Life Cycle Assessment 4 - Life Cycle Impact Assessment (LCIA) Mikkel Thrane Kursusoverblik Kursusgang 1: Introduktion (Mikkel) Kursusgang 2: Inventory (Jannick) Kursusgang 3: Inventory (Jannick) I dag Kursusgang 4: LCIA og Interpretation (Mikkel) Kursusgang 5: Opsummering, fremtid og CF (Mikkel / Søren) Phases in a Life Cycle Assessment 1 Definition of goal and scope 4 2 Inventory analysis, LCI Materials Emissions Energy Waste Interpretation of results Direct applications: - Development of products and improvements - Strategic planning - Public policy planning - Marketing - Other... Impact assessment, LCIA 3 Characterization Normalization Weighting 2 1
I dag Hvad omfatter LCIA? Lidt facts global opvarmning? Hvordan beregnes GWP indenfor LCA? Andre påvirkningskategorier Normalisering og vægtning Midpoint og endpoint metoder Hvad er Interpretation? 3 Illustreret Environmental Impact potential: GWP ODP Acidification Nutrient enrichment Smog Human toxicity Eco toxicity Land use 4 2
Hvad er LCIA? LCIA resultat LCI resultat LCIA 5 LCIA I ISO standarden Phases in a Life Cycle Assessment 1 scope Definition of goal and 4 Inventory analysis, LCI 2 Materials Emissions Interpretation of results Energy Waste Impact assessment, LCIA 3 Characterization Normalization Weighting 6 3
Fire mulige steps Weighting Normalisation Characterisation Classification Obligatory Optional (valuation) (ISO 14044, 2006) Classification (klassificering) CO 2 CH 4 Cd Pb Hg Cr Ni Cu Zn Dioxin NO x SO 2 H S 2 HCl NH 3 N-compounds P-compounds Global warming Ecotoxicity Humantoxicity Acidification Eutrophication (ISO 14044, 2006) 4
Characterization (karakterisering) Emission (EF) (ISO 14044, 2006) Resultater Flatfish consist of 12 different species: European Plaice, European Flounder, Common dab, Witch founder, Lemon sole, Common sole, Turbot, Brill, Megrim, Atlantic halibut, Greenland halibut and American plaice (Fiskeridirektoratet, 2001a) 10 5
Vær opmærksom på, at: Ifølge ISO er det kun klassificering og karakterisering der er obligatorisk Ifølge ISO skal alle relevante påvirkninger medtages Ikke medtagne kategorier kan diskuteres separat/kvalitativt Toksicitet har typisk en meget stor usikkerhed (bør behandles separat) LCIA, altså fase tre af en LCA bør afsluttes med en følsomhedsvurdering 11 I dag Hvad omfatter LCIA? Lidt facts global opvarmning? Hvordan beregnes GWP indenfor LCA? Andre påvirkningskategorier Normalisering og vægtning Midpoint og endpoint metoder Hvad er Interpretation? 12 6
Wenzel et al. (1997): Environmental Assessment of Products Global Opvarmning Menneskeskabt global opvarmning skyldes hovedsageligt udledning af drivhusgasser Drivhusgasser er kendetegnet ved at virke som glasset i et drivhus. Kortbølget sollys trænger let igennem, mens langbølget varmestråling tilbageholdes. Jordens middeltemperatur er 15 grader celsius (33 grader varmere På grund af den naturlige drivhuseffekt) 13 Udviklingen i atmosfærens CO2 koncentration 2006-381 ppm 2007-384 ppm 7
Temperaturudvikling på arktis hhv. globalt Note different scales (IPCC 2007, p 135) De vigtigste drivhusgasser CO 2 : ~40% CH 4 : ~171% N 2 O: ~24% 16 8
Udvikling I CO2 koncentration Contributing factors to Radiative forcing (RF) 18 9
(IPCC 2007) Udvikling og kilder 19 Konsekvenser 20 10
I dag Hvad omfatter LCIA? Lidt facts global opvarmning? Hvordan beregnes GWP indenfor LCA? Andre påvirkningskategorier Normalisering og vægtning Midpoint og endpoint metoder Hvad er Interpretation? 21 Hvordan beregnes klimapåvirkningen (fra input og output til GHG emissioner) AkOvitetsdata 1 kwh Forbrug (input) Udledninger (output/emissioner) Gang med emmisionsfaktor ( termineret ), eksempelvis 449 g CO2; 0,25 g CH4; 0,006 g N2O per kwh el Gang med karakteriseringsfaktor, eksempelvis (449 g CO2 * 1 g CO2e per kg CO2) + (0,25 g CH4 * 25 g CO2e per kg CH4) +( 0.006 g N2O * 298 g CO2e per g N2O) GHG emissions (GWP 100) = 457 g CO2e per kwh el 11
Karakteriseringsfaktorer (GWP) for forskellige gasser og tidshorisonter (IPCC 2007, p 212) 23 (IPCC 2007, p 210 Hvad er GWP egentligt? TH: Tidshorisont RF i : Radiative forcing, stof i RF r : Radiative forcing, reference stof r = CO 2 24 12
Hvilke bidrag er med i LCIA metoderne? LCIA metoderne medtager kun direkte drivhusgasser (få undtagelser) De indirekte drivhusgasser indgår i reaktioner i atmosfæren, der medfører dannelse af direkte drivhusgasser (eksempler er kul-monooxid, kvælstofoxid og NMVOC). Desuden medtages ikke kølende effekter fra f.eks. Svovlpartikler (f.eks. skibsfart) Flyfart har også en række indirekte bidrag der medfører at effekten faktisk er betydelig højere end LCIA metoderne fortæller (måske op til 2 gange højere I et 100 års perspektiv) NB: LCIA metoden er ikke bedre end din LCI. Der kommer f.eks. Også CO2 fra arealforbrug (skovfældning og jordbearbejdning mv.)! 25 Hvorfor er fly noget særligt? Sausen et al., 2005 26 13
Hvorfor er fly noget særligt? Særligt om natten og om vinteren 27 Hvorfor det ikke er helt så simpelt Airbus A340 Boeing B707 Schumann et al., 2000 28 14
Resultater (eksempel) Källa: SIKs miljödatabas Product labelling 15
Carbon Footprint af aluminium I dag Hvad omfatter LCIA? Lidt facts global opvarmning? Hvordan beregnes GWP indenfor LCA? Andre påvirkningskategorier Normalisering og vægtning Midpoint og endpoint metoder Hvad er Interpretation? 32 16
Valgt af påvirkninger (I UMIP 97) De traditionelle 5 Global opvarmning, ozonlagsnedbrydning, eutrofiering, forsuring, ozondannelse (smog). Størst modelsikkerhed på globale effekter stedsafhængighed på de øvrige Øko-toksicitet Stor usikkerhed mht. skæbne, eksponering, følsomhed mv. Human-toksicitet Affald Ressourcer Meget stor usikkered mht. skæbne, eksponering, følsomhed mv. Her måles blot mængden af affald i kg. Ikke en miljøeffekt som sådan. Miljøpåvirkningen fra affald er afspejlet I andre kategorier Er ofte udeladt. Betydningen kan diskuteres. Burde måske have mere fokus f.eks. Som øget fremtidig energiforbrug Arealforbrug/biodiversitet LCIA metoderne begynder at tage dette op EcoIndicator, Impacts2002+, Stepwise, Schmidt (2008) 33 Grouping of impact categories Environmental impact Resources consumption Other Global warming (GWP) Depletion of nonrenewable Ozone depletion (ODP) resources Global Regional Photoch. ozone formation Acidification Nutrient enrichment Eco-toxicity Human toxicity Large scale depletion of renewable resources (see examples below) Radiation Local Eco-toxicity (acute water) Human toxicity (air) Waste Impacts on the seabed Land use Depletion of renewable resources (fish, other animals, plants, wood, groundwater, surface water etc.) Impacts on rivers Occupational H&S Radiation Animal welfare Noise, odour, accidents and visual aspects Inspired by (Wenzel et al. 1997) 17
I dag Hvad omfatter LCIA? Lidt facts global opvarmning? Hvordan beregnes GWP indenfor LCA? Andre påvirkningskategorier Normalisering og vægtning Midpoint og endpoint metoder Hvad er Interpretation? 35 Normalisering I UMIP 97 Eksempel: Er 175 kg CO 2 -ekvivalenter meget? 175 kg CO 8.700 2 kg CO2 eq. citizens (world) eq. = 20 mpe (Wenzel et al., 1997) 18
Normaliseringsreferencer I UMIP 97 Impact cathegory Normalization reference Ref. Region Global warming 8.700 kg CO 2 -eq/pers/year World Ozon depletion 0,202 kg CFC11 -eq/pers/year World Photochemical smog 20 kg C 2 H 4 -eq/pers/year Denmark Acidification 124 kg SO 2 -eq/pers/year Denmark Euthophication 298 kg NO - 3 -eq/pers/year Denmark Human toxicity, air 9,17 10 9 m 3 /pers/year Denmark Human toxicitytoksicitet, water 59.000 m 3 /pers/year Denmark Human toxicity, soil 310 m 3 /pers/year Denmark Ecotoxicity, water acute 48.000 m 3 /pers/year Denmark Exotoxicity, water cronic 469.000 m 3 /pers/year Denmark Ecotoxicity, soil cronic 30.000 m 3 /pers/year Denmark Bulk waste 1.350 kg/pers/year Denmark Hazardous waste 20,7 kg/pers/year Denmark Slag and ash 350 kg/pers/year Denmark Radioa ctive waste 0,035 kg/pers/year Sweeden (Wenzel et al., 1997) Ressourcer (ikke fornybare) Impact cathegory Normalization reference Ref. Region Oil 590 kg/pers/year World Coal 570 kg/pers/year World Brown coal 20 kg/pers/year World Natural gas 310 kg/pers/year World Aluminium 3,4 kg/pers/year World Lead 0,64 kg/pers/year World Iron 100 kg/pers/year World Copper 1,7 kg/pers/year World Maganese 1,8 kg/pers/year World Nickel 0,18 kg/pers/year World Tin 0,04 kg/pers/year World Zinc 1,4 kg/pers/year World (Wenzel et al., 1997) 19
Vægtning I UMIP 97 Vægtningsfaktor for miljøpåvirkninger = Enheden kaldes PEw (eller mpew) Påvirkning 1990 Mål 2000 Vægtningsfaktor fore ressourcer = Enheden kaldes PRw (eller mprw) 1 Forsyningshorisont (Wenzel et al., 1997) (ISO 14041, 1997) Aggregation of weighted results 20
(ISO 14041, 1997) Aggregation of weighted results (ISO 14041, 1997) Aggregation of weighted results 21
(ISO 14041, 1997) Aggregation of weighted results I dag Hvad omfatter LCIA? Lidt facts global opvarmning? Hvordan beregnes GWP indenfor LCA? Normalisering og vægtning Andre påvirkningskategorier Midpoint og endpoint metoder Hvad er Interpretation? 44 22
Mikjømekanismen (årsag-virkning) 45 Mikjømekanismen (årsag-virkning) Ecoindicator 99 Impact 2002 + Stepwise 46 23
Mikjømekanismen (årsag-virkning) UMIP 97 UMIP 2003 47 I dag Hvad omfatter LCIA? Lidt facts global opvarmning? Hvordan beregnes GWP indenfor LCA? Normalisering og vægtning Andre påvirkningskategorier Midpoint og endpoint metoder Hvad er Interpretation? 48 24
Fase 4: Interpretation (fortolkning) Life Cycle Assessment framework Application areas 1) Goal and scope definition Product development and improvement 2) Inventory analysis (LCI) 3) Impact Assessment (LCIA) 4) Interpretation Strategic planning Marketing Public policy-making Other (ISO 14040, 2006) Interpretation Part four: Interpretation Identification of significant issues: Presentation of key LCI & LCIA results Key methodological choices Evaluation: Completeness-, sensitivity- and consistency check Results and conclusion: Conclusion and recommendation based on results as well as uncertainty related to data and methodology. (ISO 14044, 2006) 25
Krav til selve rapporten Konklusion og fortolkning skal afspejle de begrænsinger og afgrænsninger der er forbundet med studiet LCA rapporten skal være transparent, konsistent og reproducerbar. God ide at understrege hvad resultaterne og konklusionen kan bruges til og hvad de ikke kan bruges til for at undgå misbrug (ISO 14044, 2006) 26