پس زمینه

ارزیابی چرخه حیات (LCA) ابزاری برای اندازه‌گیری مصرف منبع انرژی و اثرات زیست‌محیطی یک محصول، صنعت تولید است. این ابزار از جمع آوری مواد خام تا تولید، حمل و نقل، استفاده و در نهایت تا دفع نهایی را اندازه گیری می کند. LCA از دهه 1970 تاسیس شد.

l انجمن سم شناسی و شیمی محیطی (SETAC) SETAC را به عنوان روشی برای ارزیابی چگونگی تأثیر محصولات، تولید و اقدامات بر محیط زیست از طریق ارزیابی مصرف مواد خام، مصرف انرژی و انتشار زباله تعریف می کند.

l در سال 1997، ISO سری ISO 14000 را صادر کرد و LCA را به عنوان گردآوری و ارزیابی ورودی ها، خروجی ها و اثرات بالقوه زیست محیطی یک سیستم محصول در طول چرخه عمر آن تعریف کرد. اثرات زیست محیطی شامل استفاده از منابع، سلامت انسان و اکولوژی است. ISO 14040 اصل و چارچوب را تعریف می کند و ISO 14044 الزامات و راهنمایی را تعریف می کند.

ارزیابی LCA شامل 4 مرحله است:

1) هدف و دامنه این در مورد هدف تحقیق، مرزهای سیستم، واحدی که برای استفاده انتخاب می شود و نیاز به داده است.

2) تجزیه و تحلیل موجودی. این شامل جمع آوری و دفع داده ها است.

3) ارزیابی تاثیر. این برای تجزیه و تحلیل عناصری است که بر محیط تأثیر می گذارد.

4) تفسیر. این برای نتیجه گیری ارزیابی و تجزیه و تحلیل نتیجه است.

هدف و دامنه

هدف مطالعه

هدف مطالعه نقطه شروع LCA است. این برای ارزیابی بهتر عملکرد یک سیستم است و همچنین به اثبات سازگاری با محیط زیست یک سیستم کمک می کند تا برای صدور گواهینامه سبز درخواست شود.

مرزهای سیستم

مرزهای سیستم باید شامل مراحل چرخه عمر زیر و روش مربوطه باشد (در زیر مرزهای سیستم محصول باتری آورده شده است)

به این اصطلاح از گهواره تا گور می گویند. گهواره به معنای شروع است که به به دست آوردن مواد اولیه اشاره دارد. قبر به معنای پایان است که به اسقاط و بازیافت اشاره دارد.

واحد عملکرد

واحد تابع استاندارد محاسبه ورودی و خروجی در طول چرخه عمر یک سیستم است. به طور معمول دو واحد عملکرد وجود دارد. یکی جرم (واحد: کیلوگرم)، دیگری انرژی الکتریکی (واحد: کیلووات ساعت). اگر انرژی را به عنوان واحد در نظر بگیریم، آنگاه این انرژی به عنوان کل انرژی ارائه شده توسط یک سیستم باتری در چرخه عمر آن تعریف می شود. انرژی کل با ضرب زمان چرخه و انرژی هر چرخه محاسبه می شود.

کیفیت داده ها

در یک مطالعه LCA، کیفیت داده ها بر نتیجه LCA تأثیر می گذارد. بنابراین باید به داده هایی که در طول مطالعه اتخاذ کردیم، بیان و توضیح دهیم.

ارزیابی موجودی

فهرست چرخه زندگی (LCI) پایه LCA است. ما باید منابع مورد نیاز برای چرخه عمر محصولات، مصرف انرژی و انتشار را کمی کنیم. منابع در اینجا شامل استخراج، پردازش، فروش محصولات، استفاده، حمل و نقل، ذخیره سازی، اسقاط و بازیافت، کل چرخه حیات است. انرژی شامل مصرف برق، شیمی و انرژی خورشیدی است. انتشار شامل آلودگی، گرما و تشعشعات است.

(1) یک مدل سیستم محصول را بر اساس مرزهای سیستم که در هدف و محدوده تعریف شده است، ایجاد کنید.

(2) جمع آوری داده های مرتبط، مانند مواد در هر روش، مصرف انرژی، حمل و نقل، انتشار، و پایگاه داده بالادست.

(3) انتشار را با توجه به واحد عملکرد محاسبه کنید.

ارزیابی تاثیر

ارزیابی تاثیر چرخه عمر (LCIA) بر اساس تجزیه و تحلیل موجودی انجام می شود. LCIA شامل دسته‌های تاثیر، پارامتر، مدل مشخصه، دسته‌بندی نتیجه، محاسبه پارامتر دسته (شخصیت‌سازی و استانداردسازی) است.

دسته بندی های ارزیابی تاثیر LCA عبارتند از:

• ارزش بالقوه مصرف منابع غیر زنده و ارزش بالقوه مصرف سوخت فسیلی. مصرف منابع غیرزیست مربوط به پالایش سنگ معدن در ورودی سیستم است. واحد برابر کیلوگرم Sb است. مصرف غیرزیستی سوخت فسیلی با ارزش حرارتی مرتبط است. واحد MJ می باشد.
• ارزش گرم شدن کره زمین هیئت بین دولتی تغییرات آب و هوا (IPCC) یک مدل مشخص برای محاسبه عوامل مشخص شده ایجاد کرد. عوامل مشخص شده نشان دهنده پتانسیل گرمایش جهانی برای 100 سال است. واحد کیلوگرم CO است₂معادله
• ارزش بالقوه تخریب کره ازن این مدل توسط سازمان جهانی هواشناسی ساخته شده است. پتانسیل تخریب ازن گازهای مختلف را مشخص می کند. واحد کیلوگرم CFC-11 برابر است.
• ازن فتوشیمیایی واحد کیلوگرم C است₂H₂معادله
• اسیدی شدن این پتانسیل انتشار را با اندازه گیری SO نشان می دهد₂از هر کیلوگرم انتشار واحد کیلوگرم SO است₂معادله
• اوتروفیکاسیون. واحد کیلوگرم PO است₄معادله
• تفسیر
• تفسیر آخرین مرحله LCA است. با ترکیب هدف و دامنه، تجزیه و تحلیل موجودی و ارزیابی تأثیر، می‌توانیم ارزیابی جامعی در مورد یک محصول داشته باشیم و اندازه‌گیری را برای بهبود تولید یا انتشار چرخه عمر پیدا کنیم. به عنوان مثال، ما می توانیم تولید مواد خام را ارتقا دهیم، انتخاب مواد خام را تغییر دهیم، پردازش محصول را ارتقا دهیم، نوع انرژی را تغییر دهیم، تجهیزات بازیافت را بهینه کنیم و غیره.

نتیجه گیری

• انواع زیادی از داده ها در LCA دخیل هستند. کیفیت و یکپارچگی داده ها تأثیر زیادی بر نتیجه خواهد داشت. اگر بتوانیم یک پلتفرم ردیابی داده بسازیم، که در آن بتوانیم موجودی مانند اجزای کلیدی و تولید را به دست آوریم، و یک پایگاه داده اولیه بازیافت تشکیل دهیم، دشواری صدور گواهینامه ردپای کربن را تا حد زیادی کاهش می دهد.
• برای کاهش انتشار کربن، اقداماتی به شرح زیر وجود دارد: 1. نوآوری در سیستم مواد باتری برای افزایش چگالی انرژی و عمر چرخه. این امر باعث کاهش انتشار کربن می شود. 2. در مقایسه با باتری لیتیوم یون، باتری سدیم یون تأثیر کمتری بر محیط دارد. 3. باتری جامد انتشار کربن کمتری نسبت به باتری لیتیوم یونی در طول تولید دارد. 4. بازیافت مواد و تولید مجدد نیز می تواند آلودگی و انتشار کربن را کاهش دهد.