Ressourceeffektivitet - forslag til definition samt praktiske eksempler på anvendelse af begrebet

Transkript

1 Ressourceeffektivitet - forslag til definition samt praktiske eksempler på anvendelse af begrebet Kirsten Pommer, Bjørn Malmgren-Hansen og Steen Olesen Teknologisk Institut Miljøprojekt Nr

2 Miljøstyrelsen vil, når lejligheden gives, offentliggøre rapporter og indlæg vedrørende forsknings- og udviklingsprojekter inden for miljøsektoren, finansieret af Miljøstyrelsens undersøgelsesbevilling. Det skal bemærkes, at en sådan offentliggørelse ikke nødvendigvis betyder, at det pågældende indlæg giver udtryk for Miljøstyrelsens synspunkter. Offentliggørelsen betyder imidlertid, at Miljøstyrelsen finder, at indholdet udgør et væsentligt indlæg i debatten omkring den danske miljøpolitik.

3 Indhold FORORD 7 SAMMENFATNING OG KONKLUSIONER 9 Baggrund og formål 9 Definition af begrebet 9 Eksemplerne 11 Affaldsforebyggelse 14 Diskussion 15 SUMMARY AND CONCLUSIONS 17 1 INTRODUKTION BAGGRUND FORMÅL GENNEMFØRELSE PROJEKTDELTAGERE RAPPORTENS OPBYGNING 26 2 METODEGRUNDLAG INTRODUKTION IDENTIFIKATION AF PRODUKT OG LIVSFORLØB KORTLÆGNING Fokus på indgående strømme Afgrænsning og forudsætninger Former for opgørelse RESSOURCEEFFEKTIVITET Materialeforbrug, produktion og brug Materialeforbrug, produktion, brug og bortskaffelse Materialeforbrug, hele livscyklus Ressourceforbrug, materialer Ressourceforbrug, materialer og energi Ressourceforbrug, hele livscyklus SAMMENLIGNING MED ØVRIGE OPGØRELSER Direkte materialeinput Totalt materialeforbrug 44 3 FARMACEUTISKE VIRKSOMHEDER INTRODUKTION ET MEDICINALPRODUKTS LIVSFORLØB KORTLÆGNING AF FARMACEUTISKE VIRKSOMHEDER Opgørelse af mængder (pr. ton produkt) Opgørelse af vurderede mængder (pr. ton produkt) RESSOURCEEFFEKTIVITET Ressourceeffektivitet på materialeniveau Ressourceeffektivitet baseret på vurderet opgørelse Fortolkning AFFALDSFOREBYGGELSE SAMMENLIGNING MED ØVRIGE OPGØRELSER Direkte materialeinput Totale materialeinput Samlet vurdering 56 3

4 4 MØBELFREMSTILLING INTRODUKTION PRODUKTVALG Produktets livsforløb Produktudvælgelse KORTLÆGNING Opgørelse af mængder Opgørelse af vurderede mængder RESSOURCEEFFEKTIVITET Ressourceeffektivitet på materialeniveau Ressourceeffektivitet baseret på vurderet opgørelse Fortolkning AFFALDSFOREBYGGELSE SAMMENLIGNING MED ØVRIGE OPGØRELSER Direkte materialeinput Totale materialeinput Samlet vurdering 71 5 ELEKTRISKE OG ELEKTRONISKE KOMPONENTER INTRODUKTION PRODUKTVALG KORTLÆGNING AF PRINTKORT Opgørelse af mængder (pr. kg produkt) Opgørelse af vurderede mængder (mpr pr. kg produkt) RESSOURCEEFFEKTIVITET FOR ET PRINTKORT Ressourceeffektivitet på materialeniveau Ressourceeffektivitet baseret på vurderet opgørelse KORTLÆGNING AF TRANSFORMERE Opgørelse af kortlagte mængder Opgørelse af vurderede mængder RESSOURCEEFFEKTIVITET FOR TRANSFORMERE Ressourceeffektivitet på materialeniveau Ressourceeffektivitet baseret på vurderet opgørelse FORTOLKNING AFFALDSMINIMERING Produktion Affaldsbehandling og nyttiggørelse SAMMENLIGNING MED ØVRIGE OPGØRELSER 91 6 GALVANISK OVERFLADEBEHANDLING INTRODUKTION KORTLÆGNING AF FORNIKLING/FORCHROMNING Opgørelse af mængder for fornikling/forchromning Opgørelse af vurderede mængder for fornikling/forchromning RESSOURCEEFFEKTIVITET FOR FORNIKLING/FORCHROMNING Ressourceeffektivitet på materialeniveau Ressourceeffektivitet baseret på vurderet opgørelse Fortolkning Affaldsminimering Sammenligning med øvrige opgørelser KORTLÆGNING AF ELFORZINKNING Opgørelse af mængder for elforzinkning Opgørelse af vurderede mængder for elforzinkning RESSOURCEEFFEKTIVITET FOR ELFORZINKNING Ressourceeffektivitet på materialeniveau 106 4

5 6.5.2 Ressourceeffektivitet baseret på vurderet opgørelse Fortolkning Affaldsminimering Sammenligning med øvrige opgørelser KORTLÆGNING AF VARMFORZINKNING Opgørelse af mængder for varmforzinkning Opgørelse af vurderede mængder for varmforzinkning RESSOURCEEFFEKTIVITET FOR VARMFORZINKNING Ressourceeffektivitet på materialeniveau Ressourceeffektivitet baseret på vurderet opgørelse Fortolkning Affaldsforebyggelse Sammenligning med øvrige opgørelser KØLE/SMØREMIDLER INTRODUKTION KORTLÆGNING Opgørelse af mængder Opgørelse af vurderede mængder RESSOURCEEFFEKTIVITET Ressourceeffektivitet på materialeniveau Ressourceeffektivitet baseret på vurderet opgørelse Fortolkning AFFALDSFOREBYGGELSE SAMMENFATNING OG KONKLUSIONER DEFINITION AF RESSOURCEEFFEKTIVITET EKSEMPLER OG DATAGRUNDLAG RESSOURCEEFFEKTIVITET Ressourceeffektiviteter på materialeniveau Ressourceeffektiviteter baseret på vurderet opgørelse ANVENDELSE Materialeforbrug Vurderede opgørelser AFFALDSFOREBYGGELSE ANBEFALINGER 141 REFERENCER 143 BILAGSSAMLING Bilag A Farmaceutisk Industri Bilag B Møbelfremstilling Bilag C Elektriske og elektroniske komponenter Bilag D Galvanisk overfladebehandling Bilag E Køle/smøremidler 5

6 6

7 Forord Nærværende projekt har til formål at opstille et forslag til definition af ressourceeffektivitet, der kan anvendes af virksomheder, brancher og myndigheder samt illustrere anvendelsen af denne definition gennem en række konkrete eksempler. Projektet er gennemført af Teknologisk Institut, Miljø- og Affaldsteknik i perioden marts til december I projektet deltog akademiing. MS. Econ. Kirsten Pommer (projektleder), civ.ing., lic.tech. Bjørn Malmgren-Hansen og teknikuming. Steen Olesen. Endvidere har cand. scient. Lennart Staal Olsen, Teknologisk Institut og Flemming Dahl, Wilson Engineering A/S medvirket i dele af projektet. Nærværende projekt er 100% finansieret af Miljøstyrelsen under Program for renere produkter. 7

8 8

9 Sammenfatning og konklusioner Baggrund og formål Baggrunden for projektet er at sætte fokus på udnyttelse af ressourcer og nedbringelse af affaldsmængder og at knytte dette til produkter set i et livscyklusperspektiv. Det er projektets sigte at opstille et så enkelt værktøj som muligt, der kan anvendes af virksomheder, brancheorganisationer, myndigheder og andre til at identificere ressourcetab ud fra eksisterende data. Ved at identificere de væsentligste ressourcetab er det muligt at overveje affaldsforebyggelse, der hvor det er mest relevant. Projektet har følgende delmål: 1. Opstilling af konkrete eksempler på, hvorledes ressourceeffektiviteten kan opgøres på baggrund af en kortlægning af et typisk produkts livsforløb. Kortlægningen af livsforløbet er sket med forskellig baggrund for de valgte eksempler med det formål at illustrere, hvilken betydning et givet datagrundlag har. 2. Afklaring af mulighederne for reduktion af affaldsmængderne for de valgte eksempler. Her vil blive taget udgangspunkt i affaldskortlægningen og den vurdering af ressourcer, der indgår i bestemmelse af ressourceeffektiviteten. Projektets resultat er således primært at afklare, om en enkel operationel metode kan opstilles, udpege hvilket datagrundlag der er nødvendigt og skitsere hvad og hvem der kan anvende den udviklede metode. Konkrete anvisninger på, hvordan den enkelte virksomhed eller branche kan anvende metoden, og hvilket datagrundlag der er tilgængeligt for et bestemt område ligger uden for dette projekts rammer. Nærværende projektrapports målgruppe er ikke virksomheder, men myndigheder, fagfolk inden for miljøvurderinger og affald samt andre med interesse for emnet. Praktisk arbejde med ressourceeffektivitet i virksomheder vil kræve en mere konkret beskrivelse af, hvad man skal gøre, og især hvordan data bringes tilveje, - fx som i Håndbog i miljøvurderinger - en enkle metode (Pommer et al., 2001), hvor en række data er givet i opslagstabeller. Definition af begrebet Overordnet defineres ressourceeffektivitet som forholdet i procent mellem materialeindholdet i produktet og de ressourcer, der medgår i hele produktets livscyklus. 9

10 Opgørelsen af ressourceforbruget sker ud fra livscyklusprincipper. I denne sammenhæng opfattes materialer og energi som ressourcer. Sammenhængen mellem de nævnte størrelser kan illustreres ved følgende: Materialer i produktet Ressourceeffektivitet = % Samlet forbrug af materialer og energi Et produkts livscyklus omfatter de 4 faser: Råstofudvinding og forarbejdning af råstoffer Produktion af produktet Brug af produktet Affaldsbehandling og oparbejdning I livsforløbet fokuseres på indgående materiale- og energistrømme. Selve produktet defineres som det produkt, der forlader produktionsvirksomheden, og ressourceeffektiviteten relateres i alle tilfælde til denne produktenhed. Det er valgt at definere 2 typer af ressourceeffektivitet en baseret på forbrug af materialer og råstoffer og en baseret på UMIP-metodens vægtede opgørelse af ressourceforbrug her betegnet en vurderet opgørelse. Den første type baseret på opgørelse af materialeforbrug (M) viser direkte tabet af råstoffer og materialer gennem livscyklus. Den anden type, der er baseret på vægtede opgørelser (V), viser, hvilke ressourcer der er knappe og som der derfor skal fokuseres særligt på. Der er blevet arbejdet med følgende 6 definitioner af ressourceeffektivitet som er vist i følgende tabel. 10

11 Tabel 0.1 Betegnelse Omfatter Bemærkninger 1. M Mat. P+B Materialeforbruget ved produktion og brug af produktet. Kan anvendes af produktionsvirksomheder, der ønsker at sammenligne sig med lignende virksomheder eller som ønsker at vurdere en produktionsændring. 2. M Mat. P+B+A/N Materialeforbruget ved produktion og brug af produktet modregnet genvundne materialer. 3. M Mat. R+P+B+A/N Råstofudvinding, produktion og brug modregnet genvundne materialer. 4. V Mat. R+P+B Vurdering af materialer ved råstofudvinding, produktion og brug. 5. V Mat.+energi, R+P+B Vurdering af materialer og energi ved råstofudvinding, produktion og brug. 6. V Mat.+energi, Vurdering af materialer R+P+B+A/N og energi ved råstofudvinding, produktion og brug og modregnet genvundne materialer og energi. Note til ovenstående tabel: R: Råstoffer P: Produktion B: Brugsfase A/N: Affaldsbehandling/nyttiggørelse Kan anvendes af virksomheder, der ønsker at vurdere en produktændring, der fører til bedre genanvendelsesmuligheder. Sammenligning af genanvendelse inden for en produktgruppe eller mellem forskellige produktgrupper. Viser, hvilke produkter der kræver et stort forbrug af råstoffer. Kan anvendes til sammenligning inden for en produktgruppe, hvor forskellige materialer anvendes. Giver en virksomhed viden om, hvilke materialer der er knappe og dermed miljøbelastende. Sammenligning inden for en produktgruppe, hvor forskellige materialer anvendes. Giver mulighed for at sammenligne materiale- og energiforbrug for et produkt eller en produktgruppe, hvor materialer og energiforbrug er forskellige. Giver mulighed for udpege de materialer, der ud fra et knaphedssynspunkt er de væsentligste at genanvende. Sammenligner genanvendelse inden for en gruppe af produkter, hvor mulighederne er forskellige. Eksemplerne Der blev valgt at arbejde med meget forskellige eksempler med henblik på at afprøve definitionen af selve produktet og krav til datagrundlaget. Eksemplerne dækker over meget forskellige produkter og forskellige livsforløb. Nogle eksempler illustrerer produkter, hvor brugsfasen er væsentlig. Andre eksempler illustrerer produkter, hvor genanvendelse er væsentlig. Endelig er der eksempler, der omfatter produkter, hvori kemikalier, som almindeligvis er vanskelige at håndtere i en LCA-sammenhæng, har væsentlig betydning. Data til kortlægningen af produkternes livsforløb er baseret på forskelligt materiale. I nogle eksempler er der taget udgangspunkt i tidligere gennemførte miljøvurderinger, i andre er data hentet fra grønne regnskaber, og i andre igen er der taget kontakt til brancheforeninger og virksomheder. Følgende blev medtaget i projektet: 11

12 Tabel 0.2 Eksempel Produktion af 1 ton medicin Produktion af 1 ton møbler Produktion af 1 kg bestykket print, 1 kg transformer Galvanisk overfladebehandling Køle/smøremidler Bemærkninger Et repræsentativt gennemsnitsprodukt for denne type er vanskeligt at udpege, og oplysninger om produktet er derfor mangelfuldt. Der blev taget udgangspunkt i grønne regnskaber, hvilket ikke giver tilstrækkelige oplysninger. Der blev taget udgangspunkt i 3 repræsentative produkter, for hvilke der var gennemført livscyklusvurderinger. Der blev valgt 2 produkter inden for elektronik. Datagrundlaget var dels gennemførte livscyklusvurderinger og dels oplysninger fra producenter. Produktet blev defineret som behandling af en given overflade/mængde gods. Kortlægningen blev gennemført i samarbejde med en brancheekspert. Produktet blev defineret som fjernelse af 1 ton spåner. Kortlægningen var ikke tilstrækkelig, og definitionen af produktet er begrænset anvendelig. Det bedste grundlag for en vurdering af ressourceeffektivitet er, at: produktet, dets ydelse og livsforløb er klart defineret. der foreligger en relativ detaljeret kortlægning af livsforløbet samt forbrug af råstoffer, hjælpestoffer og energi i hele produktets livscyklus. Grønne regnskaber er ikke tilstrækkelige. produktet ikke indeholder store mængder kemiske stoffer, for hvilke data som regel er mangelfulde. De beregnede ressourceeffektiviteter er vist i følgende Tabel

13 Tabel 0.3 Ressourceeffektivitet Medicin Møbler Transformer Fornikling/ forchromning Materialeopgørelse M Mat. P+B 28 % 83 % 60% 39 % M Mat. P+B+A/N 43 % 91 % 224% 39 % M Mat. R+P+B+A/N 8 % 32 % 109% 10% Vurderet opgørelse V Mat. R+P+B % 69 % 96% 93 % V Mat.+energi R+P+B % 24 % 56% 91 % V Mat.+energi, R+P+B+A/N % 40 % 178% 91 % Beregninger for printkort, elforzinkning og varmforzinkning er ikke vist i tabellen, da disse ligner andre eksempler. Beregningerne for køle/smøremidler er ligeledes udeladt her, da definitionen af produktet er vanskelig at håndtere og datagrundlaget mangelfuldt (se i øvrigt kapitel 8). For fremstilling af medicin ses, at omkring 75% af materialerne tabes ved fremstilling af medicin. Også i råstofudvindingen tabes i størrelsesordnen 75%, således at den samlede ressourceeffektivitet ligger på 5-10%. Effektiviteterne opgjort som vurderede størrelser er meget usikre, da sammensætningen af medicin ikke er kendt. For møbler ses, at tabet er omkring 20%. Da en lille del af materialerne til møbelproduktion udgøres af metaller, finder der en begrænset genanvendelse sted. Ved udvinding af råstoffer, olieudvinding, skovning af træ og oparbejdning af jernmalm er der yderligere et tab på omkring 2/3. I de vurderede opgørelser er træ som en fornyelig ressource ikke medtaget. Medtages energiforbruget og energiindholdet (især i træ), falder effektiviteten væsentligt. Genvinding af stål samt udnyttelse af træets brændværdi har betydning. For transformere er det altafgørende, at kobberet genanvendes. Genanvendelse af det store jernindhold betyder meget mindre for V Mat.+energi, end en højere genanvendelse af det ganske lille tinindhold på 0,1%. R+P+B+A/N Effekttabet har herudover en afgørende indflydelse på ressourceeffektiviteten. En højeffektiv transformer vil således kunne øge ressourceeffektiviteten med en faktor 2-3 i forhold til en ineffektiv (og billig) transformer. For overfladebehandlingsprocessen fornikling/forchromning er materialetabet omkring 60%. Der sker ingen genvinding af metaller og andet kasseret materiale fra processen. I udvindingen af metaller og hjælpestoffer tabes omkring 75%, således at den samlede effektivitet baseret på materialer er omkring 10%. Det er metallerne, der er de væsentligste i den vurderede opgørelse. Hjælpestofferne forbruges og ikke findes i produktet. Effektivieterne for de vurderede opgørelser er derfor højere end dem baseret på materialemængder. Energiforbruget betyder meget lidt ressourcemæssigt i forhold til materialeforbruget. Overordnet kan det konkluderes at: De opstillede ressourceeffektiviteter for elektronik og overfladebehandling kan anvendes som benchmarking for virksomheder, der arbejder med de her valgte produkter. 13

14 Når det er afklaret, om datagrundlaget for ressourceeffektiviteterne for møbelområdet er tidssvarende, kan de opstillede effektiviteter anvendes som benchmarking. Ressourceeffektiviteterne for medicinalprodukter og køle/smøremidler kan ikke anvendes. Medicinalindustrien er inhomogen, og for køle/smøremidler kunne et produkt ikke defineres. Ressourceeffektiviteten M Mat. P+B+A/N blev sammenlignet med statistiske oplysninger om Direkte MaterialeInput (DMI) for at se, om der her var overensstemmelse. DMI står for tilgangen af materialer, der dels udgøres af dansk råstofudvinding og importerede varer. Oplysningerne er opdelt på varetyper og materialetyper. Ressourceeffektiviteten M Mat. R+P+B+A/N blev sammenlignet med Total MaterialeInput (TMI) baseret på data fra Wuppertal Institute for at se, om der her var overensstemmelse. Wuppertals MIPS-begreb står for Material Input Per Unit Service og omfatter den samlede mængde råstoffer, der er medgået til at fremstille et produkt. Som det ses, er de opgjorte effektiviteter meget forskellige for de enkelte eksempler. De opgjorte størrelser afspejler, at: Et kemisk produkt som medicin kræver detaljeret viden om sammensætningen, hvilket ikke var tilfældet. Det var derfor vanskeligt at sammenligne med DMI og TMI. Et produkt baseret på almindeligt kendte materialer som møbler giver nogle fornuftige resultater, der er sammenlignelige med DMI og TMI, når kortlægningen er god. For specifikke elektronikkomponenter som printplader og transformere findes ikke data for DMI. Det har ikke været muligt at gennemføre en beregning af TMI, da der mangler data for ædelmetallerne, som anses for at have stor betydning for en sådan beregning. Overfladebehandlingsprocessernes resultater giver fornuftige effektiviteter. Der kan ikke foretages en sammenligning med DMI, da der for DMI tages udgangspunkt i produkter. En sammenligning med TMI viser store forskelle grundet forskel i data for udvinding af nikkel og zink. For anvendelse af køle/smøremidler var det ikke muligt at opgøre operationelle effektiviteter, da ydelsen Fjernelse af 1 ton spåner var vanskelig at relatere til et egentligt produkt. Dertil kommer, at køle/smøremidler er et kemisk produkt, for hvilket datagrundlaget var mangelfuldt. Affaldsforebyggelse Ud fra den viden, der er opnået gennem kortlægning og opstilling af ressourceeffektiviteter for de enkelte eksempler, er der foretaget en vurdering af mulighederne for affaldsforebyggelse. De væsentligste forhold, der blev udpeget, er vist i følgende Tabel 0.4: 14

15 Tabel 0.4 Medicin Møbler Kortlægningen er mangelfuld, og mulighederne for affaldsforebyggelse er derfor vanskelige at udpege. Det skal sikres, at alle materialer, herunder materialer af biologisk oprindelse, opløsningsmidler og kemiske forbindelser, der forekommer som affald og restprodukter i produktionen, genvindes, når der er mulighed for det. Forbrænding med energiudnyttelse af alt ikke forurenet affaldstræ. Øget genvinding af stål og anvendelse af lav-legeret stål, hvor det er muligt. Indsamling af plastaffald og kasserede produkter med henblik på oparbejdning, - alternativt forbrænding med energiudnyttelse. Transformere Sikring af at transformere sendes til behandling, hvor kobber frasepareres og oparbejdes i kobbersmelteværk. Øget fokus på genanvendelse af tin fra lodninger i kobbersmelteværket. Separat omsmeltning af separeret blik, hvor kobberrester så vidt muligt undgås. Fornikling/forchromning Nikkel er en knap ressource, og der bør sigtes mod at genvinde dette metal i affaldet fra produktionen og fra kasserede produkter. Chrom tabes især i produktionen, og her bør genvindingsmetoder udvikles. Diskussion Opgørelse af ressourceeffektivitet og dermed identifikation af, hvor i et produkts livscyklus, der tabes ressourcer, er anvendeligt som en del af beslutningsgrundlaget ved ressourceoptimering og affaldsminimering, når tilstrækkelige data er til stede. For produkter, hvor der allerede forligger livscyklusvurderinger eller -kortlægninger (LCI), vil der kunne opstilles ressourceeffektiviteter, som den enkelte virksomhed kan bruge til at sammenligne egne tal med. Den enkelte virksomhed kan umiddelbart opstille ressourceeffektiviteten M Mat., mens de øvrige definerede ressourceeffektiviteter kræver data om genvinding, råstofudvinding og omsætning til vurderede opgørelser, som ikke alle P+B virksomheder antages at have kendskab til. På myndigheds- og/eller ekspertniveau vil alle de 6 definerede ressourceeffektiviteter give oplysninger om, hvor i livscyklus der tabes ressourcer, betydningen af genvinding, og hvilke materialer der ud fra et knaphedssynspunkt, betyder mest. Det anbefales derfor at arbejde videre med problematikken omkring ressourceeffektivitet, da det kan blive et enkelt og anvendeligt værktøj for virksomheder, brancheorganisationer, myndigheder og andre beslutningstagere. Et af målene for LCA-videncentret er at få skabt overblik over, hvilke relevante data der foreligger i form af gennemførte livscyklusvurderinger og -kortlægninger. Når dette arbejde er nået et stykke/gennemført, er det væsentligt at få etableret et mere fyldestgørende og lettilgængeligt datagrundlag til beregning af vurderede opgørelser. Heri skal også tages hensyn til ændrede programmel (Gabi), der skal erstatte UMIP-metodens LCV-værktøj. 15

16 16 Det anbefales endvidere at få udarbejdet et let tilgængeligt informationsmateriale sammen med relevante brancheorganisationer inden for udvalgte produktgrupper/sektorer med henblik på, at virksomheder kan opnå forståelse for begrebet og anvende det i deres udviklingsarbejde og produktion. Her er det også væsentligt at få samlet så mange "grunddata" som muligt, så arbejdet med opstilling af effektiviteterne dels tager udgangspunkt i virksomhedens egne tal og dels i data, der er let tilgængelige.

17 Summary and conclusions Summary and conclusions Background and Objective The background of the project is to focus on the exploitation of resources in waste and the reduction of the volumes of waste and to relate this knowledge to products in a life cycle perspective. The project aims to set-up a tool which is as simple as possible and can be used by companies, trade organisations, and authorities etc. to identify the loss of resources based on existing data. By identifying the most significant losses of resources it is possible to consider waste prevention where it is most relevant. The project has the following sub targets: 1. To list specific examples of how resource efficiency can be assessed based on a survey of a typical life cycle of a product. The survey of the life cycle has been made with different settings for the selected examples in order to illustrate the importance of the basis of the data. 2. To identify the possibilities of reducing the volumes of waste for the selected examples. This phase is based on the survey of waste and the assessment of resources included in the determination of the resource efficiency. The project is therefore primarily to determine if a single operational method can be laid down, point out the necessary data basis, and outline for what and by whom the method developed can be used. Specific instructions on how an individual company or trade can use the method and a description of the data and documentation available within a certain sector are outside the scope of the project. The target group of the present project report is not companies but authorities, experts within environmental assessments and waste and others with interest in the subject. Working in practice with resource efficiency in companies will require a more specific description of what to do and especially how to procure data e.g. as in the handbook on environmental assessments, "Håndbog i miljøvurderinger - en enkel metode" (Pommer et al., 2001), in which several data are available in reference tables. Definition of the Concept Resource efficiency can generally be defined as the ratio in percentage of the material content in the product and the resources used in the entire life cycle of the product. 17

18 The specification of the consumption of resource is based on life cycle principles. In this context materials and energy are regarded as resources. The connection between the elements can be illustrated as follows: Materials in the product Resource efficiency = % Total consumption of materials and energy The life cycle of a product includes four phases: Extracting and processing raw materials Manufacturing the product Using the product Waste treatment and processing In the life cycle, focus is on input material and energy flows. The actual product is defined as the product leaving the production enterprise and the resource efficiency is related to the product unit in all cases. It was decided to define two types of resource efficiency - one based on the consumption of materials and raw materials, and one based on the prioritised assessment of resource consumption under the UMIP method - in this context determined as an estimated assessment. The first type is based on assessment of the consumption of materials (M) showing the direct loss of raw materials and materials throughout the life cycle. The other type, based on prioritised assessments (V), shows the resources that are scarce and therefore need special attention. The following six definitions on resource efficiency have been used, cf. table 0.1. Table 0.1 Six definitions on resource efficiency Description Includes Note 1. M Mat. P+B The consumption of materials in manufac-ture and use of the product. Can be used by production enterprises who wish to compare themselves with similar enterprises or who wish to asses a change in the manufacturing process. 2. M Mat. P+B+A/N The consumption of materials in manufac-ture and use of the product, deducting the recovered materials. Can be used by production enterprises who wish to asses a change in the manufacturing process leading to better possibilities for recycling. Comparison of recycling within a product group or between different product groups. 3. M Mat. R+P+B+A/N Extraction of raw materials, manufacture and use of the product, deducting the recovered materials. Show the products that require a large consumption of raw materials. Can be used for comparison within a product group in which different materials are used. 18

19 4. V Mat. R+P+B Assessment of materials at extraction and manufacture and use of the product. Gives companies information on which materials are scarce and therefore burden the environment. Comparison within a product group in which different materials are used. 5. V Mat.+energi, R+P+B Assessment of materials and energy at extraction and manufacture and use of the product. Gives an opportunity to compare consumption of material and energy for a product or a product group in which the consumption of materials and energy is different. 6. V Mat.+energi, R+P+B+A/N Assessment of materials and energy at extraction and manufacture and use of the product deducting the recovered materials and energy. Gives an opportunity to select the materials that, on the basis of scarcity can be significant to reuse. Compares recycling within a group of products for which the possibilities are different. Note for table 0.1: R: Raw materials P: Manufacture B: Phase of utilization A/N: Waste treatment/ recovery Examples It was decided to work with very different examples with a view to testing the definition of the product itself and the requirement for the data basis. The examples cover very different products and different life cycles. Some examples illustrate products for which the user phase is important. Other examples illustrate products for which recycling is important. Finally, there are examples that include products in which chemicals that are normally difficult to handle in an LCA context are important. Data for the survey of the products' life cycle are based on different materials. Some examples are based on environmental assessments carried out previously; others on data retrieved from green accounts, and finally some are based on contact with trade organisations and companies. The following examples are included in the project: Table 0.2 Example Note Manufacturing of 1 tonne of medicine A representative average product for this type of product is difficult to point out and the information on the products is therefore insufficient. The data used is based on green accounts, which do not give sufficient information. 19

20 Manufacturing of 1 tonne of furniture Three representative products have been used for which life cycle assessments have been carried out. Manufacturing of 1 kg of printed circuit boards, 1 kg of transformer Two products have been selected within the electronics sector. The data were partly based on life cycle assessments that have been carried out and partly on information from the manufacturers. Galvanic finishing surface treatment The product was defined as treatment of a certain surface/quantity of materials. The survey was carried out in co-operation with an expert from the trade. Cooling agents and lubricants The product has been defined as removal of 1 tonne of metal shavings. The survey was not sufficient and the definition of the product can only be used for limited purposes. The best basis for an assessment of resource efficiency is that: the product, its performance and life cycle is well defined. a rather detailed survey of the life cycle and consumption of raw materials, additives, and energy in the entire life cycle of the product is available. Green accounts are not sufficient. the product does not consist of large quantities of chemical substances, for which data are usually insufficient. The calculated resource efficiencies are shown in Table 0.3. Table 0.3 Resource efficiency MedicineFurnitureTrans-former Nickeling/ Chroming Material statement M Mat. P+B 28 % 83 % 60% 39 % M Mat. P+B+A/N 43 % 91 % 224% 39 % M Mat. R+P+B+A/N 8 % 32 % 109% 10% Assessed statement V Mat. R+P+B % 69 % 96% 93 % V Mat.+energi R+P+B % 24 % 56% 91 % V Mat.+energi, R+P+B+A/N % 40 % 178% 91 % Calculations for printed circuit boards, zinc electroplating and hot-dip galvanizing are not shown in the table as they are similar to other examples. The calculations for cooling agents and lubricants are also excluded as the definition of the product is difficult to manage and the data are insufficient. (cf. also chapter 8). 20

21 When manufacturing medicine, about 75% of the materials are lost when the medicine is manufactured. When extracting raw materials in the area of the 75% is also lost so that the total resource efficiency is about 5-10%. Efficiency assessed as estimated values is very uncertain as the composition of the medicine is unknown. For furniture the loss is about 20%. As a small part of the materials for manufacturing furniture consist of metals, only limited recycling takes place. When extracting raw materials and oil, felling forest and processing of iron ore further losses are 2/3. In the estimated assessments wood is not included as a renewable resource. If the energy consumption and contents are included (especially in wood), the efficiency declines significantly. Recycling of steel and exploitation of the thermal value of the wood are important. For transformers it is crucial that the copper is reused. Recycling of the large content of iron is less important to V Mat.+energi, R+P+B+A/N than high recycling of the rather small content of tin of 0.1%. The performance of the transformer also has a decisive influence on the resource efficiency. A highly efficient transformer will therefore be able to increase resource efficiency by a factor 2-3 compared to an inefficient (and cheap) transformer. For the process of surface finishing with nickel/chrome, the loss of materials is about 60%. There is no recycling of metals and other rejected materials from the process. When extracting metals and auxiliary constituents about 75% is lost so that the total efficiency based on materials is about 10%. The metals are most important in the estimated statement. The additives used up and are not present in the product. The efficiency for the estimated statements is therefore larger than those based on quantities of materials. The energy consumption has less influence on the use of resources than the consumption of materials. Generally speaking the following conclusion can be drawn: The resource efficiency for electronics and coating stated above can be used as benchmarking for companies working with the selected products. When it has been clarified whether the data for resource efficiency within the furniture sector are up-to-date, the efficiency above can be used as a benchmark. The resource efficiency of pharmaceutical products and cooling agents and lubricants cannot be used. The pharmaceutical industry is not homogenous and with regard to cooling agents and lubricants it has not been possible to define a product. The resource efficiency M Mat. P+B+A/N was compared with statistical information on Direct Material Input (DMI) to examine whether they are in conformity with each other. DMI is the intake of materials, partly from Denmark and partly imported goods. The information is divided into types of goods and materials. The resource efficiency M Mat. R+P+B+A/N was compared with Total Material Input (TMI) based on data from Wuppertal Institute to investigate whether they are in conformity with each other. The Wuppertals MIPS- 21

22 concept is Material Input Per Unit Service and includes the total quantity of raw materials used to manufacture a certain product. As seen in Table 0.3 the calculated efficiencies differ a lot for the different examples. The calculated efficiency reflects that a chemical product like medicine requires detailed knowledge on composition, which was not the case in the study. It has therefore been difficult to compare with DMI and TMI. a product based on ordinary materials such as furniture yields reasonable results that are comparable with DMI and TMI, when the survey is good. as for specific electronic components such as circuit boards and transformers, data on DMI cannot be retrieved. It has not been possible to calculate TMI, as data on precious metals, which are considered to have a large impact on such a calculation, are not available. the results of the coating processes provide reasonable efficiency. Comparison with DMI cannot be made as DMI is based on products. A comparison with TMI shows large differences due to variance in data on extraction of nickel and zinc. when using cooling agents and lubricants it has not been possible to assess the operational efficiency as the output. "Removal of 1 tonne metal fillings" has been difficult to relate to an actual product. Furthermore, cooling agents and lubricants are chemical products for which the data are insufficient. Prevention of waste Based on the knowledge achieved in the survey and the tables on resource efficiency of each single example, an assessment on the possibilities for prevention of waste has been made. The most significant issues identified are shown in table 0.4. Table 0.4 Pharmaceutical products The survey is insufficient and it is therefore difficult to point out the possibilities to prevent waste. Efforts should be made to ensure that all materials including materials from biological sources, solvents and chemical compounds, which are present in waste and in residues from the manufacture are recovered when ever possible. Furniture Incineration with the use of energy of not too polluted waste wood. Increased recovery of steel and use of low-alloy steel whenever possible. Collection of plastic waste and scrap products with a view to reprocessing, alternatively incineration with the use of energy. Transformers Ensuring that transformers are sent for treatment where copper is separated and processed in a copper melting plant. More focus on recovery of tin from solders in the copper melting plant. Separate remelting of separated sheet metal where residues of copper are avoided as much as possible. Nickeling/chroming Nickel is a scarce resource and the aim should be to recover the material in waste from the manufacture and from scrap products. Chromium is especially lost in the manufacturing process and methods for recovering the materials should be developed. Discussion 22

23 A statement of the resource efficiency and thereby identification of the phases of a product's life cycle in which resources are lost, can be used as part of the basis for decisions to optimise the resources and minimise the waste when sufficient data can be retrieved. For products on which life cycle assessments or surveys (LCI) have already been prepared, the individual company can use resource efficiency for comparing the company's own figures. The individual company can set-up the resource efficiency M Mat. P+B immediately, while other defined resource efficiencies require data on recovery and extraction of raw materials which must be transferred to analyses. Not all companies have this knowledge. At the level of authorities and/or experts, all six defined types of resource efficiency give information on where in the life cycle resources are lost, the importance of recovery and which materials from a scarcity perspective are most important. It is therefore recommended to continue working on the problems concerning resource efficiency as it can become a simple and useful tool for companies, trades, authorities and other decision-makers. One of the objectives of the LCA-knowledge centre is to build-up general knowledge encompassing relevant, existing data from life cycle assessments and surveys. When the work has been partly/fully carried out it is essential to establish a more adequate and accessible basis of data for calculation of analyses. This should include considerations of changing software (Gabi) that will replace the LCV tool in the UMIP method. Furthermore, it is recommended to prepare accessible information materials together with trade organisations within the selected product groups/sectors so that companies can realise the concept and use it in their development work and manufacturing. It is also essential to gather as many "basic data" as possible so that the work on setting-up and calculating the efficiencies is partly based on figures from the company and partly on accessible data. 23

24 1 Introduktion 1.1 Baggrund I Miljøstyrelsens Prioriteringsplan for program for renere produkter m.v. fra 2001 sættes der fokus på udnyttelse af ressourcer og nedbringelse af affaldsmængder. Det nævnes fx at: Reducere det samlede materialeinput med en faktor 4 i 2020/30. Nedsætte materialeinputtet med en faktor 10 på længere sigt. Sikre, at prisen på råvarer afspejler miljøbelastningen ved indvinding, fremstilling og anvendelse af den pågældende ressource. Stabilisere affaldsmængderne på kort sigt og nedbringe dem på længere sigt. Overvåge udviklingen i ressourceforbruget og at sikre, at ressourceeffektiviteten ses i et livscyklusperspektiv. I forhold til Prioriteringsplanens mål er der således behov for at se affaldsgenereringen i forhold til et produkt og hele dets livscyklus. Der er arbejde i gang, både på internationalt plan og herhjemme, for at se på ressourceeffektivitet hvordan dette begreb skal defineres, og hvorledes det kan gøres operationelt. Inden for visse brancher er der blevet arbejdet meget med livscyklusvurderinger, og i dag findes der et godt datamateriale for udvalgte produkter/produkttyper, men langt fra alle. Det at gennemføre en livscyklusvurdering kræver en stor indsats. Der er derfor behov for at afklare, om enklere metoder, baseret et produkts livscyklus eller dele heraf, kan anvendes til at måle ressourceudnyttelsen og bidrage til at udpege områder, hvor affaldsforebyggelse bør prioriteres set ud fra et ressourcesynspunkt. 1.2 Formål Nærværende projekt er et af de første udviklingsprojekter, der fokuserer på udnyttelse af ressourcer set i forhold til fremstillede produkter. Det har til formål at opstille et forslag til definition af ressourceeffektivitet og illustrere anvendelsen af denne definition gennem en række konkrete eksempler. Projektet skal endvidere komme med forslag til affaldsforebyggelse. Projektet gennemføres parallelt med projektet Udvikling af indikatorsystem for materialestrømme, ressourceforbrug og effektivitet samt affaldsstrømme. I nærværende projekt tages udgangspunkt i 4 udvalgte industribrancher, hvor der tidligere er sket en kortlægning af affaldsmængder (Pommer et al., 2004). De udvalgte brancher er: 24

25 Farmaceutisk industri Elektronisk industri Møbelindustri samt Jern- og metalområdet illustreret ved galvanisk overfladebehandling og anvendelse af køle/smøremidler. Det er projektets sigte at opstille et så enkelt værktøj som muligt, der kan anvendes af virksomheder, brancheorganisationer, myndigheder og andre til at identificere ressourcetab ud fra eksisterende data. Ved at identificere de væsentligste ressourcetab er det muligt at overveje affaldsforebyggelse, der hvor det er mest relevant. Projektet har følgende delmål: 1. For hver af disse områder er det målet at opstille konkrete eksempler på, hvorledes ressourceeffektiviteten kan opgøres på baggrund af en kortlægning af et typisk produkts livsforløb. Kortlægningen af livsforløbet er sket med forskellig baggrund for de valgte eksempler med det formål at illustrere, hvilken betydning et givet datagrundlag har. 2. Derudover er det hensigten at afklare mulighederne for reduktion af affaldsmængderne for de valgte eksempler. Her vil blive taget udgangspunkt i affaldskortlægningen og den vurdering af ressourcer, der indgår i bestemmelse af ressourceeffektiviteten. 3. Afslutningsvis er det målet at foretage en vurdering af om ressourceudnyttelsen i Danmark ligger på linie med andre vesteuropæiske lande. Projektets resultat er således primært at afklare, om en enkel operationel metode kan opstilles, udpege hvilket datagrundlag der er nødvendigt og skitsere, hvad og hvem der kan anvende den udviklede metode. Konkrete anvisninger på, hvordan den enkelte virksomhed eller branche kan anvende metoden og hvilket datagrundlag, der er tilgængeligt for et bestemt område, ligger uden for dette projekts rammer. Nærværende projektrapports målgruppe er ikke virksomheder, men myndigheder, fagfolk inden for miljøvurderinger og affald samt andre med interesse for emnet. Praktisk arbejde med ressourceeffektivitet i virksomheder vil kræve en mere konkret beskrivelse af, hvad man skal gøre, og især hvordan data bringes tilveje, - fx som i Håndbog i miljøvurderinger - en enkle metode (Pommer et al., 2001), hvor en række data er givet i opslagstabeller. 1.3 Gennemførelse Projektet er gennemført af Teknologisk Institut, Miljø- og Affaldsteknik i perioden marts 2002 til marts Gennem projektforløbet er der løbende sket en koordinering med projektet Udvikling af indikatorsystem for materialestrømme, ressourceforbrug og effektivitet samt affaldsstrømme ( Indikatorprojektet ) ved deltagelse i dette 25

26 projekts følgegruppe. Dette projekt gennemføres af DHI, Institut for produktion og ledelse samt Danmarks Statistik. 1.4 Projektdeltagere Projektet er blevet gennemført af en arbejdsgruppe inden for Miljø- og Affaldsteknik. I arbejdet med galvanisk overfladebehandling har Flemming Dahl fra Wilson Engineering A/S medvirket. Til projektet har været knyttet et følgegruppe bestående af: Lone Kielberg (formand) Lone Lykke Nielsen Lisbeth Hagelund Hansen Uffe Juul Andersen Karsten Krog Andersen Kirsten Pommer (projektleder) Miljøstyrelsen Miljøstyrelsen Dansk Industri I/S Amagerforbrænding DHI, Projektleder for Indikatorprojektet Teknologisk Institut 1.5 Rapportens opbygning I rapportens kapitel 2 er samlet en beskrivelse af principper, antagelser og generelle forudsætninger for den anvendte metode. I kapitlerne 3 til 7 er kortlægningen og opgørelse af ressourceeffektivitet anført for de 5 produkteksempler. Detaljer omkring kortlægningen, særlige forudsætninger, datagrundlag m.m. er anført i bilag A til E et bilag for hvert eksempel. Kapitel 8 er en sammenstilling af projektets resultater. Den udviklede og anvendte metodik præsenteres i kort form, og de opnåede erfaringer med anvendelsen af den diskuteres. 26

27 2 Metodegrundlag 2.1 Introduktion Set i lyset af et overordnet ønske om at udnytte tilgængelige ressourcer bedst muligt er det væsentligt at kunne opgøre ressourceeffektiviteten for et produkt. Overordnet defineres ressourceeffektivitet som: Ressourceeffektivitet = ressourcer i produktet/samlet ressourceforbrug Med ressourcer i produktet menes her den mængde materialer, produktet består af. Det kan fx være en plastkop af 100 gram PE eller en vinduesramme af 1 kg aluminium. Opgørelse af ressourceforbruget sker ud fra livscyklusprincipper. Effektiviteten i udnyttelsen af ressourcer til et givet produkt eller aktivitet vurderes ud fra nøgletallene: Materialer i produktet Samlet forbrug af materialer, hjælpestoffer og energi i hele livsforløbet Tab af materialer i form af affald for hver livscyklusfase Genvundet materiale og energi I denne sammenhæng opfattes materialer og energi som ressourcer. Sammenhængen mellem de nævnte størrelser kan illustreres ved følgende Materialer i produktet Ressourceeffektivitet = Samlet forbrug af materialer og energi til produktet Det at opstille en definition af begrebet ressourceeffektivitet ud fra livscyklusprincipper og afprøve brugen af definitionen har to overordnede formål: Det første er at opstille klare og anvendelige definitioner for begrebet, få klarhed over begrænsninger og forudsætninger samt afdække databehovet. Det andet er at afprøve de opstillede begreber og skabe klarhed over, hvilke definitioner der kan give de ønskede opgørelser af ressourceudnyttelsen i konkrete praktiske situationer. Disse mål er nået gennem opstilling og afprøvning af en række eksempler. En diskussion af dette findes i rapportens kapitel 8. Generelle anvisninger på, hvordan og i hvilke situationer begrebet kan anvendes, er anført sidst i dette kapitel og kommenteret under de respektive eksempler i kapitlerne 3 til 7. 27

28 I nærværende projekt er taget udgangspunkt i principperne for livscyklusvurdering efter UMIP-metoden, som er beskrevet i Miljøvurdering af produkter (Wenzel et al., 1996) og i Pommer et al., Den forenklede metode er blandt andet baseret på, at der fokuseres på indgående strømme i produktets livsforløb. 2.2 Identifikation af produkt og livsforløb Da begrebet ressourceeffektivitet er forankret i en livscyklustankegang, er det nødvendigt at dreje tilgangen fra en proces- og industrivinkel til en mere produktorienteret tilgang. De udvalgte industribrancher er: Farmaceutiske virksomheder Montage og fremstilling af elektriske komponenter uden serieproduktion Møbelfremstilling Galvanisk overfladebehandling Brug af køle/smøremidler For de tre første brancher er det muligt at udpege repræsentative produkter og opstille et livsforløb for disse. De to sidstnævnte brancher repræsenterer processer/aktiviteter, og her er det nødvendigt at opstille en del afgrænsninger og tillempninger for at anskue disse ud fra en livscyklustankegang. Som udgangspunkt søges det at vurdere produktet ud fra hele dets livscyklus fra råstofferne udvindes og til affald og restprodukter genbruges eller slutdisponeres. Dette princip, der direkte kan anvendes inden for de tre første industriområder, er vist i Figur 2.1. I relation til Figur 2.1 vil der blive lagt vægt på fremstilling af råstoffer og produktionen, hvor der fokuseres på forbrug af ressourcer og fremkomsten af affald. Betegnelsen "Råstoffer" dækker i denne rapport over råstofudvinding og råvarefremstilling. Brugsfasen anses kun for væsentlig, når der er et betydeligt materiale- eller energiforbrug. Ved bortskaffelsen, herunder forstås affaldsbehandling og/eller nyttiggørelse, fokuseres der på, om der almindeligvis fremkommer genanvendelige materialer. Galvanisk overfladebehandling og brugen af køle/smøremidler kan ikke uden videre gå ind under principperne vist i Figur 2.2, da der her er tale om processer, der påvirker et eller flere produkter. Den principielle angrebsvinkel, der her ligger til grund er vist i Figur 2.2. Produktet, som det opfattes i Figur 2.2, er en given mængde behandlet emne. Den mængde energi og de materialer, der medgår, kortlægges ligesom der ses på, hvordan materialer og hjælpestoffer er fremstillet. I det omfang det er muligt, gås der helt tilbage i livscyklus. 28

29 Affaldsstrømmene fra processen, som de fremkommer i Figur 2.2, kortlægges i forhold til de aktuelle forhold, og det vurderes, om der sker en genvinding af materialestrømmene. Udvinding og forarbejdning af råstoffer Affald Udvinding og fremstilling af hjælpestoffer og energi Produktion af produkt Affald Brug af produkt Affald Kassering af produkt Affald Affaldsbehandling Oparbejdning Figur 2.1 Principskitse for produkter set i et livscyklusperspektiv Genbrugeligt materiale Energi til processen Emner til behandling Emissioner Materialer og hjælpestoffer til processer Behandling af emner Affald / Oparbejdning Brug af emner Fremstilling af materialer og hjælpestoffer* Bortskaffelse af emner * Fremstilling af materialer og hjælpestoffer omfatter her materiale- og energiforbrug til udvinding, forarbejdning samt fremstilling herunder også de tab, der sker i form af affald. Figur 2.2 Livscyklusperspektiv for processer 29