Transcript תכן מוכוון סביבה

‫תכן מוכוון סביבה‬
‫תכן מוכוון סביבה‬
‫הגדרה‪ :‬בחינה עקבית של תפקודי התכנון בכל‬
‫הקשור להשפעה על הסביבה‪ ,‬בריאות ובטיחות‬
‫במשך כל מחזור חיי המוצר ותהליך היצור‬
‫מאפיינים‪:‬‬
‫•פיתוח מוצרים מתוך מחשבה על השפעתם על הסביבה‬
‫•מזעור ההשפעות הישירות והעקיפות בכל אפשרות שנוצרת בתכנון‬
‫•שילוב של יצירתיות‪ ,‬חדשנות ויכולת טכנית‬
‫מרכיבי תכן מוכוון סביבה‬
‫תכן מוכוון סביבה‬
‫ניהול חומרים טוב יותר‬
‫אפשר‪ :‬יצור מחדש‬
‫מחזור‬
‫קומפוסטציה‬
‫השבת אנרגיה‬
‫מניעת פסולת‬
‫הפחתה‪ :‬משקל‬
‫רעילות‬
‫צריכת אנרגיה‬
‫הארכה‪ :‬אורך חיים‬
‫השפעת המיחזור‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫זכוכית ממוחזרת = ‪ 0.8‬השפעה סביבתית‬
‫בהשוואה לזכוכית חדשה‬
‫ברזל ממוחזר = ‪ 0.4‬השפעה סביבתית‬
‫פלסטיק‪/‬נייר‪/‬קרטון ממוחזרים = ‪ 0.4‬השפעה‬
‫סביבתית‬
‫נחושת ממוחזרת = ‪ 0.25‬השפעה סביבתית‬
‫אלומיניום ממוחזר = ‪ 0.1‬השפעה סביבתית‬
‫‪[Goedkoop, 1995‬‬
‫תכן מוכוון סביבה הינו מוכוון שוק‬
‫• היתרונות הסביבתיים של מוצרים ירוקים באים‬
‫למימוש והינם בעלי השפעה רק אם המוצר‬
‫מצליח בשוק‬
‫• תכן מוכוון סביבה מנסה לקחת בחשבון את כל‬
‫ההבטים של המוצרים כולל השימוש בו בשוק –‬
‫החומרים‪ ,‬כיצד עושים בהם שימוש‪ ,‬ומה קורה‬
‫בסוף מחזור חיי המוצר‬
‫גמישות ביכולת הפחתת ההשפעה‬
‫הסביבתית‬
‫מחזור פיתוח המוצר‬
‫שישי‬
‫חמישי‬
‫רביעי‬
‫שלישי‬
‫שני‬
‫ראשון‬
‫‪ KAY‬הציע ‪ 4‬עקרונות תכן בסיסיים‬
‫התממשקות‬
‫ביוניקה‬
‫ביוטכנולוגיה‬
‫משאבים מתכלים כהשקעות ראשוניות‬
‫פורסמו לראשונה ב ‪ ,1977‬נובעים מיישום‬
‫שיטתי של חשיבת מערכות‪ ,‬נוגעים בחוק השני‬
‫של התרמודינמיקה‬
‫העיקרון הראשון ‪ -‬התממשקות‬
‫הממשקים בין מערכות מעשה ידי אדם ומערכות‬
‫אקולוגיות צריכים לשקף את היכולת המוגבלת של‬
‫הטבע לספק אנרגיה ולקלוט פסולות מבלי‬
‫ששרידותו תיפגע‪ ,‬ואת העובדה שחיוני לשמור על‬
‫שרידות המערכות האקולוגיות‬
‫התממשקות‬
‫• יכולים להתרחש שינויים משמעותיים בסביבה‬
‫מפניהם המערכות האקולוגיות מוגנות בעזרת‬
‫חצצים )‪ (buffers‬מבלי שיהיה שינוי במצב‬
‫המערכת‬
‫עקרון התכנון השני ‪ -‬ביומימיקה‬
‫• ההתנהגות והמבנה של מערכות חברתיות‬
‫גדולות צריכים להיות דומים ככל האפשר לאלו‬
‫של מערכות אקולוגיות‬
‫• ביומימיקה ‪ -‬פתרון בעיות הנדסיות באמצעות‬
‫מודלים ביולוגיים‬
‫עקרון התכנון השלישי ‪ -‬ביוטכנולוגיה‬
‫• היכן שניתן‪ ,‬התיפקוד של מרכיב של מערכת‬
‫חברתית צריך להיעשות ע"י תת‪-‬מערכת של‬
‫הביוספרה הטבעית‬
‫עקרון התכנון הרביעי – משאבים מתכלים כהון‬
‫ראשוני‬
‫• במשאבים מתכלים נעשה שימוש רק כהשקעות‬
‫ראשוניות כדי להכניס‪/‬להפעיל משאבים‬
‫מתחדשים‬
‫• כאשר נעשה שימוש במשאב בקצב נמוך מקצב‬
‫ההתחדשות שלו בטבע‪ ,‬הוא נחשב כמשאב‬
‫מתחדש‬
Efficiency Vs. Effectiveness
Efficiency •
‫– יעילות ניצול כמות הזרימה‬
Effectiveness •
( exergy-‫– יעילות ניצול איכות הזרימה (נמדד ב‬
‫גישות המתמקדות בשלבים ספציפיים במחזור‬
‫החיים‬
‫• הנדסת סביבה מסורתית – ניהול ההובלה ‪,‬‬
‫הבקרה והתוצרים של מזהמים במערכות מים‪,‬‬
‫אויר ופסולת מוצקה (קצה צינור)‬
‫• מניעת זיהום – טכנולוגיות להוצאת מזהמים‬
‫ממוצרים ומתהליכים‬
‫• גישות תכן מוכוון ‪ X‬מתמקדות בשלב מסוים של‬
‫מחזור החיים (תכנון מוכוון פירוק‪ ,‬תכנון מוכוון‬
‫מיחזור)‪ .‬תכנון מוכוון סביבה כולל את כולן‬
‫ניתוח מחזור חיי מוצר‬
LCA - Life Cycle Analysis
‫עדיפויות סביבתיות‬
‫• כוס חד פעמית או רב פעמית‪ ,‬מייבש ידיים או‬
‫מגבות חד פעמיות‪ ,‬מדיח כלים או רחיצה ביד‬
‫• שיווק משקה קל בבקבוקים חד פעמיים או‬
‫בבקבוקי זכוכית רב פעמיים המצריכים איסוף‬
‫ושטיפה‪ .‬שימוש בחומרים קלים הדורשים פחות‬
‫אנרגיה ביצור לעומת בנית מוצר שיחזיק מעמד‬
‫שנים רבות ‪.‬‬
‫• השלכת בוצה לים או שריפתה‬
‫מהו ‪LCA‬‬
‫מערכת סיסטמטית לזיהוי והערכת ההשפעה‬
‫הסביבתית הקשורה במוצר‪ ,‬במשך כל מחזור‬
‫חייו‪ ,‬החל משלב הפקת חומרי הגלם ועד שלבי‬
‫הגריטה והפירוק בסביבה‪ .‬השפעות סביבתיות‬
‫כוללות שימוש במשאבים‪ ,‬השפעות על בריאות‬
‫האדם‪ ,‬השפעות על מערכות אקולוגיות‪ ,‬ועוד‬
‫מהו ‪LCA‬‬
‫תשומות אנרגיה‬
‫השלכה‪/‬מחזור‬
‫פסולת מוצקה‬
‫שימוש‬
‫חומרי גלם א‪-‬ביוטיים‬
‫הפצה ואחסון‬
‫יצור המוצר‬
‫פליטות למים‬
‫חומרי גלם ביוטיים‬
‫עיבוד החומרים‬
‫חומרי גלם‬
‫פליטות לאויר‬
‫שלבים בעלי משמעות סביבתית במחזור חיי‬
‫המוצר‬
‫רהיטים‬
‫מכשירי חשמל‬
‫בנייה‬
‫‪80‬‬
‫‪70‬‬
‫מ‬
‫‪ 60‬ד‬
‫ד‬
‫‪50‬‬
‫ה‬
‫‪ 40‬ש‬
‫‪ 30‬פ‬
‫ע‬
‫‪ 20‬ה‬
‫‪10‬‬
‫השלכה‬
‫שימוש‬
‫ייצור‬
‫שלבי מחזור חיים‬
‫חומרי גלם‬
‫‪0‬‬
‫שלבים בביצוע ‪LCA‬‬
‫מחקר ‪ LCA‬בנוי מ ‪ 4‬שלבים‬
‫•הגדרת מטרה והיקף – בעיקר לשם שמירה על‬
‫עקביות בכל התהליך‬
‫•יצירת מודל של מחזור החיים כולל כל הזרימות‬
‫פנימה והחוצה‬
‫•הבנת ההשפעה הסביבתית של כל הזרימות‬
‫•ניתוח התוצאות‬
‫‪ - LCA‬דוגמת התהליך‬
‫שקית ניילון (פוליאתילן) – שלב היצור‬
‫צריכת אנרגיה למוצר ‪ -‬פוליאתילן‬
‫ פוליאתילן‬- ‫רישום מלאי עץ מוצר‬
Raw materials
No
Substance Unit
Total
1 bauxite
mg
6.3
2 coal 19.5MJ/kg
mg
101
3 coal 22.4MJ/kg
g
334
4 coal 24.1MJ/kg
mg
596
5 crude oil g
339
6 lignite 14.1MJ/kg
g
8.84
7 lignite 7.9MJ/kg
g
190
8 NaCl
mg
3.15
9 natural gasg
1.14E+03
10 pot. energykJ
hydropower
250
11 unusable coal
g
97.1
12 water
g
4.14E+03
13 Wind
J
76.8
‫ פוליאתילן‬- ‫רישום מלאי עץ מוצר‬
Airborne emissions
No
Substance Unit
1 As
µg
2B
mg
3 Ba
µg
4 Be
ng
5 benzene ng
6 benzo(a)pyrene
ng
7 Bi
ng
8 Cd
pg
9 Cl(as HCl) µg
10 CO
g
11 CO2
g
12 Cr
µg
13 Cu
µg
14 CxHy sulphur
µg
15 dioxin
pg
16 dust
mg
17 ethylbenzene
ng
18 F
µg
19 formaldehyde
ng
20 H2
mg
21 H2S
µg
Total
86.3
6.82
110
1.48E+03
4.47E+03
607
508
1.68E+03
1.33E+03
2.72
2.24E+03
5.91
73.9
8.07
0.00313
883
2.52E+03
5.11E+03
3.72E+03
176
73.6
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
HCl
mg
Hg
µg
Li
ng
methane g
methyl mercaptane
µg
Mn
µg
Mo
µg
N2O
mg
naphthaleneng
Ni
µg
non methane
g VOC
NOx
g
PAH
µg
Pb
µg
pentane ng
Se
ng
Soot
µg
SOx
mg
toluene
µg
V
µg
Zn
µg
17.6
12.2
33.9
4.75
4.03
194
162
16.3
480
47.6
31.1
8.01
106
357
5.64E+03
3.36E+03
103
3.61E+03
11.6
965
121
‫ פוליאתילן‬- ‫רישום מלאי עץ מוצר‬
Waterborne emissions
No
Substance Unit
1 Acid as H+mg
2 BOD
µg
3 Clmg
4 crude oil mg
5 CxHy
mg
6 dissolved organics
mg
7 dissolved solids
mg
8 metallic ions
mg
9 Na
mg
10 nitrate
µg
11 oil
mg
12 phenol
µg
13 sulphate mg
14 suspended mg
solids
15 TOC
mg
16 Zn
µg
Total
101
3.56E+03
178
406
13.1
52.2
905
13.1
5.65
1.46E+03
86.5
1.47E+03
612
124
11.8
17.9
Solid emissions
No
Substance Unit
Total
1 ash
µg
2 ash (bottom)
g
3 ash (fly) g
4 Coal washery
g waste
5 industrial waste
mg
6 inert chemicals
mg
7 mineral waste
g
8 produc. waste
ng (not inert)
9 slags/ash mg
10 tailings
g
380
6.72
60.4
69.9
45.5
22.7
5.03
397
682
12.8
‫עץ מוצר – חומרים ואנרגיה‬
‫ניתוח כלל מחזור החיים של השקית‬
‫השפעות (מנורמלות) של השקית לאורך מחזור חייה‬
‫ניתוח רגישות‪-‬בחינת אלטרנטיבות‬
‫• שקית נייר‬
‫• סל פלסטיק קשיח‬
‫השוואת ההשפעות של שלוש האלטרנטיבות‬
‫מדוע צריכת האנרגיה של סל הפלסטיק כה גבוהה?‬
‫ניתוח מחדש‪ ,‬שימוש במרכיב פלסטיק ממוחזר‬
‫השוואה חדשה של האלטרנטיבות‬
‫שימושים עכשוויים ב‪LCA‬‬
‫‪ ‬שיפור תהליכים ו ‪benchmarking‬‬
‫‪ ‬החלטות השקעה ורכישה‬
‫‪ ‬תכנון ופיתוח מוצרים – הבנה של עלויות לאורך חיי‬
‫המוצר‬
‫‪ ‬פיתוח ויישום מדיניות‬
‫‪ ‬העברת מסרים שיווקיים‪/‬התגוננות מפני טענות ציבור‬
‫על נזקים סביבתיים מהמוצר‬
‫הרב תחומיות של ‪LCA‬‬
‫אחת המורכבויות של ‪ LCA‬היא האופי הרב תחומי‬
‫של עשייתו‪.‬‬
‫שלושה תחומי ידע דרושים לשם ביצוע ‪:LCA‬‬
‫התחום הטכני ‪ -‬מידול מערכות טכנולוגיות‪ .‬אי‬
‫הודאות יחסית נמוכה ומרבית המדידות בנות‬
‫אימות‬
‫התחום האקולוגי – מידול מערכות סביבתיות‪ .‬אי‬
‫הודאות גבוהה יותר והמדידות אינן תמיד בנות‬
‫אימות‬
‫התחום הערכי – בחירות סוביקטיביות‪ .‬זהו תחום‬
‫הגדרת גבולות מערכת‬
‫מערכות מוצרים נוטות להיות קשורות זו לזו בדרכים מורכבות‪,‬‬
‫לכן לא ניתן מעשית לזהות את כל הזרימות סביב מוצר ויש‬
‫להגדיר גבולות מערכת‬
‫בד"כ קיימות ‪ 3‬רמות לניתוח‬
‫רמה ראשונה – כוללים רק את יצור החומרים ושינועם‬
‫רמה שניה – כל התהליכים במהלך מחזור החיים נכללים‪,‬‬
‫מלבד ציוד היצור (משאיות‪ ,‬מכונות פס היצור עצמו‪ ,‬וכו')‬
‫רמה שלישית – כאן כוללים גם את ציוד היצור אולם רק ברמה‬
‫ראשונה (יצור החומרים הדרושים ליצור ציוד היצור)‬
‫תוצאות אפשריות של ביצוע ‪LCA‬‬
‫• שיקולי בחירת ספקים (השפעות בשלבי מחזור‬
‫חיים ראשוניים)‬
‫• שימוש בחומרים עפ"י משקלם (השפעות‬
‫בתהליך ההובלה אל ומפס היצור)‬
‫• הארכת אורך חיי המוצר (השפעות בשלב היצור‬
‫או הפקת חו"ג)‬
‫• החלטות לגבי תכנון המוצר – הובלה ומכירה‬
‫בחלקים במידה והמוצר תופס נפח רב (השפעות‬
‫בשלב ההפצה ואף ההחזרה ‪( reverse -‬‬
‫תוצאות אפשריות של ביצוע‪LCA‬‬
‫• אפשרויות צריכת אנרגיה )‪, (stand by mode‬‬
‫מניעת דליפות‪ ,‬שימוש חוזר בחומרים במקום‬
‫פליטתם (מים במדיח כלים)‪ ,‬תחזוקה פשוטה‬
‫ואפשרות תיקון חלקים (שלבי שימוש)‬
‫• שימוש בחומרים עפ"י רעילותם‪ ,‬יכולת למחזר‬
‫המוצר (השפעות בשלב הגריטה)‬
‫הדרך היקרה והדרך הזולה‬
‫הדרך המסובכת והיקרה – ביצוע מחקרים‬
‫למדידת ההשפעה של כל אחד מהמרכיבים‬
‫והשלבים‬
‫הדרך הפשוטה והזולה (יחסית) – שימוש בבסיסי‬
‫נתונים הכוללים תוצאות מאות מחקרים שכבר‬
‫נעשו עבור מרכיבים שונים‬
‫יתרונות ‪LCA‬‬
‫• יכולת להשוות בין מוצרים בעלי השפעות‬
‫סביבתיות שונות‬
‫• יכולת להשוות השפעות משלבים שונים של‬
‫מחזור החיים‬
‫• יכולת להשוות דרכים שונות לספק את אותו‬
‫שירות‬
‫חסרונות ‪LCA‬‬
‫• חלק מהשיטות הן מאד תובעניות בזמן ומשאבים‬
‫• מוגבל מבחינת המרחב והזמן ולכן בד"כ אינו‬
‫מתאים עבור‪:‬‬
‫– הערכת סיכונים‬
‫– רגישות הסביבה המקומית‬
‫• מוגבל למדדים בני כימות שעד עתה לא כוללים‬
‫מגוון ביולוגי ופרמטרים אסתטיים‬
‫• בסיס נתונים טוב לטובת בניית אינוונטר הזרימות‬
‫הוא קשה מאד להשגה‬
‫הערות‬
‫• ‪ LCA‬לא עוסק בטוב ורע ואין מטרתו למצוא‬
‫מיהם המזהמים הרעים‪ .‬המטרה היא‬
‫אופטימיזציה ועידוד חדשנות‬
‫• זהו כלי טוב למיצוב מוצרים בשווקים בעלי‬
‫מודעות סביבתית‬
‫• בראיה עסקית אסטרטגית מטרתו לשפר את‬
‫יכולת הבחירה של היצרן לגבי ההשפעות של‬
‫המוצר על הסביבה‪ ,‬לפני שהוא יאולץ לעשות‬
‫זאת ע"י השוק או הרגולטור‬
‫תוצאות אפשריות של‪LCA‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫הארכת חיי מוצר‬
‫הארכת חיי חומרים‬
‫הפחתת עצימות שימוש בחומרים‬
‫ניהול תהליך‬
‫הפצה יעילה‬
‫פיתוח קונספט חדש‬
‫אופטימיזצית טכנולוגית יצור‬
‫הפחתת ההשפעה בשלב המשתמש‬
‫אופטימיזצית סיום חיי מוצר‬
‫הארכת חיי‬
‫מוצר‬
‫הארכת חיי‬
‫חומרים‬
‫עצימות‬
‫שימוש חומר‬
‫ניהול תהליך‬
‫הפצה יעילה‬
‫קונספט חדש‬
‫טכנו' ייצור‬
‫שלב השימוש‬
‫סיום חיי מוצר‬