Razvoj hibridnog modela za ocenjivanje životnog ciklusa proizvoda i procesa

Abstract

U okviru doktorske disertacije predstavljen je razvoj hibridnog modela za ocenjivanje životnog ciklusa proizvoda i procesa. Razvoj hibridnog modela se ogleda kroz unapređenje postojećeg metodskog okvira LCA, te je stoga uključio razvoj svih faza LCA, a koje obuhvataju definisanje cilja i predmeta, inventar životnog ciklusa, ocenjivanje uticaja životnog ciklusa i interpretaciju rezultata. Najznačajnija unapređenja su sprovedena u okviru faza inventara životnog ciklusa i ocenjivanja uticaja životnog ciklusa. Izmene koje se odnose na način prikupljanja podataka, su razvijene zbog uključivanja parametara potrebnih za izračunavanje vrednosti sadržaja eksergije tokova. Unapređenje faze ocenjivanja uticaja životnog ciklusa se ogleda kroz razvoj originalnog pristupa za izračunavanje ukupne potrošnje eksergije, kroz uključivanje dodatne kategorije uticaja, razvijanje indikatora kategorije uticaja i razvijanje pristupa za izračunavanje karakterizacionih faktora. Sprovedena je i analiza postojećih LCIA metoda, radi izbora adekvatnog metoda u koji će biti uključena dodatna kategorija uticaja, kao i indikator kategorije uticaja, koji zajedno opisuju ukupnu potrošnju eksergije tokom čitavog životnog ciklusa. Takođe, prilikom razvoja kategorije uticaja su poštovani određeni kriterijumi, koje ona mora da zadovolji da bi mogla biti adekvatno uključena u odabrani LCIA metod. Pored toga, bitan deo unapređenja ocenjivanja uticaja životnog ciklusa, leži u razvoju proračuna karakterizacionih faktora. Razvijena dodatna kategorija uticaja nazvana je Ukupna potrošnja eksergije - UPE, a izražava se preko indikatora MJex. LCIA metod koji je odabran na osnovu SWOT analize u koji je ova dodatna kategorija uticaja uključena je CML metod. Postavljeni hibridni metodski okvir posmatra kompletan životni ciklus, ali i svaki od jediničnih procesa koji uključuju elementarne tokove, odnosno tokove uzete iz prirodnog sistema bez dodatne obrade, kao i tokove proizvoda, odnosno tokovekoji su na neki način izmenjeni od strane pojedinih antropogenih sistema. Izračunavanje sadržaja eksergije i karakterizacionih faktora je sprovedeno kako za elementarne tokove tako i za tokove proizvoda. Funkcionalnost i praktična primenljivost razvijenog hibridnog modela je verifikovana na dva primera, koji su obuvatili proizvodnju laminatnog parketa i međusobnu komparaciju hibridnih baznih predajničkih stanica i konvencionalnih baznih predajničkih stanica. Dobijeni rezultati daju jednu zaista detaljniju i širu sliku mehanizma nastanka i izvora negativnih uticaja tokom životnog ciklusa posmatranih industrijskih sistema. Time je potvrđena njegovu praktična primenljivost, kao i ukupni cilj istraživanja. Rezultati istraživanja realizovani u okviru doktorske disertacije, u opštem smislu, daju doprinos stvaranju osnove za izdradnju puta ka razvoju i proizvodnji održivih proizvoda i procesa. Razvijeni hibridni model za ocenjivanje životnog ciklusa proizvoda i procesa pruža dodatne informacije, koje mogu biti korisne u procesu donošenja odluka na svim nivoima, kako u industriji tako i u državnim institucijama.

This PhD thesis presented the development of a hybrid model for life cycle assessment of products and processes. The development of a hybrid model includes the improvement of the existing methodological LCA framework, and therefore of all phases of the LCA: definition of goal and scope, inventory analysis, life cycle impact assessment and interpretation. The most significant improvements have been made within the inventory analysis and life cycle impact assessment phases. Improvement have been made in relation to the method of data collection, due to the inclusion of parameters for calculation of the exergy content of in- and output flows. Improvement of the life cycle impact assessment phase is reflected through the development of original approach for calculating the total consumption of exergy, through the inclusion of additional impact category, development of indicator for impact category and development of method for calculation of characterization factors. The analysis of existing LCIA methods was performed, in order to choose the appropriate method that will incorporate this additional impact category, as well as an impact category indicator, which together should describe the total consumption of exergy throughout the entire life cycle. Further, development of this impact category have been complied with certain criteria which it must meet in order to be properly incorporated in the chosen LCIA method. Besides this, an important part of improvement of the life cycle impact assessment is the development of method for calculation of characterization factors. Developed additional impact category is named Total exergy consumption, and it's expressed through indicator of MJex. LCIA method that is chosen based on the performed SWOT analysis and which incorporated this additional impact category is CML method. Developed hybrid methodological framework takes into account the entire life cycle, and each of the unit processes that involves elementary flows (flows taken from the natural system without any further processing), as well as product flows(flows that are in some way altered by certain anthropogenic system). Calculation of exergy and characterization factors was performed for both elementary and product flows. Functionality and practical applicability of the developed hybrid model was verified through two case studies, which are the production of laminate parquet flooring and comparison of hybrid base transceiver stations and conventional base transceiver stations. The obtained results provided more detailed and more broader insight of the mechanism of the generation and source of negative impacts throughout the life cycle of observed industrial systems. Thus, the practical applicability of the developed hybrid model and goal of the research have been confirmed. The results of the research contribute to creation of the foundation for designing a path towards development and manufacturing of sustainable products and processes. The developed hybrid model for the life cycle assessment of products and processes provides additional information that may be useful in decisionmaking process at all levels, within both industry and government institutions.