uw case study en alle huidige invoer en uitvoer naar processen als eerste stap bij het identificeren van welke database u nodig hebt voor uw project. Dit helpt bij het verkrijgen van uw begrip van de processen in uw systeem en de volgende databasevereisten. De tweede volgt. De tweede aanbeveling in dit artikel is om door de LC-databases te bladeren. Hiermee kunt u tegelijkertijd zoeken in veel databases, waaronder de twee hieronder vermelde websites.
- Het GLAD-platform: https://www.globallcadataaccess.org
- Het openLCA Nexus-platform: https://nexus.openlca.org
Ten tweede moet u weten welke databases er op de markt beschikbaar zijn, voor betaald of onbetaald gebruik. U moet ook op de hoogte zijn van de typen LCI-databases die in uw bedrijf/industrie worden gebruikt, of dat nu in de textiel-, bouw-, chemische, textiel- of elektronica-industrie is.
De eco-uitvinden en GaBi databases, evenals hun uitbreidingen, die in totaal ongeveer 20 databases omvatten, behoren tot de topleveranciers van databases. Dit omvat verschillende bedrijven, waaronder de productie van plastic, chemicaliën, bouwmaterialen en elektronica.
De systeemomvang van uw case study is vaak de doorslaggevende factor bij het kiezen van een goedkeuringsdatabase. Wat zijn de grenzen van het systeem? Welke procedures vallen eronder en welke niet? Al deze informatie is cruciaal om te bepalen welke database vereist is en om te bepalen of de handelingen gate-to-gate, gate-to-grave, cradle-to-grave of cradle-to-gate zijn.
Het gebruik van een LCA-programma is de alternatieve strategie. De ecoinvent-database is bijvoorbeeld een van de 8 met de SimaPro programma. De database is een van de bekendste omdat het veel datasets bevat en verschillende sectoren bestrijkt. Als u de GaBi-programma, krijgt u toegang tot ongeveer 20 databases die u apart moet aanschaffen. GaBi-software heeft echter wel een eigen database. De database met processen uit veel branches staat bekend als de professionele database. Het gebruik van openLCA-software is de andere keuze. Een licentie is niet nodig om de openLCA LCA-programma, dat gratis beschikbaar is. De database(s) van uw project moeten echter worden aangeschaft. Zoeken naar reeds gevestigde processen op de openLCA Nexus-website is een waardevolle techniek. Dit toont de processen die aanwezig zijn in de gerelateerde database. Een ander punt om te onthouden is dat LCI-gegevens landspecifiek zijn, dus u moet rekening houden met de regio of het land waar u het onderzoek uitvoert.
Ten slotte ontwikkelt het uitzoeken welke LCI-database nodig is voor een bepaald project in een specifieke branche zich in de loop van de tijd, naarmate een LCA-specialist expertise verwerft in zowel zijn branche als de beschikbare databases. Over het algemeen geldt: hoe meer LCA-projecten u voltooit, hoe meer vertrouwd u raakt met de huidige databases, hoe u erin kunt zoeken en waar u ze kunt vinden.
Er is geen vaste richtlijn voor het selecteren van de beste database voor uw project. Het zou helpen als u verschillende talenten en expertises zou mixen. Daarom zou u uw zoekopdracht moeten uitvoeren op de huidige databases, hetzij gratis of tegen betaling. De vaardigheden en het advies dat u moet kennen en ontwikkelen, worden echter samengevat in dit artikel.
Er is geen vaste richtlijn voor het selecteren van de beste database voor uw project. Het zou helpen als u verschillende talenten en expertises zou mixen. Daarom zou u uw zoekopdracht moeten uitvoeren op de huidige databases, hetzij gratis of tegen betaling. De vaardigheden en het advies dat u moet kennen en ontwikkelen, worden echter samengevat in dit artikel.
