Transcript 第2回 LCA
熊野雄太 「LCA手法によるICパッケージのライフサイクル影響 評価と健康被害評価」 小林充、石坂和明、伊坪徳宏 日本信頼性学会誌、信頼性26巻（３） 235-249、2004-05-01 １、LCAとは ２、LCAの評価対象と評価手法 ３、LCA評価 ４、まとめ Life Cycle Assessmentの略 製品のライフサイクル全体にわたる環境影響の評価 資源調達 廃棄・リサイクル 製造 使用 組立 輸送 環境への影響を定量的に評価 評価対象 ◦ ICパッケージ（パソコンや携帯端末の基盤に使用）2種類 BGA（多層プリント配線板） ビルドアップ（微細線層をビルドアップ） 評価手法 ◦ ◦ ◦ ◦ ◦ ◦ ライフサイクルインベントリ分析 分類化 特性化 正規化 重み付け 統合化 3-1 調査範囲の設定 ◦ 使用段階の消費エネルギー約1.3％ ◦ 廃棄・リサイクル段階での廃棄量約0.3% ◦ 使用、廃棄・リサイクル段階の環境負荷は LCAに影響しないほど小さい 今回のLCAの範囲は資源調達～製品製造まで パッケージの重さ、大きさ、端子数などの機能項目か ら、周波数（処理速度）を選択し、2GHの機能を達成 するのに必要なパッケージの数を決定 BGA ２個 ビルドアップ １個 3-2 ライフサイクルインベントリ分析（LCI) 製品データシートの数値を用いて環境負荷を計算 𝐼𝑖 ：インベントリ項目別消費量、排出量 𝑎ij ：原単位 𝑤𝑗 ：パッケージの素材別重量、加工量、ユーティリティ使用料 𝐼𝑖 ＝ (𝑎ij × 𝑤𝑗 ) 𝑗 各素材からの消費・排出量を計算 分類化 ◦ 環境負荷（インベントリ項目） 消費負荷・・・原油、石炭、LNGなど 排出負荷・・・CO2、SO2など ◦ ステージ（工程） 素材製造・・・資源採掘から製造 組立 ・・・電力などを使用して製品を製造 公海上 ・・・資源輸送 LCIの結果 ◦ BGA、ビルドアップともに消費資源の量は、 エネルギー資源＞枯渇資源＞再生可能資源 ◦ 大気への排出は、 CO2＞NOx＞SO2＞N2O＞SOx ◦ CO2の排出量は、BGAが462g、ビルドアップが343g ◦ ステージ別では、資源消費は「素材製造」、排出負荷は「組 立」で多くなっていた。 3-3 ライフサイクルインパクト評価（LCIA) ◦ LCIの結果から各項目が環境に与える影響を計算する 𝑃𝑛 ：インパクトカテゴリ別環境負荷 𝛼in ：特性化係数 𝐼𝑖 ：インベントリ項目別消費量、排出量 (𝛼i𝑛 × 𝐼𝑖 ) 𝑃𝑛 ＝ 𝑛 各消費・排出量からの環境への影響を 計算 特性化係数について ◦ 消費、排出量が環境にどのくらい影響を与えるかの指標 8領域（インパクトカテゴリ）それぞれに係数がある 1 3 5 7 資源の消費 オゾン層破壊 湖沼の富栄養化 エネルギー消費 2 地球温暖化 4 酸性化 6 光化学オキシダント 8 固形物排出 例、資源の消費の場合 係数は世界の資源埋蔵量の逆数。 ↓ 全資源の内、どのくらいの割合を消費したか。 カテゴリ別環境負荷 インパクトカテゴリ BGA 資源の消費 4.02.E-03 1.37.E-03 地球温暖化 4.73.E-01 3.51.E-01 オゾン層破壊 0.00.E+00 0.00.E+00 酸性化 8.00.E-04 5.91.E-04 湖沼の富栄養化 7.94.E-05 5.98.E-05 光化学オキシダント 3.63.E-05 2.73.E-05 エネルギーの消費 8.26.E+00 6.11.E+00 固形排出物 3.49.E-03 1.14.E-03 ビルドアップ LCIAの結果 ◦ エネルギー消費は、BGAが約8.3MJ、ビルドアップが約 6.1MJ ◦ LCIの結果と合わせ、CO2・エネルギー消費に関してはビル ドアップはBGAの約74％。 ビルドアップ構造による高密度化により、パッケージの性 能が向上したことが原因 3-4 統合化 ◦ 異なる環境負荷を一つに統合して、評価しやすくする。いくつ かの異なる手法がある 正規化 重み付け 単一指標化 という過程で計算される。 SGE法による計算過程を示します。 正規化 ◦ あるインパクトカテゴリの環境影響度が他の項目と相対的に 比較可能に。結果は無次元になる。 ◦ JEMAI-LCAというソフトで設定された規格値がある 資源の消費 地球温暖化 酸性化 エネルギー消費 固形排出物 について、各規格値で割ることで正規化。 重み付け ◦ 今回は製造サイトの事業内容、環境対策の重点項目、環境 マネジメントプログラムに従い、CO2排出、エネルギー消費 に重点を置いた。 重みづけ係数 資源の消費 3 地球温暖化 5 酸性化 1 エネルギーの消費 3 固形排出物 1 単一指標化 ◦ 正規化した値に重みをかけて統合化指数を計算 インパクトカ テゴリ 正規化結果 BGA ビルドアップ 重みづけ 統合化指数 正規化結果 係数 重みづけ 統合化指数 係数 資源の消費 4.19E-14 3 1.26E-13 1.43E-14 3 4.29E-14 地球温暖化 3.48E-13 5 1.74E-12 2.58E-13 5 1.29E-12 酸性化 3.62E-13 1 3.62E-13 2.67E-13 1 2.67E-13 エネルギー の消費 3.86E-13 3 1.16E-12 2.85E-13 3 8.55E-13 固形排出物 4.20E-14 1 4.20E-14 1.37E-14 1 1.37E-14 合計 - - 3.43E-12 - - 2.47E-12 他の統合化手法による結果 統合化手法 2000年 BGA 2001年 ビルドアップ BGA ビルドアップ Eco-indicator(オラン ダ) 4.80.E-04 3.01.E-04 4.51.E-04 3.34.E-04 EPS(スウェーデン) 1.93.E+02 1.21.E+02 1.81.E+02 1.34.E+02 エコポイント(スイス) 1.78.E-01 7.00.E-02 1.72.E-01 7.65.E-02 DｔT(旧資環研) 8.05.E-13 5.05.E-13 7.60.E-13 5.65.E-13 SGE法 3.58.E-12 2.17.E-12 3.43.E-12 2.47.E-12 ◦ どの手法でもビルドアップの方が環境負荷が小さい ◦ 2000年と2001年を比べると、BGAは減少、ビルドアップは 増加。 生産量増加に伴う機能単位当たりの 消費・排出負荷の増加 被害評価による統合化 ◦ インパクトカテゴリを比較（重み付け）するのではなく、数項目 の保護対象に集約して評価する ◦ 保護対象の例 人間の健康 生物多様性 資源 保護対象が明確に定義されるので評価しやすい。 こちらが主流になりつつある。 手法 ◦ Eco-indicator’99 ◦ 産総研/LCAプロジェクト それぞれ保護対象が異なるため、この研究では両方に 共通する「人間への健康影響」についてについて2000 年と2001年を比較した。 障害調整生存年数 DALY(Disability Adjusted Life YEAR) ここからは手法の違いについて記述されている 比較結果 ◦ 被害総量はBGA、ビルドアップともにEco-indicator’99 が約1.9倍 ◦ CO2排出による被害量について、両方の年でBGA、ビルド アップともにEco-indicator’99が約2.9倍 ↓ 保護対象の項目が異なる。 ◦ NOxとSO2の被害量に占める割合は、Eco-indicator’99は 約37％、産総研/LCAプロジェクトは約63％。 ↓ 対象地域によって各物質の影響が異なる LCAによりビルドアップは機能単位においてBGAより 環境負荷が小さい製品であることがわかった 手法により影響評価が異なることがわかった。LCA評 価の際に手法と対象地域をしっかり設定することが大 切である