Transcript Materiaalikustannukset

Konstuktiomateriaalit ja niiden valinta
Materiaalikustannukset ja kierrätys
Luento 10
TkT Harri Eskelinen
2013
OSA 1:
Materiaalikustannukset
Materiaalikustannusten jaottelu

Materiaalin valintaprosessista puhuttaessa kustannukset jaoteltiin
seuraavasti:

Kokonaiskustannukset eliniän aikana


Materiaalin hankintakustannukset





Materiaalin valmistuskustannukset (esim. keraamien sekoitus ja sintraus
Materiaalinvalinnan välilliset vaikutukset valmistuskustannuksiin (Esim.
vaadittavat ylimääräiset lämpökäsittelyt, viimeistelyt, tai työstöaikojen
kasvu valitusta materiaalista johtuen)
Käytön aikaiset kustannukset


Perusmateriaali, toimitukset, aineenkoetustodistukset jne.
Valmistuskustannukset


Mukaan lukien materiaalinvalinnan välilliset vaikutukset
suunnittelukustannuksiin. (Esim. valutuotteen erityspiirteet)
Kestoikä
Laadunvalvontakustannukset
Hävittämis- ja/tai kierrätyskustannukset
Hallinnolliset kustannukset
Materiaalikustannusten eri
tarkastelutapoja

Raaka-aineiden perushinta, ”[€/kg]”




Suhteelliset hinnat


Levyt, tangot, pinnoitukset
Perusmateriaalin hinta + erilaiset lisähinnat






Muovien vertailu, GJS/GJL/G-X-vertailu
Puolivalmisteiden hinnat


Materiaalitoimittajan ilmoittama hinta
Pörssihinta (Cu, Al, Ag, jne.)
Tunnettuun perushintaan sidotut vertailukäyrästöt
Esim. lämpökäsittelyt
Esim. kokolisähinta
Tuotteen valmistusmenetelmään sidotut materiaalikustannukset
Tuoteperheen materiaalikustannusten arviointi
Tuotteen päätoimintoon ja kestoikään sidotut materiaalikustannukset
Elinkaarikustannusanalyysin ja elinkaariarvioinnin hyödyntäminen
materiaalikustannuksia tarkasteltaessa

Kierrätyksen huomioon ottaminen
Raaka-aineiden perushinta





Sopii yleensä vain karkeiden hinta-arvioiden tekoon
(”halpa”/”kallis”-vertailu)
Monesti antaa enemmän informaatiota kysyntätarjonta-tarkasteluille
Materiaalipörssien hintakehitystä voi hyödyntää
yleisien teollisuuden talousnäkymien ennakoinnissa
ym., ne indikoivat yritysten tulosnäkymiä
Joskus pörssianalyysit kuitenkin antavat viitteitä
keskeisistä materiaalin hintaan vaikuttavista tekijöistä,
esim. seosaineiden merkityksestä…
Käytännön materiaalinvalintatehtävien ratkaisun
apuna voi hyödyntää tunnettuun perushintaan
sidottuja vertailukäyrästöjä

Esimerkki: Outokummun osavuosikatsauksen
tiedoista…
Seosaineiden aiheuttaman
hintalisän suhteellinen
merkitys kasvaa!

Ruostumattoman
teräksen ja nikkelin
hintakehitykset
seuraavat yleensä
hyvin toisiaan…
 Mitä vähemmän
seostettu teräs, sen
halvempi…

Esimerkki: Hiilinanoputkien ennakoitu
hintakehitys ja kysyntä

Joissakin materiaaliryhmissä hinta seuraa
suhteellisen hyvin jonkin tunnetun
perusmateriaalin hintaa ja riittää, kun
perusmateriaalin hinta päivitetään vuosittain
 Tällaisia kertoimia voidaan hyödyntää
alustavassa materiaalien hintavertailussa
 Ennen kertoimien laskemista on syytä seurata
vertailtavien materiaalien keskinäistä
hintakehitystä usean vuoden ajan, jotta
tyypilliset ”markkinatekijät” eivät sekoita
kertoimien laskentaa…
Jaksot 1 ja 2
Z≈CR
HR ≈1.2…1.4×CR
Jakso 3
HR ≈ 1.2…1.3 × CR
Z ≈ 1.2 × CR
(Z ≈ 1.4…1.6 × HR)
1
2
3
Yleisillä rakenneteräksillä S235 pyörötanko 50 mm voidaan
Asettaa vertailukäyrästön lähtökohdaksi (kg* = 1.0). Riittää, kun
tämän tuotekoon hinta ko. materiaalille tunnetaan.
Suhteelliset hinnat

Suhteellisten hintatietojen käyttö on toimiva
tapa vertailulle, kun



vertaillaan hyvin samantyyppisiä materiaaleja
tunnettuun (samaan) käyttökohteeseen ja/tai
materiaalin valmistusprosessit ovat samankaltaisia
vertailussa on tarkoitus hyödyntää esim.
arvoanalyysiä optimaalisimman materiaalin
valitsemiseksi
Täysin erilaisille materiaaleille vertailun mielekkyys
on vähintäänkin kyseenalainen…
Eräiden pyörötankomateriaalien suhteellisten hintojen
vertailu...Vertailu ei ole kovin mielekäs…
Myötöraja
määrää, ei
hinta
Lämpökäsittelyn
hinta määrää
Toinen on
haponkestävä,
se määrää
14
Toinen on
rakenteisiin,
toinen johde
12
12
10
6,8
8
6
4,7
4
2
7,4
1
1,15
2,25
2,2
0
S2
35
S3
55
42
Cr
21 Mo
4
Ni
C
rM
o2
X
5
C
X
rN
5
i
C
rN
iM
o
C
uO
F
C
uS
n6

Suhteellinen hinta
Eräiden polymeerimateriaalien suhteellisia hintoja…Tässä
vertaillaan (osin) samaan käyttötarkoitukseen sopivia polymeereja!

Suhteellinen hinta
110
120
100
80
60
48
Suhteellinen hinta
40
PEEK /PA6.6 ≈ 9
PI / PA6,6
≈ 25
15
20
1
1
2,2
4,4
3,9
PI
PE
EK
PT
FE
PC
PP
AB
S
PA
6,
6
H
D
PE
0

Samalle valukappaleelle vertailu kolmelle vaihtoehtoiselle
materiaalille (valuteräs ja valuraudat valittu kohteeseen sopiviksi):
2
1,85
1,8
1,6
1,3
1,4
1,2
1
1
Suhteellinen hinta
0,8
0,6
0,4
0,2
0
Valuteräs
GJS
GJL
Puolivalmisteiden hinnat

Pelkän raaka-aineen hinta ei yleensä palvele
tuotesuunnittelua, parempi lähtökohta on profiilin tai
muun puolivalmisteen hintatieto (lisineen)…

Puolivalmisteita
tilattaessa on etenkin
muovituotteiden
kohdalla hankaluutena
selvittää kaupallisen
nimikkeen ja kemiallisen
nimikkeen välinen
yhteys (sekä muut
muovien ominaisuuksiin
vaikuttavat tekijät),
vaikka itse hintatieto
näyttäisi löytyvän
suhteellisen helposti…

Polyamidin (PA6.6) nimi tulee meerin keskellä
näkyvästä NH-CO –ryhmästä, joka on amidiryhmä.
Merkintä 6,6 tulee ryhmän molemmin puolin olevien
hiiliketjujen hiiliatomien lukumäärästä (6 ja 6).
Perusmateriaalin erilaiset lisähinnat

Esimerkkejä:

Lämpökäsittelyt lisäävät aina
perusmateriaalin kustannuksia, esim:
jännityksenpoistohehkutus
 pehmeäksi hehkutus
 normalisointi
 nuorrutus

8%
8%
11 %
19 %


Monesti
lämpökäsittelyjen
kustannukset
riippuvat oleellisesti
tarjoavan yrityksen
uunien
kapasiteetista…
Tarjouksissa voi olla
suuria eroja
tapauskohtaisesti

Katkaisulisä

Muita
lisäkustannuksia
ovat esimerkiksi





Rahti
Pakkaus
Kuljetuslavat
Mittaukset
Ainestodistukset
Valmistusmenetelmään sidotut
materiaalikustannukset





Eri valmistusmenetelmät on nähtävä toisilleen vaihtoehtoisina.
Valmistusmenetelmä ja konstruktiomateriaali valitaan rinnakkain
koneenosan vaatimusten mukaisesti.
Mitä aikaisemmin valmistusmenetelmä tunnetaan, sen
valmistusystävällisemmäksi tuote voidaan suunnitella jo heti
suunnittelun alkuvaiheista lähtien (DFMA). Vältytään kalliilta
muutoksilta myöhemmissä vaiheissa.
Monesti tuotteen valmistus sisältää useita erityyppisiä
valmistusvaiheita, joten vertailussa on itse asiassa
valmistusvaiheiden ketjuja. Esimerkiksi valumetallin valinta ei
suoraan tarkoita valamista suoraan valmiiksi tuotteeksi!
Moniin valmistusmenetelmiin sisältyy tyypillisesti esi- tai
jälkikäsittelyvaiheita, jotka on otettava vertailussa huomioon.
Monesti nämä riippuvat valitusta materiaalista.

1. Mitkä tekijät puoltavat menetelmän käyttöä kyseiselle materiaalille ?
(Esim. “painevalamalla lähelle messinkituotteen loppugeometriaa”)

2. Mitkä tekijät rajoittavat / vaikeuttavat menetelmän käyttöä kyseiselle
materiaalille? (Esim. “lasersäde heijastuu voimakkaasti alumiinista”)

3. Mitä sovelluksia on perusmenetelmästä ? (Valinta välillä valaminen/ hitsattu/
muokattu ei riitä vaan esim: “kahden materiaalin liittäminen valun yhteydessä”

4. Menetelmällä saavutettava valmistustarkkuus?
(Esim. Keraamista valmistettavan kappaleen IT-aste tms, Ra, )

5. Mitkä tekijät vaikuttavat eniten kustannuksiin?
(Esim. “jauhemetallurgisessa prosessissa tarvittavan tuotteen raaka-aineen valmistus”)

6. Mitkä ovat tärkeimmät valmistusmenetelmän yhteydessä hallittavat
prosessi-, ohjaus- ja/tai työstöparametrit, joita voi käyttää vertailussa?
(Esim. “lastuamissyvyys, -syöttö, - nopeus jne”)

7. Onko käytettävissä perusmenetelmää, sen sovelluksia, työkaluja, teriä,
kiinnittimiä yms. käsitteleviä SFS-, EN- tai ISO- standardeja? (Monesti
standardisointi alentaa kustannuksia)

8. Menetelmän sopivuus mekanisointiin, automatisointiin tai robotisointiin?
(Esim. eri hitsausprosessit)

9. Menetelmälle tyypillinen sarjasuuruus?
(Sopiiko yksittäiselle tuotteelle vai suursarjoille? Vrt. valumenetelmät)


10. Onko valitulle materiaalille varta vasten kehitetty jokin valmistusprosessi? (Esim. eri hitsausprosessit, vrt. TIG)
11. Mikä on kappaleen koon merkitys valinnassa ?
(Esim. “mikrokoneenosien kemiallinen työstö”)

12. Onko käytettävissä tuotteen valmistamiseksi eri perusmenetelmien
yhdistelmiä nk. hybridimenetelmiä? (Tuotannon suunnittelussa ei valita enää yksittäisiä
osavalmistusmenetelmiä! Esim. nykyaikaiset levytyökoneet)

13. Menetelmän sopivuus oman yrityksen tuotantolaitteisiin?
alihankkijoita)

14. Perustuuko vertailu konkreettisiin lukuarvoihin?
(Esim. sarjan kpl-määrä / käytetty aika tai kustannukset)
(Vai käytetäänkö
Tuoteperheen materiaalikustannusten arviointi



Jos suunniteltavat tuotteet tai tuoteperheen eri
kokovariantit noudattavat yhdenmukaisuuslakeja,
voidaan kustannustietoisessa suunnittelussa arvioida
mittakaavasuhteen mukaan muuttuvien tuotekokojen
kustannuksia polynomifunktion muotoisella
kasvufunktiolla qH :
qH=(Af3×qL3) + (Bf2 × qL2) + (Cf1 × qL) +D
Missä:
 qH = uudessa mittakaavasuhteessa tehdyn tuotteen
kustannusten kasvua kuvaava suhdeluku
 qL= tuotesarjan mittakaavasuhteen muutos
 Af3 ,Bf2 , Cf1 = kolmannen, toisen ja ensimmäisen kertaluvun
termien suhteellinen osuus tunnetun tuotteen kokonaiskustannuksista (ks. seuraava taulukko)
 D = kiinteiden kustannusten suhteellinen osuus tunnetun
tuotteen kokonaiskustannuksista
Esimerkki
Kustannuserä
(esimerkki)
Kustannusfunktion
termi
Kustannusfunktion
kertaluku
Lastuava työstö
Cf1
1
Viimeistely
Bf2
2
Lämpökäsittely
Af3
3
Materiaali
Af3
3
D
-
Kiinteät
kustannukset
Esimerkki
Kustannuserä
(esimerkki)




Kustannusten %osuus eräässä
tunnetussa
tuotteessa
Kustannusten
suhteellinen osuus
kokonaiskustannuksista
Kustannusfunktion
kertaluku
Lastuava työstö
15
0,15
1
Viimeistely
20
0,20
2
Lämpökäsittely
25
0,25
3
Materiaali
30
0,30
3
Kiinteät
kustannukset
10
0,10
-
Jos mittakaavan kasvu on qL=1.5, sijoitetaan kaavaan:
qH=(Af3 × qL3) + (Bf2 × qL2) + (Cf1 × qL) +D
qH=((0,25+0,30) × 1.53) + (0,20 × 1.52) + (0,15 × 1.5) +0.10 = 2.63
Tässä esimerkissä siis mittakaavan kasvu 1.5-kertaiseksi johtaisi
kokonaiskustannusten kasvuun 2.63-kertaiseksi

Tutkittaessa edellisen kasvufunktion paikkansa
pitävyyttä on havaittu seuraavia tuloksia:





Pienissä ja geometrisesti samankaltaisissa tuotteissa
valmistuskustannukset kasvavat likimain mittakaavan
suhteessa (× qL)
Keskikokoisissa tuotteissa valmistuskustannukset ovat
verrannollisia mittakaavan neliöön (× qL2)
Suurissa tuotteissa valmistuskustannukset ovat verrannollisia
mittakaavan kuutioon (× qL3)
Eri valmistusmenetelmillä voi olla eri kustannusfunktion
kertaluku (vrt. edellinen esimerkki)
Materiaalin kertaluku on kolme (× qL3), (vrt. edellinen
esimerkki),
Tuotteen päätoimintoon ja kestoikään sidotut
materiaalikustannukset

Materiaalinvalinnassa käytetään johdettuja
tunnuslukuja, esimerkiksi:

Hinta/ materiaalin lujuusyksikkö (yhden MPa:n hinta euroina,
[€/MPa])


Hinta/ jäykkyys (taipuma) (yhden taipumayksikön hinta
euroina [€/mm]


Kasvatetaanko jäykkyyttä poikkileikkauksen taivutusvastusta vai
materiaalin kimmomoduulia kasvattamalla?
Hinta/ kestoikä (yhden käyttöikätunnin hinta euroina, [€/h])


Kasvatetaanko väsymislujuutta materiaalia vaihtamalla (yleensä
epäedullinen keino)?
Kasvatetaanko kulumiskestävyyttä materiaalia vaihtamalla vai
kuormituspinta-alaa kasvattamalla?
Hinta/ tehonsiirtokyky (yhden siirrettävän tehoyksikön hinta
euroina €/kW)

Parannetaanko tehohäviöitä pienentämällä pyörivien osien
massaa vaihtamalla materiaali, joka mahdollistaa tämän (tiheys
vs. lujuus)
Elinkaarikustannusanalyysi materiaalinvalinnassa

Life Cycle Cost (LCC), tuotteen
elinkaaren aikaiset kustannukset

Pyritään ottamaan huomioon kaikki tuotteen tai
järjestelmän koko elinkaaren aikana syntyvät
merkittävät kustannukset riippumatta siitä, missä
elinkaaren vaiheessa kustannukset syntyvät
LCC-tarkastelun tavoitteet
Saada kokonaiskuva siitä, mitä tuotteen
omistaminen maksaa sen koko elinkaaren
aikana.
 Tuoda esiin muutosehdotuksia, joilla
tuotteen taloudellisuutta voidaan parantaa
kohdentamalla resurssit uudella tavalla.

LCC:n toteutusajankohta

Aloitettava jo esisuunnitteluvaiheessa,
koska suurin osa kustannuksista muodostuu
silloin

Tuotteeseen tehtävien muutosten kustannukset
ovat alussa pienemmät

LCC-analyysin kannalta erityisen tärkeitä
ovat kustannusten vuorovaikutukset

Kustannukset voidaan optimoida siten, että
panostus johonkin kustannustekijään merkitsee
säästöjä muissa kustannustekijöissä


Kustannuksia voidaan kohdentaa esim. edullisimpaan
suursarjatuotteen valmistusteknologiaan (valaminen
vs. valumateriaali)
kustannuksia voidaan kohdentaa esim. materiaalin
hankintaan (materiaali vs. lastuttavuus)
LCC:n mahdollisuudet materiaalinvalinnassa

Materiaalinvalinta vaikuttaa suoraan tuotteen
materiaali- ja valmistuskustannuksiin sekä
epäsuorasti käyttö- ja kunnossapitokustannuksiin.


Valituilla materiaaleilla on suuri merkitys tuotteen
käyttövarmuuteen.
Materiaalinvalinnalla voidaan vaikuttaa tuotteiden
elinkaarikustannuksiin erityisesti tapauksissa, joissa
rakenteiden korroosio, murtuminen, kuluminen yms.
tekijät rajoittavat elinikää.
Haasteita LCC:n käytössä





Tarkastelujen lähtökohtana käytettävien
toteutuneiden kustannusten selvittämisen vaikeus.
Kaikkien tulevaisuudessa esiintyvien
kustannustekijöiden määrittämisen vaikeus.
Pitkän tarkasteluajan aiheuttama kustannustietojen
ennustamisen epätarkkuus.
Laskennan kriittisten tekijöiden (laskentakorko,
elinkaaren pituus, tuotteen teknologinen
vanhentuminen ym.) määrittämisen vaikeus.
Analyysin käytön vaatima suuri työmäärä.
Esimerkkejä LCC:n käytöstä

Ruostumattoman teräksen investointikustannukset
junan korissa ovat korkeammat kuin hiiliteräksellä.


Ruostumaton teräs on kuitenkin pienempien
kunnossapitokustannustensa ansiosta LCCkokonaiskustannuksiltaan sekä hiiliterästä että alumiinia
edullisempi.
Alumiinisen linja-auton korin käytönaikaiset
kustannukset ovat huomattavasti pienemmät kuin
ruostumattomasta teräksestä valmistetun.

Valmistuskustannukset ruostumattomasta teräksestä
tehtäessä ovat kuitenkin niin paljon pienemmät, että
elinkaarikustannukset jäävät pienemmiksi kuin alumiinilla.
OSA 2:
Materiaalien kierrätys

Käsiteltäviä aihepiirejä:







Materiaalitehokkuus
Kestävä kehitys
Uudelleenkäyttö, kierrätys ja hyödyntäminen
Elinkaariarviointi (LCA)
FACTOR-ajattelu
Ekotehokkuuden mittari (MIPS =Material Input Per Service Unit)
Esimerkkejä materiaalien kierrätyksestä
Materiaalitehokkuus – kaksi päätekijää

1. Materiaalien käytön ”hyötysuhde”
tuotannossa = ”vähemmästä enemmän”
(material efficiency)


ei juuri vaikutuksia kierrätykseen
2. Luonnosta otetun materiaalin
”kokonaiskäytettävyys” (material effectiveness)

kierrätyksellä tärkeä rooli materiaalien
palauttamisessa käyttöön ja haitattomasti takaisin
ympäristöön
Kestävä kehitys





Käsite ”kestävä kehitys” (sustainable development) on
syntynyt vastaamaan maapallon tilan aiheuttamaan
kansainvälisen yhteistyön tarpeeseen.
Ydinkysymyksenä ekologisesti kestävässä kehityksessä on
ihmisen aiheuttaman ympäristökuormituksen
vähentäminen.
Pitää löytää toimintatapoja, joiden avulla maapallolla on
mahdollista elää myös tulevien sukupolvien aikana.
Kestävän kehityksen periaatteen tavoitteena on integroida
ympäristöpolitiikka ja kehitysstrategiat niin, että myös
taloudellinen kasvu on mahdollista. (Perinteisesti on
ajateltu, että ympäristönsuojelu ja taloudellinen kasvu ovat
toisensa poissulkevia).
Perinteisen ajatustavan uudistuminen on saanut myös
yritysmaailman hyväksymään kestävän kehityksen periaatteen.
Uudelleenkäyttö, kierrätys ja hyödyntäminen

Uudelleenkäytöllä tarkoitetaan sitä, että
laitteen tms. osia käytetään samaan
tarkoitukseen kuin mihin ne on alun perin
tarkoitettu.
 Kierrätyksellä tarkoitetaan jätemateriaalien
jälleenkäsittelyä alkuperäiseen tarkoitukseen
tai muuhun kuin energiantuotanto tarkoituksiin.
 Hyödyntäminen on esimerkiksi materiaalin
käyttöä energian tuottamiseen.
Elinkaariarviointi LCA


LCA =Tuotteeseen liittyvien ympäristö-kuormien arvioiminen
tunnistamalla ja laskemalla mm. käytetyn energian,
materiaalien ja ympäristöön päästettyjen jätteiden määrät.
LCA sisältää energian ja materiaalien käytön ja niistä
seuraavien päästöjen vaikutusten arvioimisen ja ympäristöllisten
parannusmahdollisuuksien arvioimisen ja toteuttamisen.

Elinkaariarviointi (LCA) sisältää tuotteen
koko elinkaaren käsittäen myös
raaka-aineiden rikastamisen ja prosessoimisen,
 valmistamisen,
 kuljetuksen ja jakelun,
 käytön,
 uudelleenkäytön ja ylläpidon,
 kierrätyksen ja
 lopullisen hävittämisen

Elinkaariarviointi (LCA) materiaalinvalinnassa
Periaatteellinen pohdintaesimerkki:
 Linja-auton kori, RST vs. Al
Alumiinia käytettäessä kori kevenee tehon
tarve pienenee ja/tai matkustajien
(hyötykuorman) määrä voi lisääntyä
 Edellyttää materiaalin käytön optimointia, koska
huonosti suunniteltu Al-tuote ei välttämättä ole
terästä kevyempi (muotojäykkyys!).
 Alumiinin kierrätyksen avulla saavutetaan
teräkseen verrattuna 1.5-kertainen energian
säästö raaka-aineen valmistuksessa.

Factor-ajattelu






Ekologiselle kestävyydelle voidaan asettaa määrällisiä tavoitteita,
jotka on myös suhteutettavissa nykyiseen materiaalien
kulutustasoon ja siitä aiheutuvaan ympäristökuormitukseen.
Ekotehokkuuden lisäämiseen pyritään ns. factorien eli
tehostuskertoimien avulla.
Käyttöön on yleistynyt kaksi tehostamiskerrointa, Factor4 ja
Factor10.
Factor 4 -ajattelu lähtee siitä, että luonnonvarojen käyttöä voidaan
tehostaa vähintään nelinkertaiseksi nykytilanteeseen verrattuna
taloudellisesti kannattavalla tavalla.
Factor 10 -tavoite perustuu luonnonvarojen kokonaiskäytön
puolittamiseen vuoteen 2040 mennessä. Se edellyttää
luonnonvaratuottavuuden kymmenkertaistamista rikkaissa
teollisuusmaissa nykytilanteeseen verrattuna.
Suurimpia esteitä Factor 10 tavoitteen toteutumisessa ovat vanhat
luutuneet talous- ja yhteiskuntarakenteet, jotka kannustavat
pikemminkin luonnonvarojen tuhlailevaan käyttöön.
Pelkät tuotanto- ja kulutustapojen muutokset eivät kuitenkaan riitä
vaan esimerkiksi verotuksen painopisteen tulisi siirtyä työn
verotuksesta luonnonvarojen käytön verotukseen.
MIPS - materiaalin käyttö palveluyksikköä
kohden





Ekotehokkuuden mittariksi on kehitetty MIPS (Material
Input Per Service Unit), joka kuvaa tuotteen tai palvelun
aiheuttamaa materiaalivirtaa sen koko elinkaaren ajalta.
MIPS saadaan jakamalla luonnonvarojen kokonaiskulutus,
materiaalipanos MI palvelusuoritteella S, (MIPS = MI / S).
Palvelusuoritteen yksikkö vaihtelee tuotteen tai palvelun
käyttötarkoituksen mukaan. Se voi olla esimerkiksi tuotteen
käyttökerta, kuljettu kilometri tai puhdistunut pyykkikilo.
MIPS-ajattelun avulla voidaan siirtyä kulutuksen
aiheuttamien haittojen ja päästöjen korjaamisesta niiden
välttämiseen.
MIPS-mittari kertoo luonnonvarojen kokonaiskulutuksen
suhteessa siitä saatuun hyötyyn.






Ideana on vertailla erilaisia tapoja tyydyttää sama tarve. MIPSlaskentaan otetaan mukaan kaikki materiaalivirrat tuotteen tai
palvelun koko elinkaaren ajalta.
Valmistuksen lisäksi otetaan huomioon myös kaikki välilliset
materiaalimäärät, jotka syntyvät mm. kuljetuksista ja pakkauksista.
MIPS:ä voidaan soveltaa niin pitkä- kuin lyhytikäisiin hyödykkeisiin
sekä myös monimutkaisiin laitoksiin ja yhdyskuntarakenteisiin.
MIPS -ajattelussa ekotehokkain vaihtoehto tarkoittaa
mahdollisimman pientä materiaalipanosta hyötyä kohden.
MIPS -laskennassa ei suoraan käsitellä materiaalien haitallisuutta.
MIPS:n avulla saa käsityksen suunnasta ja suuruusluokasta ja sitä
voidaan käyttää mm. yksityiskohtaisen elinkaariarvioinnin (LCA)
seulontavaiheena, jolloin voidaan saada kuva siitä, millaisia
vaihtoehtoja kannattaa tarvittaessa ottaa yksityiskohtaisempaan
tarkasteluun.
Materiaalipanos (MI = material input)

Määritelmä 1
Palevelusuorite (S)

Määritelmä 2
MIPS, MI vai MIT?

Määritelmä 3
Esimerkkejä MIT-arvoista
Tuotettu metalli
Kulutetut
abioottiset
raaka-aineet
[tn/tn]
(mineraalit,
fossiiliset
polttoaineet)
Kulutetut
bioottiset
raaka-aineet
[tn/tn]
(biomassa)
Kulutettu vesi
[tn/tn]
Kulutettu ilma
[tn/tn]
Vedetty alumiini
35.3
996.8
10.4
Kupari
179.1
236.4
1.2
Nikkeli
141.3
233.3
40.8
Rakenneteräs
(kylmävalssattu)
8.5
74.8
0.5
Ruostumaton
teräs
(18%Cr, 9% Ni)
14.4
205.1
2.82
Ruostumaton
Teräs
(17%Cr, 12% Ni)
17.9
240.3
3.38
Kulutettu (muu)
maaperä
Esimerkkejä materiaalien kierrätyksestä

Käsiteltäviä esimerkkejä:
Autoteollisuus
 Elektroniikkateollisuus
 Metallien kierrätys
 Muovien kierrätys
 Uusien materiaalien kierrätys
 Haasteita kierrätykselle

Autoteollisuus




Euroopan unioni säätelee autojen kierrätystä. Romuautojen
kierrätys on lailla säädelty.
Loppuun kuluneet autot synnyttävät noin 10 prosenttia
vuosittaisesta ongelmajätteen kokonaismäärästä, joka syntyy
Euroopan unionissa.
Romuautojen materiaalista noin 75 % on metallia, noin 20 %
orgaanisia aineita (muovi, kumi, tekstiilit) ja loput muita aineita
kuten lasia ja nesteitä. Korkean romutusiän takia romuautoista ei
saada osia kovin paljon uudelleenkäyttöön.
EU-direktiivin mukaan romuauton painosta uudelleenkäytön ja
kierrätyksen vaatimus on nykyään 80 prosenttia ja vuonna 2015
se nousee 85 prosenttiin.

VW Golf made from over 40%
recycled materials
Elektroniikkateollisuus

Sähköisistä ja elektronisista laitteista tuleva
jäte lisääntyy 16-28 prosenttia joka viides
vuosi - kolme kertaa nopeammin kuin
yhdyskuntajäte yleensä.
 Se on yksi suurimmista raskasmetallien ja
orgaanisten saasteiden lähteistä.
 Euroopan unioni käsittelee tätä ongelmaa
uusilla laeilla.
 Huom! Jopa 80-100 % kännykästä voidaan
kierrättää.
Metallien kierrätys




Kansainvälisen teräsjärjestön tekemän selvityksen
mukaan teräs on maailman kierrätetyin materiaali.
Kierrätyksen huomioivien elinkaariarviointien mukaan
tuotteen elinkaaren aikaisiin ympäristövaikutuksiin
vaikuttaa eniten teräksisen lopputuotteen
kierrätysaste.
Teräksen laatu ei heikkene kierrätyskertojen välillä, eli
teräs voidaan kierrättää lukemattomia kertoja.
Kierrätetyn teräsromun käyttö pienentää
valmistusprosessissa ilman saastumista 86% ja veden
saastumista 76%.
Kierrätetystä materiaalista tehdyn uuden metallin osuus
Sinkki
20 %
Teräs
42 %
Lyijy
74 %
Kupari
32 %
Alumiini
39 %
0%
20 %
40 %
60 %
80 %
Energian säästö kierrätyksen avulla
Sinkki
60 %
Teräs
68 %
Lyijy
60 %
Kupari
85 %
Alumiini
95 %
0%
20 %
40 %
60 %
80 %
100 %
Muovien kierrätettävyys

#1 PET (polyethylene terephthalate)


# 2 HDPE (high-density polyethylene)


Vaikea kierrättää.
# 6 PS (polystyrene or polystyrene foam)


Erittäin vaikea kierrättää.
# 5 PP (polypropylene)


Erittäin vaikea kierrättää.
# 4 LDPE (low-density polyethylene)


Hyvin kierrätettävissä
# 3 PVC (polyvinyl chloride)


Eniten kierrätetty polymeeri
Vaikea kierrättää.
# 7Other Plastics

Yleensä vaikea kierrättää tai kierrätykseen tarvittava
teknologia puuttuu
Uusien materiaalien kierrätys

Ongelmallisimpia ovat ohuet
arvometallipinnoitteet, joiden irti saamiseen
järkevin kustannuksin ei ole toistaiseksi
olemassa teknologioita.


Materiaalien käytön hyötysuhde tosin paranee
atomin paksuisia nanopinnoitteita käytettäessä.
Nanopinnoitteita sisältävien tuotteiden
tuotantomäärät ovat saavuttanee uudet
mittasuhteet, ja tuotteet leviävät ympäri maailmaa.
Yhtenä haasteena on saada käytöstä poistetut
tuotteet kootuksi järkevän kokoisiin
kierrätyspisteisiin.

Tuotteet muuttuvat monimutkaisemmiksi ja ne sisältävät ohuina
kerroksina yhä pienempiä määriä ja yhä useampia alkuaineita,
joita on hankalaa erotella
IT-tuotteen sisältämien alkuaineiden lukumäärä
70
60
60
50
40
30
20
11
15
10
0
1980-luku
1990-luku
2000-luku

Esimerkiksi nykyisin romutettavissa
tietokoneissa on runsaasti arvometalleja,
mutta niistä vain pieniosa saadaan
talteen:
hopeasta vain n. 11,5 %,
 kullasta ja palladiumista vain n. 25,6 % ja
 kuparista n. 60 %.

Komposiitit


Huonoimmat komposiitit joutuvat kaatopaikalle,
”parhaimmat” voidaan polttaa.
Kaikki komposiitit eivät ole kierrätyksen kannalta
huonoja:



UPM ProFi –puumuovikomposiittia voi pitää positiivisena
esimerkkinä komposiiteista. Sen pääraaka-aineena on
tarralaminaattituotannossa hyödyntämättä jäänyt paperi ja
muovi (eli jäte). Lisäksi käytetään puhtaita muovin
polymeereja sekä väri- ja täyteaineita.
Puumuovikomposiitti on pitkäikäinen (yli 10 vuotta).
Tuote voidaan hävittää polttamalla energiaksi eli lajittelemalla
se sekajätteeseen tai energiajätteeseen tai se voidaan
kierrättää takaisin tuotantoprosessiin.
Haasteita kierrätykselle

1. Materiaalien kokonaiskäytettävyyttä lisäävä
keräyslogistiikka.
 2. Materiaalien uudelleenkäyttöarvon säilyttävät
kierrätysprosessit.
 3. Arvokkaiden materiaalien talteenottoteknologiat.
 4. Tulevaisuuden materiaalien talteenottoteknologiat.
 5. Uudet käsittelyprosessit materiaalien haitattomaan
palautukseen luonnon kiertokulkuun.
 6. Tarkemmat indikaattorit ja menetelmät, joilla
voidaan laskea edistävätkö uudet teknologiat ja
toimintatavat kierrätystavoitteiden toteutumista.