Hodnocení životního cyklu výrobku

Hodnocení životního cyklu výrobku – anglicky Life cycle analysis (LCA) je metoda, která se používá k ohodnocení environmentálních dopadů výrobku za celou dobu jeho života, tj. od těžby surovin potřebných pro jeho výrobu až po jeho použití konečným spotřebitelem. Jedná se o moderní způsob posuzování environmentálních dopadů jednotlivých výrobků a produktů zahrnutý do norem ČSN EN ISO 14040–14049.

LCA umožňuje určit všechny dílčí aspekty, které mají velký dopad na životní prostředí a které by v případě, že bychom se zabývali jen jednou či několika fázemi výroby, mohly být přehlédnuty. Díky LCA mohou společnosti lépe identifikovat neefektivnosti a oblasti negativních environmentálních dopadů a mohou podniknout nutné kroky ke zlepšení.

Historie

První porovnávání dopadů výrobků na životní prostředí se nazývalo „Resource and Environmental Profile Analysis (REPA)“ – Analýza zdrojů a environmentální profil. První studie REPA byla vypracována pro společnost Coca-Cola již v roce 1969. V 70. letech v Evropě bylo vypracováno mnoho studií, které se zabývaly všemi fázemi „života“ výrobků, byly zaměřené především na odpadové hospodářství a obaly. Koncem 80. let zájem o tyto studie narůstal a proto bylo nutné sjednotit metodu, aby byly studie vzájemně porovnatelné. Název LCA (Life Cycle Asessment – česky: posuzování životního cyklu) byl poprvé použitý na workshopu v srpnu roku 1990, výstupem byla kniha, ve které byly definované dodnes platné pojmy. V průběhu 90. let byl vypracován dnes rozšířený způsob, kterým jsou vlivy na životní prostředí z různých fází životního cyklu přiřazovány jednotlivým kategoriím dopadu. V současnosti jsou základní metodické postupy sjednoceny a vytvářejí a doplňují se jednotné databáze.

Kategorie dopadu

Nejznámější kategorií dopadu je globální oteplování. Teplota Země je ovlivněna množstvím tepla uvnitř zemské atmosféry. Teplo na Zemi pochází ze Slunce dopadajícího na Zemi, ale je třeba, aby bylo v dopadající teplo v rovnováze s teplem unikajícím z atmosféry Země. Čím hůře teplo z atmosféry uniká, tím se teplota Země zvyšuje. Tomuto jevu (zadržování tepla v atmosféře Země) se říká globální oteplování. Schopnost atmosféry zadržovat teplo se říká skleníkový jev, tento jev je důležitý pro život na Zemi, bez tohoto jevu by byla teplota Země průměrně o 33°C nižší. Skleníkový jev je způsobený skleníkovými plyny, které jsou schopné zachycovat teplo unikající ze Země a tím planetu ohřívat. Skleníkové plyny jsou velmi stabilní a vydrží v atmosféře po dlouhou dobu. Ovšem zvyšování množství skleníkových plynů v atmosféře vede k vyššímu zadržování tepla a tím se zvyšuje globální teplota. (Pozor neplést s klimatickými změnami, tedy se změnami v počasí. Klimatické změny jsou způsobeny mnoha různými faktory, mezi které patří i globální oteplování, ale také například změny krajiny (rozsáhlé pole a malé lesy) nebo hospodaření s vodou.) Nejvýznamnější skleníkový plyn je oxid uhličitý (CO₂), vzniká při spalování organických paliv (benzin, nafta, uhlí, dřevo,…) a při dýchání organismů a je zpět vázán do rostlin, řas a sinic fotosyntézou. V přírodě byla produkce a spotřeba CO₂ vyvážená, ovšem v důsledku snižování množství zeleně a zvyšování spalování paliv již rovnováha není a je produkováno příliš mnoho CO₂. Ostatní skleníkové plyny se v porovnání s množstvím CO₂ vyskytují v atmosféře jen ve velmi malém množství, ovšem jejich schopnost ohřívat Zemi je mnohonásobně vyšší a také v atmosféře zůstávají mnohem déle. Příklady dalších skleníkových plynů: metan (vzniká při těžbě zemního plynu, chovu dobytka, pěstování rýže, skládkování pevného odpadu a bioodpadu,..), oxid dusný, který vzniká např. při spalování paliva v motorech, halogenované uhlovodíky, používané v chladicích směsích, izolačních pěnách[R1] . Dopad na globální oteplování se metodou LCA vyjadřuje v jednotkách kg CO₂ eq. Všechny skleníkové plyny se přepočítávají na množství CO₂ pomocí mezinárodně uznaných charakterizačních faktorů. Charakterizační faktor vlastně udává, kolikrát více či méně způsobuje 1 kg jiného plynu globální oteplování než 1 kg CO₂. Obvykle se počítá globální oteplování v horizontu 100 let. Například metan způsobuje 7x více globální oteplování než CO₂ a na fluoroform (používaný při výrobě plochých obrazovek nebo jako chladivo) má vliv na globální oteplování 10000x větší než CO₂.

Další kategorie dopadu:

Úbytek stratosférického ozónu

Úbytek stratosférického ozónu vede k většímu pronikání slunečního UV záření na zemský povrch. Stratosférický ozon vytváří štít, který chrání před pronikáním škodlivé části UV záření ze slunce. Toto UV záření (konkrétně UV-B) negativně ovlivňuje zdraví lidí, živočichů, kvalitu přírodního prostředí, přírodních zdrojů i staveb. Ozon (O₃) je poměrně stabilní molekulou, avšak dochází i k jeho přirozenému rozkladu působením dalších látek. Jeho množství v atmosféře je však přirozeně stabilní. Lidskou činností dochází k vypouštění látek do ovzduší, které urychlují rozklad ozonu a tím snižují jeho množství v atmosféře. Nejvíce ozon narušují halogenované uhlovodíky, metan a oxidy dusíku. Používání halogenovaných uhlovodíků se nejvíce rozmohlo ve 20. letech 20. století, kdy pod souhrnným názvem freony byly hojně používány jako chladící média, dále jako hnací plyny do rozprašovačů, či jako čisticí prostředky a také v protipožární technice. Došlo k výraznému omezení používání těchto látek, ale obnovu ozonové vrstvy můžeme čekat nejdříve druhé polovině 21. století a to jen v případě důsledného omezování látek, které ji poškozují. V současnosti je stále hojně využíváno bromovaných látek, jejich výroba a používání stále narůstá.

Důsledky úbytku stratosférického ozonu jsou pro lidskou populaci hlavně: častější vznik kožních nemocí, nádorových onemocnění, šedého zákalu a snížení přirozené imunity. Příroda je pak poškozena zvýšeným pronikáním UV záření, které poškozuje fotosyntetický aparát řas, vyšších rostlin a mořského fytoplanktonu, v důsledku čehož nejsou rostliny schopny dostatečně produkovat kyslík, zhoršuje se i schopnost odstraňovat CO₂.

Nejznámějším freonem je CFC-11, proto je také používán jako referenční jednotka pro kategorii dopadu úbytek stratosférického ozónu. Všechny látky způsobující poškození ozonové vrstvy jsou přepočítávány mezinárodně standardizovaným faktorem na množství CFC-11 obdobně jako jsou přepočítávány látky způsobující globální oteplování na kg CO₂ eq.

Lidské zdraví a humánní toxicita

Do této kategorie dopadu jsou shrnuty všechny látky a toky, které přímo či nepřímo ovlivňují lidské zdraví. Některé látky působí otravu organismu, jiné způsobují dýchací nemoci nebo zvyšují četnost výskytu rakoviny atp. Působení látek na lidský organismus je složité, a proto je tato kategorie velice obtížně uchopitelná a dochází k jejímu značnému zjednodušení.

Jednak se humánní toxicita vyjadřuje v jednotkách kg 1,4-dichlorbenzen eq/kg, kdy se přepočítávají jednotlivé látky, které poškozují lidský organismus na kg 1,4-dichlorbenzenu obdobně jako v předchozích kategoriích. A jednak je možné tuto kategorii dopadu vyjádřit v jednotkách DALY, které udávají počet roků života ovlivněných nezpůsobilostí. Jednotky DALY se počítají na základě počtu úmrtí na danou chorobu a počtu let, o které byl život v důsledku choroby zkrácen, dále na základě množství výskytu onemocnění, jeho závažnosti a doby trvání onemocnění.

Ekotoxicita

Ekotoxicita vyjadřuje nepříznivé dopady škodlivých látek na přírodní prostředí obdobně, jako předchozí kategorie vyjadřovala dopady na lidské zdraví. Hlavní látky, které škodlivě působí na přírodu, jsou kovy a organické látky obsažené v průmyslových i komunálních odpadech, dále pak pesticidy hojně využívané v zemědělství anebo léky.

Ekotoxicita se vyjadřuje buď v jednotkách kg 1,4-dichlorbenzen eq/kg jako předchozí kategorie dopadu. Nebo v jednotkách PAF = podíl ovlivněných druhů. Jednotka PAF se počítá z počtu druhů žijících v podmínkách, které překračují možnou koncentraci škodliviny v prostředí.

Acidifikace

Acidifikace je proces okyselování půd či vodního prostředí. Okyselené srážky dopadají do půdy nebo do vody a tím prostředí okyselují. Kyselé prostředí je škodlivé pro rostliny, které po velmi výrazném okyselení hynou. Látky, které způsobují acidifikaci, jsou oxid siřičitý, oxidy dusíku, sirovodík, čpavek a další. Oxid siřičitý vzniká nejvíce při spalování uhlí, oxidy dusíku při spalování paliv v dopravě. Nejznámějším důsledkem acidifikace je úhyn ryb ve skandinávských jezerech, úhyn lesů ve středoevropských horách (např. Krušné hory) a v neposlední řadě rovněž poškození kulturních památek kyselým deštěm. Typickým projevem acidifikace je tzv. londýnský neboli zimní smog, který vzniká v zimě při inverzi v místech, kde dochází k výraznému spalování pevných paliv.

Acidifikace se vyjadřuje nejčastěji v jednotkách kg SO₂ eq/kg nebo v jednotkách PDF=podíl chybějících druhů. PDF je podíl druhů, které se v dané lokalitě pravděpodobně nevyskytují z důvodu nepříznivých podmínek.

Eutrofizace

Eutrofizace je proces nadměrného obohacování prostředí živinami. Jedná se o problém povrchových vod, moří a půd. Výskyt živin je přirozený, ovšem v důsledku lidské činnosti se v prostředí některých živiny vyskytuje příliš a dochází k nepříznivým projevům, jako je například růst sinic a řas na vodních plochách. Dalším důsledkem eutrofizace je úbytek kyslíku ve vodách či zhoršená kvalita pitné vody.

Pro vývoj rostlin jsou důležitými prvky uhlík, kyslík a vodík a pak také fosfor, dusík a křemík, právě zvýšené emise fosforu a dusíku způsobují eutrofizaci vod. K nadměrnému průniku těchto látek do prostředí dochází v důsledku hnojení polí dusíkatými hnojivy, ale také vypouštěním odpadních vod do vodních toků (především fosfor z pracích prostředků).

Eutrofizace se vyčísluje v jednotkách kg PO₄^3-eq/kg nebo kg NO₃^- eq/kg.

Vznik fotooxidantů

Jedná se o kategorii dopadu spojenou s nepříznivými účinky ozónu a dalších reaktivních látek v přízemní vrstvě atmosféry. Ozón je sice potřebný ve vyšších vrstvách atmosféry, jak bylo řečeno výše, ale blízko u země působí velmi negativně. Jedná se o reaktivní molekulu, která tak působí toxicky na živé organismy i na různé materiály. Ke vzniku fotooxidantů dochází v místech s vysokým stupněm dopravy. Jedná se o okamžitý jev, který se nejčastěji vyskytuje v odpoledních hodinách ve městech a průmyslových zónách, kdy dochází k nahromadění látek v ovzduší. Ozón je vysoce reaktivní a proto na buňky působí zhoubně a dochází tak k vyššímu výskytu nádorových onemocnění, zvyšuje riziko krevních sraženin, urychluje proces stárnutí, ovlivňuje pravděpodobně vznik a průběh cukrovky, artritidy, ale i dalších nervových onemocnění, jako jsou Parkinsonova a Alzheimerova nemoc. Nejprve při kontaktu s ozónem dochází k dráždění a poškození dýchacích orgánů.

Vznik fotooxidantů se vyjadřuje v jednotkách kg C₂H₄ eq/kg nebo již zmíněných jednotkách DALY.

Úbytek surovin

Zahrnuje vliv lidských činností na nevratné využívání neobnovitelných surovin a na nadměrné spotřebovávání obnovitelných zdrojů jako jsou voda, lesy či půda. Lidská společnost využívá neobnovitelné zdroje nevratným způsobem tak, že není možné je použít v budoucnosti. Jedná se například o spalování fosilních paliv, či o těžbu některých kovů a dalších prvků, například se při současné spotřebě odhaduje, že jako první z pro lidstvo nepostradatelných prvků dojde fosfor. Nepříznivým důsledkem této kategorie je nedostatek surovin v budoucnosti nebo větší energetická náročnost na jejich získání v budoucnosti. Jedná se o nepříliš propracovanou kategorii dopadu z ohledu LCA.

Tato kategorie dopadu se vyjadřuje v množství dané suroviny (kg suroviny) nebo v MJ, kdy se jedná o množství energie potřebné na získání dané suroviny v budoucnosti.

Metoda posuzování

V průběhu 90. let byl vypracován dnes rozšířený způsob, jakým lze posuzovat dopady výrobku na životní prostředí ve všech fázích jeho „života“ – tzv. Life Cycle Assessment, LCA.

Posuzování životního cyklu je metoda, která hodnotí dopady lidských činností na životní prostředí ve vztahu k produktům. Proč je zapotřebí vztahovat poškození životního prostředí k produktům a ne jen sledovat vypouštěné látky? Odpovědí je vývoj, jakým se sledování znečištění životního prostředí ubírá. Pravděpodobně na počátku snahy chránit životní prostředí stála neschopnost přírody dodat očekávané zdroje, například úhyn ryb v rybníku. Pak rybáři začali pátrat po příčině a zjistili, že je to v důsledku vypouštění znečištěných odpadních vod nedalekou továrnou. Tento problém byl vyřešen ředěním odpadních vod, ryby se vrátily a pro tuto chvíli na tomto místě byl problém vyřešen – „Sejde z očí, sejde z mysli“.

Znalosti o působení látek v přírodě se rozvíjely a zjistilo se, že sledovat pouze lokální vypouštění látek a funkce prostředí je nedostatečné, ale je nutné sledovat koncentrace jednotlivých látek ve všech částech životního prostředí jako celku, již tedy není důvodem k zákroku konkrétní situace, jakou byl úhyn ryb, ale je sledovaná koncentrace látek obsažených v prostředí. Proto vstupují do hry státní úřady, které sledují koncentrace látek v prostředí.

Standardy LCA

LCA studie se vypracovávají podle přesně daných standardů. Standardy bylo nutné definovat především z důvodu zneužívání jejich výsledků pro marketingové účely. Některé z první analýz bylo možné v důsledku nedostatečně ustálené podoby interpretovat zavádějícím způsobem. Proto existují jednotné standardy, které popisují, jak by měla LCA studie vypadat a hlavně zavádí část kritického přezkoumání, kdy nezávislý oponent dohlíží na analýzu v průběhu celého zpracování.

Současné platné standardy:

ČSN EN ISO 14040: Environmentální management - Posuzování životního cyklu - Zásady a osnova
ČSN EN ISO 14044: Environmentální management - Posuzování životního cyklu - Požadavky a směrnice
TNI ISO/TR 14047: Environmentální management - Posuzování životního cyklu - Příklady aplikace ISO 14044 na situace posuzování dopadu
TNI ISO/TR 14049: Environmentální management - Posuzování životního cyklu - Příklady aplikace ISO 14044 pro stanovení cíle a rozsahu inventarizační analýzy
ČSN P ISO TS 14048: Environmentální management - Posuzování životního cyklu - Formát dokumentace údajů

Použití metody

Aplikovat princip LCA na určitý podnik znamená zvážit všechny dopady, které jeho činnost má (spotřeba energie, produkce emisí, produkce odpadů, nároky na dopravu atd.), a to:

směrem k počátku cyklu – těžbě surovin nebo přípravě vstupů pro samotnou činnost podniku,
v rámci uvažovaného podniku – v různých stádiích výroby,
směrem k využití/ použití (a konečně odložení jako odpadu) výrobku nebo služby konečným spotřebitelem.

Čistší produkce a čistší produkty

Jako zdroje znečištění byli nejdříve odhaleni výrobci, pro ně pak byly stanoveny nejvyšší přípustné koncentrace škodlivých látek vypouštěných do prostředí. Současně ale narůstá i spotřeba výrobků a tím i spotřeba surovin (ropa, uhlí, dřevo, kovy, …) a ukazuje se, že tyto suroviny nejsou nekonečně dostupné a mohou dojít. Začalo se tedy mluvit o čistší produkci, kde se dbá především na předcházení vzniku znečištění a odpadů a s tím související úspory surovin. Vznikají právní dokumenty, které se problematice věnují, a také seznamy nejlepších dostupných technologií. Do procesu ochrany životního prostředí jsou tak nyní vedle producentů a státních úřadů zapojeni také technologové a inženýři, kteří navrhují nové výrobní postupy.

Výroba stále narůstá, a proto původní limity pro vypouštění znečišťujících látek jsou nedostatečné, jelikož větší množství výrobců zahlcuje životní prostředí. Ukázalo se, že pouhé omezování znečištění z výroby není dostatečné, ale že je nutné snižovat znečištění při všech lidských aktivitách. Je tedy nutné regulovat nejen vypouštěné koncentrace znečišťujících látek, ale také jejich celkové množství v přírodě. Je tedy nezbytné neustále vylepšovat technologie, ale i systémy řízení a kontroly. Začíná se zavádět environmentální management.

Ovšem produkce stále narůstá a roste také znečištění způsobené užíváním výrobků. V 90. letech 20. století se začíná se zaváděním systémového přístupu, kdy se nehodnotí pouze vypouštění znečišťujících látek při výrobě, ale také při používání výrobků. Začíná se tedy hovořit o čistších produktech, kdy je kladen důraz nejen na to, jak jsou vyráběny a jaké vzniká znečištění při výrobě, ale i na to, jak náročný je jejich provoz, například kolik spotřebují elektrické energie, paliva nebo jaké vypouštějí zplodiny při provozu. Zásadním přínosem tohoto přístupu je tzv. rozšířená zodpovědnost, kdy za dopady na životní prostředí spojené s produktem nenese zodpovědnost jen výrobce, ale také uživatel výrobku tedy ten, kvůli komu se produkt vyrobil a rovněž se rozšířená zodpovědnost vztahuje i na odstranění výrobku, když nám doslouží. Rozšířená zodpovědnost se tedy zabývá celým životním cyklem výrobku.

Příklady

Metoda LCA pomáhá si uvědomit, že produkt, který má zdánlivě menší dopad na životní prostředí než produkt jiný, může mít dopad v jiné fázi svého životního cyklu, na jinou složku životního prostředí nebo na jiném místě a identifikuje skutečné dopady každého produktu.

Dobrým příkladem mohou být nákupní tašky. V obchodech v poslední době vídáme jako ekologickou variantu plastové nákupní tašky („igelitky“) tašku papírovou. Ovšem z LCA studie provedené na VŠCHT vyplývá, že obyčejná tenká plastová taška (vyrobená z HDPE) má dopad na životní prostředí srovnatelný jako taška papírová. Nejvyšší dopad má pevná plastová taška (vyrobená z LDPE) a nejnižší textilní polyesterová taška.

Dalším důležitým závěrem studie je, že opětovné užití jednorázových tašek vede ke snížení environmentálních dopadů jejich životních cyklů a při pětinásobném použití tenkých igelitek a papírových tašek se dopad sníží natolik, že se až vyrovná dopadu tašky polyesterové.

Je tedy především důležité si vzpomenout a nosit si na nákup vlastní tašku a nekupovat si pokaždé novou a ideálně se vyhýbat pevným plastovým taškám.

Doprava

Často zapomínáme na důležitý faktor životního cyklu každého výrobku, kterým je doprava. Doprava hraje významnou roli ve všech fázích životního cyklu výrobku, ve fázi výroby se jedná o dopravu surovin a pak i doprava vznikajících odpadů k jejich odstranění, následně je třeba dopravit produkty k distributorovi a pak ke spotřebiteli, nakonec když produkt doslouží je potřeba jej dopravit k odstranění. Doprava má velmi významný dopad na životní prostředí.

Pokud se například budu rozhodovat, zda pro svůj výrobek budu chtít používat české suroviny nebo americké, je zapotřebí vzít úvahu dopad na životní prostředí dopravy surovin z USA. V případě dopravy jen jedné várky surovin o hmotnosti 10 t z USA bude dopad na životní prostředí 20-60x větší než při volbě surovin z České republiky.

Každá LCA analýza poskytne výsledek rozdělený na dopad na různé kategorie dopadu, jak bylo zmíněno výše, výsledek pak vypadá asi jako v následující tabulce:

Kategorie dopadu	Jednotka	Výrobek USA	Výrobek CZ
Úbytek fosilních paliv	MJ	1507,22	67,27
Globální oteplování	kg CO2 eq	106,22	4,75
Úbytek ozónové vrstvy	kg CFC-11 eq	1,39E-06	9,70E-09
Toxicita	kg 1,4-DB eq	9,40	0,33
Vodní ekotoxicita	kg 1,4-DB eq	1,11E+00	2,01E-02
Terestriální ekotoxicita	kg 1,4-DB eq	6,59E-02	2,64E-03
Fotochemická oxidace	kg C2H4 eq	3,55E-02	1,46E-03
Acidifikace	kg SO2 eq	6,48E-01	2,37E-02
Eutrofizace	kg PO4--- eq	1,31E-01	5,53E-03

Z toho je možné odvodit především to, že například doprava 10 t suroviny z USA má 22x vyšší dopad na životní prostředí než pokud bychom dovezli surovinu z České republiky.

Zdroje

Na následujících stránkách naleznete v angličtině seznamy úkolů a činností (checklisty) pro posouzení činnosti Vašeho podniku: http://www.gemi.org/water/module1.htm http://www.gemi.org/supplychain/D1.htm