MOŽNOSTI POUŽITÍ METODY LCA ( HODNOCENÍ ŽIVOTNÍHO CYKLU ) PŘI HODNOCENÍ RECYKLACE STAVEBNÍCH MATERIÁLŮ. APPLICATION POSSIBILITIES OF THE LCA METHOD ( PRODUCTS LIFE CYCLE EVALLUATION ) IN BULDING MATERIALS RECYCLING EVALUATION. Ing. Jan Reisner, PhD. Česká zemědělská univerzita v Praze, fakulta lesnická a environmentální, katedra zpracování dřeva, Kamýcká 169, 165 21 Praha 6, e- mail: reisner @fle.czu.cz Abstract: This paper is engaged in principles of the LCA method and its possibilities of usage in evaluation of building materials recycling and possible impacts on the environment. Keywords: review of life cycle - LCA, recycling building materials, Abstrakt: Příspěvek se zabývá principy metody LCA a možnostmi jejího využití při hodnocení recyklace stavebních materiálů a možných dopadů na životní prostředí, uvádí zásady tvorby LCA. Klíčová slova: metoda hodnocení životního cyklu - LCA, recyklace stavebních materiálů 1. Úvod Při opravách, asanacích a rekonstrukcích staveb je nutno provézt recyklaci nebo likvidaci velkých objemů různých druhů stavebních materiálů.ve většině odborné literatury je za nejvhodnější z celospolečenského hlediska považována především recyklace těchto materiálů. Pro recyklaci stavebních materiálů je charakteristické : - snížení zatížení skládek - uchování zásob neobnovitelných přírodních surovin - odstranění skládkování využitelných surovin - omezení dopravních nákladů plynoucích z převozu stavebních materiálů - snížení celkových nákladů na novou stavbu, apod. Při podrobném pohledu na recyklaci stavebních materiálů lze zjistit, že z hlediska zátěže životního prostředí i z hlediska vlastního provádění se jedná o poměrně složitý systém ve kterém hraje důležitou roli řada činitelů. Mezi důležité činitele při recyklaci stavebních materiálů z hlediska vlastní recyklace, jejího postupu a efektivity a samozřejmě také z hlediska zatížení životního prostředí patří: - typ, stáří, umístění stavby, možnost použití demoličního postupu a mechanismů - druhy recyklovatelných materiálů - jejich celkové množství - poměr jejich druhů v celkovém množství recyklovaného materiálu - vhodnost jednotlivých druhů pro recyklaci - rozměry jednotlivých druhů - poměr mezi recyklovaným a sládkovaným materiálem 50
- druh demontážního a demoličního postupu a použité demoliční techniky - způsob vlastní recyklace ( drcení, třídění recyklátu apod. ) a použité zařízení - dopravní vzdálenosti při převozu recyklovaných materiálů, materiálů pro skládkování a recyklátů, - použitá dopravní technika - konečné využití recyklátů Vlivy jakékoliv činnosti která má dopady na životni prostředí, včetně recyklace, lze hodnotit různými postupy a získané výsledky různě interpretovat.hodnotící metody se vyvíjejí a existuje jich celá řada. Za jednu z nejmodernějších se považuje metoda nazvaná Hodnocení životního cyklu ( LCA Life cycle assessment ), která hodnotí vlivy zhotovení, užívání a likvidace výrobků, případně i jednotlivých činností na životní prostředí. Základní myšlenkou metody je na základě provedeného hodnocení minimalizovat toky při životním cyklu do a z přírody Tato moderní hodnotící metoda je od počátku devadesátých let postupně propracována v USA a také v Evropě. V ČR je po vydání souboru pěti norem ČSN-EN koncem devadesátých let vytvořen předpoklad pro používání metody LCA. Uvedené normy jsou s normami ISO pro danou problematiku identické. Ve světě i v ČR je zatím tato metoda užívána omezeně. Hlavní předností této metody je všestranný pohled na celý hodnocený systém. Někdy bývá tato metoda také charakterizována jako hodnocení od kolébky do hrobu. Znamená to, že je celý systém sledován od počátku zatížení životního prostředí ( zpravidla těžbou nerostů, pěstováním a těžbou dřeva apod.), v průběhu užívání, až po jeho konečnou likvidaci ( například uložením na skládky, spálení, recyklací apod.). V celém procesu je také sledována spotřeba paliv a energií. Určitým nedostatkem této metody je její poměrně velká pracnost a složitost při sběru dat,výpočtech a interpretaci výsledků. Uvedená metoda je stále odborníky v jednotlivých zemích propracovávána a díky tvorbě rozsáhlých databází zjednodušována a je používána i pro rozhodovací procesy a komerční účely. Např. v Kanadě je tato metoda používána pro komplexní porovnávání staveb z jednotlivých druhů stavebních materiálů z hlediska celkového zatížení životního prostředí během přípravy, výstavby,užívání i likvidace stavby. Metoda LCA sice dává dobrý obraz o zatížení životního prostředí ale nepracuje s ekonomickými kategoriemi. Při konečném rozhodování je samozřejmě nutný komplexní přístup. Studie lze zpracovávat jako informační, kdy se hodnotí jen jeden systém (výrobek), nebo jako porovnávací, kdy se vzájemně srovnávají výsledky zjištěné při hodnocení více systémů (výrobků). V případě tématu této konference lze srovnávat např. stavbu z nerecyklovaných materiálů se stejnou stavbou ve které jsou použity recyklované materiály. Zajímavou informací uvedenou ve zmíněných normách je že dosud neexistuje jednotný přesný postup pro vypracovávání studií LCA, normy ale vyžadují dodržení rámcového postupu a samozřejmě přesné ohraničení sledovaného systému, transparentnost a reprodukovatelnost. 51
2.Základní charakteristika a postup při aplikaci metody LCA. Předmětem metody LCA, jak už je vpředu uvedeno, je shromažďování vstupů a výstupů energií a materiálů ve spojení s vlivy na životní prostředí během celého životního cyklu systému (výrobku). Znamená to tedy systematický postup, který se snaží určit rozsah a velikost komplexního negativního dopadu na životní prostředí, který způsobuje systém (výrobek) během celého života. Komplexní dopad na životní prostředí znamená stanovení všech negativních vlivů, které má systém (výrobek) na životní prostředí a také zhodnocení velikosti a rozsahu negativních změn způsobených působením zjištěných negativních vlivů. Metoda LCA zkoumá zpravidla celý životní cyklus systému (výrobku) během všech etap, tedy během získávání surovin, polotovarů, materiálů a vlastní výroby. Do životního cyklu dále zařazuje spotřebu energií během užívání výrobku a také při jeho likvidaci (spotřebu energií na likvidaci výrobku, vzniklé odpady při likvidaci apod.) Do celkových bilancí se také zařazují manipulační a dopravní procesy potřebné během života výrobku. Při zpracování LCA je potřeba postupovat podle souboru norem ČSN EN ISO14040 až 14043. Vlastní komplexní studie LCA jsou poměrně pracné, vyžadují kromě vhodného přesného stanovení sledovaných systémů také rozsáhlý terénní sběr dat a jejich vzájemný propočet a přepočet. Získaná data je nutno přepočíst do podoby vhodné pro vlastní zpracování základních částí studie LCA, tj. inventarizační analýzy a hodnocení dopadů. Od počátku využívání LCA je snaha zpracovatelů studií vytvořit obecně využitelné postupy a výpočtové programy, které poměrně pracné nutné propočty zjednoduší a zrychlí.většina dnes prováděných studií LCA využívá při zpracování výpočetní techniku a používá databází, které výrazně celou práci zrychlují.v ČR zatím žádná vhodná databáze ani výpočtový program nebyl sestaven.bez využití těchto podpůrných prvků představuje každá složitější LCA studie velmi pracnou výpočtovou práci, kterou tvoří vedle vlastních výpočtů především velmi pracný vstupní terénní sběr a propočet dat. Britská společnost Boustead Consulting Ltd. patří mezi přední firmy které se zabývají výzkumnou, konzultační a aplikační činností v oblasti LCA.Touto problematikou se společnost zabývá již třicet let, za tuto dobu byla společností zpracována řada LCA studií. Společnost také postupně zpracovávala databázi výsledků získaných při jednotlivých dílčích a souborných propočtech u jednotlivých LCA studií.od počátku devadesátých let společnost Boustead Counsulting Ltd.databázi upravila a zpřístupnila její veřejné použití na komerční bázi.uvedená společnost databázi průběžně doplňuje. V ČR má jedinou licenci pro použití databáze společnosti Boustead Consulting Ltd.firma MT Konsult Děčín.Tato firma je v ČR prakticky jediná, která zpracovává již několik let ucelené LCA studie pro české subjekty. 52
2.1. Funkce systému Jedním ze základních vstupních požadavků při zpracování podkladů pro studii LCA je vymezení funkce systému (výrobku). Toto stanovení funkce (účelu použití výrobku) systému umožňuje pozdější vzájemné srovnávání systémů (výrobků ) a případně také jednotlivých výrobních systémů( postupů). Z hlediska recyklace může být funkcí hodnoceného systému např. možnost dopravovat zboží po železniční trati, nebo např. bydlení pro obyvatelstvo. 2.2. Funkční jednotka Pro stanovení funkční jednotky systému (výrobku),se kterou se dále pracuje při všech výpočtech, je nutno kvantitativně vyjádřit funkci systému (výrobku). Funkční jednotkou je v prvním případě např. 1 km dvousměrné železniční tratě pro pojezdovou rychlost max 120 km bez výhybek. V druhém případě je funkční jednotkou např. bytová jednotka 2+1+k, o výměře 55 m 2. 2.3. Sběr dat a výpočty Po stanovení funkční jednotky je nutné provést energomateriálovou bilanci sledovaného systému, tj. provézt inventarizační analýzu. Výsledkem jsou inventarizační matice které se dále vyhodnocují a případně porovnávají Složitým procesem je i přepočet získaných dat na hodnoty potřebné pro hodnocení funkční jednotky. Další složitou částí je výpočet množství a druhu negativních dopadů na životní prostředí. Tato část celé metody LCA je velmi pracná a proto, jak již bylo uvedeno, bylo v poslední době zpracováno ve světě několik výpočtových programů a databází, které umožňují zrychlení a zjednodušení výpočtových postupů při sestavování inventarizačních matice a stanovení negativních vlivů systémů(výrobků) na životní prostředí. Při zpracování inventarizační analýzy bývají provedena některá zjednodušení, zejména nebývají do inventarizační analýzy zahnuty vstupy a výstupy a samozřejmě tím také jednotkové procesy použité při výrobě všech technologických zařízení používaných ve všech jednotkových procesech výrobkového systému.hlavními důvody tohoto zjednodušení je to, že potřebné údaje pro tyto výpočty jsou zcela nedostupné. I v teoretickém případě dostupnosti těchto údajů by potřebné rozbory a výpočty byly velmi rozsáhlé a komplikované. Dalším zjednodušením také bývá to, že v oblasti emisních zátěží na výstupu u všech jednotkových procesů jsou vynechány hlukové a tepelné emise. Důvodem je opět velmi obtížný přístup k potřebným údajům.podle normovaných zásad tvorby studie LCA je tento postup přípustný. Normy připouští používání potřebných dat z literatury, převzatých z ostatních studií, nebo dat zjištěných vlastním šetřením.možná je také kombinace sběru dat. Důležitou částí je také přepočet všech dat na zvolenou funkční jednotku. Tím je v závěrečné části LCA umožněno srovnání a zhodnocení jednotlivých procesů. 53
2.4. Stanovení dopravních výkonů Pro úplnou inventarizaci systému při inventarizační analýze a tvorbě inventarizačních matic je potřeba také započítat dopravní výkony, protože představují velmi významný zátěžový faktor pro životní prostředí. Při výpočtu spotřeby energie při dopravě (nafta,benzín) je potřeba postupovat podle spotřeb a kilometráže, přitom je nutné brát v úvahu, zda je vozidlo vytíženo jen jednosměrně nebo obousměrně. 2.5.Podklady pro inventarizační matice pro varianty Na základě provedených sběrů dat a podrobných propočtů materiálových a energetických vstupů na jednotlivé varianty (vlastně jednotlivé inventarizační analýzy LCA ) jsou sestaveny přehledné tabulky, ve kterých jsou uvedeny výsledky propočtů a všechny údaje přepočteny na tzv. normalizované údaje, se kterými zmíněná databáze dokáže pracovat při vlastní inventarizační analýze životního cyklu.tento postup dále umožňuje použít databáze pro tvorbu strukturovaných matic jako výsledku inventarizační analýzy životního cyklu. V praxi přepočet na normalizované údaje znamená uvedení spotřeby všech materiálů v jednotkách kilogramy, spotřeba vody je uvedena v litrech, všechny energie a paliva jsou uvedeny v jednotkách MJ. 2.6. Výsledky a interpretace Zhodnocení a porovnání se provádí u porovnávací studie LCA z hlediska dopadů jednotlivých výrobkových variant na životní prostředí a spotřebu materiálů a energií. Uvedený členěný proces zhodnocení a porovnání spotřeby materiálů a energií a dopadů na životní prostředí se nazývá strukturování. Výsledkem procesu strukturování zpracovaného podle normovaných postupů zpracování studií LCA jsou zpravidla dvourozměrné matice, ve kterých např. rozlišovací kriteria tvoří sloupce a inventarizační vstupy nebo jednotlivé výsledky vytvářejí řady. Porovnání jednotlivých výrobkových variant pomocí uvedených strukturovaných tabulek ( matic) je díky velmi podrobnému členění značně obtížné. Proto databáze a celý výpočtový model např. firmy Boustead Consulting Ltd. umožňuje v případě LCA studie, která má porovnávací charakter, dílčí výsledky získané pro jednotlivé varianty přehledně uspořádat do několika přehledně strukturovaných tabulek ( matic ) podle vhodných kriterií, které sledují energomateriálové vstupy a výstupy a vlivy na životní prostředí. Členění získaných výsledků bývá často následující: - spotřeba celkové energie vstupující do jednotlivých variant včetně podílu elektrické energie a energie získané z ropy na celkové energii - podíl tří nejčastějších druhů paliv, tj. uhlí, ropy a zemního plynu na celkovém množství spotřeby energie, podíl dalších druhů paliv - celková spotřeba vody - suroviny vstupující do procesu - látky které tvoří emise do ovzduší. - emise do vody - tuhý odpad.recyklovatelné materiály - tepelné emise do ovzduší - hlukové emise do ovzduší Veškeré výsledky jsou vztaženy na zvolenou funkční jednotku 54
3.Závěr Metoda Hodnocení životního cyklu LCA je univerzální moderní metoda, která je ve světě stále častěji užívána pro komplexní hodnocení dopadů výrobních procesů i služeb na životní prostředí. Tuto metodu lze využívat také v oblasti recyklace stavebních materiálů kde cíleně provedené studie LCA mohou doložit známou poměrně nízkou energetickou a materiálovou náročnost recyklačních procesů.tím by byla podpořena samozřejmě také jejich vyšší konkurenceschopnost. 4. Literatura Katuščák, S.: Ekobilance a posuzování životného cyklu v DNP, Drevo, 55, 2000, s.101-10 Remtová, K., Marvan, L. : LCA neboli Hodnocení životního cyklu, CEMC Praha 1995 Remtová, K.:Trvale udržitelný rozvoj a strategie ochrany životního prostředí, Praha, 1996, 36 s. Remtová, K.-Marvan, L.: LCA-hodnocení životního cyklu. České ekologické manažerské centrum, Praha, 1996, 82 s. Wittlingerová, Z.- Jonáš,F.: Ochrana životního prostředí. ČZU v Praze, 1999, 131 s. Witzany, J.: Konstrukce pozemních staveb. Poruchy a rekonstrukce staveb, ČVUT ČSN EN ISO 14040 ( ČSN 01 0940 ) Environmetální management Posuzování životního cyklu Zásady a osnova. ČSN EN ISO 14041 (ČSN 01 0941 ) Environmentální management Pouzování životního cyklu Stanovení cíle a rozsahu a inventarizační analýza. ČSN EN ISO 14042 ( ČSN 01 0942 ) Environmentální management Posuzování životního cyklu Hodnocení dopadů. ČSN EN ISO 14043 (ČSN 01 09 43 ) Enviromentální management Posuzování životního cyklu Interpretace životního cyklu. ČSN ISO / TR 14049 ( ČSN 01 0949 ) Enviromentální management Posuzování životního cyklu Příklady aplikace ISO 14041 pro stanovení cíle a rozsahu inventarizační analýzy. 55