Сравнение технологий производства различных видов керамической плитки с помощью методологии оценки жизненного цикла
|
РЕФЕРАТ 3
ВВЕДЕНИЕ 8
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 10
1.1 Оценка жизненного цикла. Определение, регламентирование 10
1.2 Методы воздействия на окружающую среду 15
1.2.1 Классификация методов воздействия на окружающую среду 15
1.2.2 Характеристика методов воздействия на окружающую среду 16
1.2.3 Информационные технологии и программные продукты ОЖЦ 19
1.3 Керамическая плитка 23
1.3.1 Технические характеристики плитки 23
1.3.2 Механические характеристики плитки 25
1.3.3 Химические характеристики плитки 26
1.4 Способы и технология изготовления 26
1.4.1 Способы изготовления 27
1.4.2 Технология производства керамической плитки 29
1.5 Способы утилизации потерявшей свои потребительские свойства
керамической плитки 34
1.5.1 Рекомендации по минимизации негативного воздействия
продукции на окружающую среду 36
1.6 Керамическая плитки и экологические знаки 36
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 38
2. 1 Оценка жизненного цикла 38
2.2. Оценка воздействия на протяжении жизненного цикла 41
2.3 Интерпретация жизненного цикла 43
2.4 Инвентаризационный анализ жизненного цикла (ИАЖЦ) 44
2.4.1 Элементы ИАЖЦ 44
2.4.2 Сбор данных и выполнение расчетов 48
2.4.3 Распределение потоков и выбросов 51
2.4.4 Ограничения ИАЖЦ 52
2.5 Интерпретация жизненного цикла 53
2.5.1 Идентификация проблем 55
2.5.2 Оценивание 56
2.6 Результаты ОЖЦ 57
2.7 Критический обзор 58
2.8 Метод Eco-Indicator 99 60
2.9 Программное обеспечение SimaPro 62
3 ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ 67
3.1 Цель и рамки исследования 67
3.1.1 Цель 67
3.1.2 Область исследования 67
3.1.3 Г раницы системы 67
3.1.4 Функциональная единица 68
3.1.5 Критерии оценки 68
3.2 Инвентаризация 69
3.3 Результаты оценки воздействия 70
3.3.1 Результаты оценки воздействия при производстве
неглазурованной плитки 70
3.3.2 Результаты оценки воздействия при производстве
глазурованной плитки однократного обжига 72
3.3.3 Результаты оценки воздействия при производстве
глазурованной плитки двойного обжига 73
3.3.4 Сравнение технологий производства трех видов керамической
плитки по категориям воздействия 74
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 77
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 78
ПРИЛОЖЕНИЯ 81
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Таблица А.1 - Расчетные данные по категориям воздействия для анализа производства неглазурованной плитки 81
Таблица А.2 - Расчетные данные по категориям влияния для анализа производства неглазурованной плитки 82
Таблица А.3 - Расчетные данные для анализа взвешивания схемы производства неглазурованной плитки 82
Таблица А.4 - Расчетные данные по категориям воздействия для анализа производства глазурованной плитки однократного обжига 83
Таблица А.5 - Расчетные данные по категориям влияния для анализа производства глазурованной плитки однократного обжига 84
Таблица А.6- Расчетные данные для анализа взвешивания схемы производства глазурованной плитки однократного обжига 84
Таблица А.7 - Расчетные данные по категориям воздействия для анализа производства глазурованной плитки двойного обжига 85
Таблица А.8 - Расчетные данные по категориям влияния для анализа производства глазурованной плитки двойного обжига 86
Таблица А.9 - Расчетные данные для анализа взвешивания схемы производства глазурованной плитки двойного обжига 86
Таблица А.10 - Расчетные данные для анализа сравнения технологических схем по категориям воздействия при использовании в качестве топлива природного газа 87
Таблица А.11 - Расчетные данные по категориям влияния для анализа сравнения технологических схем при использовании в качестве топлива природного газа 87
Таблица А.12 - Расчетные данные для анализа взвешивания технологических схем при использовании в качестве топлива природного газа 88
ВВЕДЕНИЕ 8
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 10
1.1 Оценка жизненного цикла. Определение, регламентирование 10
1.2 Методы воздействия на окружающую среду 15
1.2.1 Классификация методов воздействия на окружающую среду 15
1.2.2 Характеристика методов воздействия на окружающую среду 16
1.2.3 Информационные технологии и программные продукты ОЖЦ 19
1.3 Керамическая плитка 23
1.3.1 Технические характеристики плитки 23
1.3.2 Механические характеристики плитки 25
1.3.3 Химические характеристики плитки 26
1.4 Способы и технология изготовления 26
1.4.1 Способы изготовления 27
1.4.2 Технология производства керамической плитки 29
1.5 Способы утилизации потерявшей свои потребительские свойства
керамической плитки 34
1.5.1 Рекомендации по минимизации негативного воздействия
продукции на окружающую среду 36
1.6 Керамическая плитки и экологические знаки 36
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 38
2. 1 Оценка жизненного цикла 38
2.2. Оценка воздействия на протяжении жизненного цикла 41
2.3 Интерпретация жизненного цикла 43
2.4 Инвентаризационный анализ жизненного цикла (ИАЖЦ) 44
2.4.1 Элементы ИАЖЦ 44
2.4.2 Сбор данных и выполнение расчетов 48
2.4.3 Распределение потоков и выбросов 51
2.4.4 Ограничения ИАЖЦ 52
2.5 Интерпретация жизненного цикла 53
2.5.1 Идентификация проблем 55
2.5.2 Оценивание 56
2.6 Результаты ОЖЦ 57
2.7 Критический обзор 58
2.8 Метод Eco-Indicator 99 60
2.9 Программное обеспечение SimaPro 62
3 ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ 67
3.1 Цель и рамки исследования 67
3.1.1 Цель 67
3.1.2 Область исследования 67
3.1.3 Г раницы системы 67
3.1.4 Функциональная единица 68
3.1.5 Критерии оценки 68
3.2 Инвентаризация 69
3.3 Результаты оценки воздействия 70
3.3.1 Результаты оценки воздействия при производстве
неглазурованной плитки 70
3.3.2 Результаты оценки воздействия при производстве
глазурованной плитки однократного обжига 72
3.3.3 Результаты оценки воздействия при производстве
глазурованной плитки двойного обжига 73
3.3.4 Сравнение технологий производства трех видов керамической
плитки по категориям воздействия 74
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 77
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 78
ПРИЛОЖЕНИЯ 81
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Таблица А.1 - Расчетные данные по категориям воздействия для анализа производства неглазурованной плитки 81
Таблица А.2 - Расчетные данные по категориям влияния для анализа производства неглазурованной плитки 82
Таблица А.3 - Расчетные данные для анализа взвешивания схемы производства неглазурованной плитки 82
Таблица А.4 - Расчетные данные по категориям воздействия для анализа производства глазурованной плитки однократного обжига 83
Таблица А.5 - Расчетные данные по категориям влияния для анализа производства глазурованной плитки однократного обжига 84
Таблица А.6- Расчетные данные для анализа взвешивания схемы производства глазурованной плитки однократного обжига 84
Таблица А.7 - Расчетные данные по категориям воздействия для анализа производства глазурованной плитки двойного обжига 85
Таблица А.8 - Расчетные данные по категориям влияния для анализа производства глазурованной плитки двойного обжига 86
Таблица А.9 - Расчетные данные для анализа взвешивания схемы производства глазурованной плитки двойного обжига 86
Таблица А.10 - Расчетные данные для анализа сравнения технологических схем по категориям воздействия при использовании в качестве топлива природного газа 87
Таблица А.11 - Расчетные данные по категориям влияния для анализа сравнения технологических схем при использовании в качестве топлива природного газа 87
Таблица А.12 - Расчетные данные для анализа взвешивания технологических схем при использовании в качестве топлива природного газа 88
Благодаря росту городов, их благоустройству, урбанизации территорий и развитию предприятий происходит увеличение уровня антропогенного воздействия на окружающую природную среду. Вследствие этого в центре внимания оказывается целый ряд глобальных, региональных и локальных экологических проблем, основной причиной которых является интенсивная хозяйственная деятельность человека. Различные виды продукции на протяжении своего жизненного цикла постоянно вносят изменения в природную среду.
Все большее осознание важности охраны окружающей среды и возможных негативных воздействий на нее, связанных с производством и потреблением продукции, повысили интерес к разработке методов, позволяющих лучше понимать и уменьшать эти воздействия. Одним из методов, разрабатываемых с этой целью, является оценка жизненного цикла (ОЖЦ). Для облегчения согласованного подхода к решению проблемы Международная организация по стандартизации (ИСО) разработала комплекс стандартов по оценке жизненного цикла, включающий в себя ИСО 14040, ИСО 14041, ИСО 14042, ИСО 14043 и ИСО/ТО 14049. На их основе были разработаны национальные стандарты, в которых приведено описание принципов проведения исследований и составления отчетов по ОЖЦ при соблюдении определенных минимальных требований.
Жизненный цикл (ЖЦ) - это последовательные и взаимосвязанные стадии системы цикла продукции от приобретения или производства из природных ресурсов или сырья до окончательного размещения в окружающей среде (согласно стандартам ISO). При оценке жизненного цикла (ОЖЦ) выделяют несколько стадий таких, как: определение цели и объема исследований, сбор информации, проведение инвентаризации, оценка входных и выходных потоков, а также возможных воздействий на окружающую среду на всем протяжении жизненного цикла продукции. ОЖЦ проводится для оценки потенциальных
воздействий на здоровье человека, окружающую среду и ресурсы, которые используются на протяжении всего жизненного цикла продукции.
Процедура оценки жизненного цикла обязательно включает:
• определение цели объема и границ системы исследования;
• инвентаризационный анализ жизненного цикла, (сбор информации и количественную оценку входящих и выходящих потоков отходов);
• непосредственно оценка жизненного цикла;
• интерпретация результатов, предложение рекомендаций, анализ качества исследований.
ОЖЦ позволяет оценить потенциальное воздействие на окружающую среду и снижать уровень вредных воздействий. Эта оценка также рассматривает воздействия на окружающую среду на протяжении всего жизненного цикла продукции - получение сырья, материалов, производство, эксплуатация и утилизация. Рассматриваются в ее пределах так же отрицательные воздействия на население и на состояние экологических систем. Рекомендации, выданные после
проведения ОЖЦ, используются для уточнения стратегии управления отходами. Иногда результатом проведения ОЖЦ может стать вывод о целесообразности отказа от производства данного вида продукции и замена его другим, часто - пересмотр функций или состава продукции, смена поставщиков. Оценка жизненного цикла является инструментом поддержки и принятия решений на уровне государства и предприятий.
Научная новизна
Данная методика с применением программного продукта для оценки технологии производства керамической плитки проводится впервые.
Практическая значимость
Результаты работы могут быть использованы при разработке проектов по реконструкции на предприятиях, производящих керамические материалы.
Цель работы - проведение оценки воздействия производства различных видов керамической плитки с помощью методологии оценки жизненного цикла и сравнительный анализ технологий с использованием разных видов топлива.
В рамках поставленной цели были решены следующие задачи:
1) изучена методологию оценки жизненного цикла;
2) проведен анализ по методу ОЖЦ с использованием программного продукта SimaPro 8.0.2.
Структура НИР. Работа состоит из введения, трех частей, заключения, библиографического списка и приложений.
Все большее осознание важности охраны окружающей среды и возможных негативных воздействий на нее, связанных с производством и потреблением продукции, повысили интерес к разработке методов, позволяющих лучше понимать и уменьшать эти воздействия. Одним из методов, разрабатываемых с этой целью, является оценка жизненного цикла (ОЖЦ). Для облегчения согласованного подхода к решению проблемы Международная организация по стандартизации (ИСО) разработала комплекс стандартов по оценке жизненного цикла, включающий в себя ИСО 14040, ИСО 14041, ИСО 14042, ИСО 14043 и ИСО/ТО 14049. На их основе были разработаны национальные стандарты, в которых приведено описание принципов проведения исследований и составления отчетов по ОЖЦ при соблюдении определенных минимальных требований.
Жизненный цикл (ЖЦ) - это последовательные и взаимосвязанные стадии системы цикла продукции от приобретения или производства из природных ресурсов или сырья до окончательного размещения в окружающей среде (согласно стандартам ISO). При оценке жизненного цикла (ОЖЦ) выделяют несколько стадий таких, как: определение цели и объема исследований, сбор информации, проведение инвентаризации, оценка входных и выходных потоков, а также возможных воздействий на окружающую среду на всем протяжении жизненного цикла продукции. ОЖЦ проводится для оценки потенциальных
воздействий на здоровье человека, окружающую среду и ресурсы, которые используются на протяжении всего жизненного цикла продукции.
Процедура оценки жизненного цикла обязательно включает:
• определение цели объема и границ системы исследования;
• инвентаризационный анализ жизненного цикла, (сбор информации и количественную оценку входящих и выходящих потоков отходов);
• непосредственно оценка жизненного цикла;
• интерпретация результатов, предложение рекомендаций, анализ качества исследований.
ОЖЦ позволяет оценить потенциальное воздействие на окружающую среду и снижать уровень вредных воздействий. Эта оценка также рассматривает воздействия на окружающую среду на протяжении всего жизненного цикла продукции - получение сырья, материалов, производство, эксплуатация и утилизация. Рассматриваются в ее пределах так же отрицательные воздействия на население и на состояние экологических систем. Рекомендации, выданные после
проведения ОЖЦ, используются для уточнения стратегии управления отходами. Иногда результатом проведения ОЖЦ может стать вывод о целесообразности отказа от производства данного вида продукции и замена его другим, часто - пересмотр функций или состава продукции, смена поставщиков. Оценка жизненного цикла является инструментом поддержки и принятия решений на уровне государства и предприятий.
Научная новизна
Данная методика с применением программного продукта для оценки технологии производства керамической плитки проводится впервые.
Практическая значимость
Результаты работы могут быть использованы при разработке проектов по реконструкции на предприятиях, производящих керамические материалы.
Цель работы - проведение оценки воздействия производства различных видов керамической плитки с помощью методологии оценки жизненного цикла и сравнительный анализ технологий с использованием разных видов топлива.
В рамках поставленной цели были решены следующие задачи:
1) изучена методологию оценки жизненного цикла;
2) проведен анализ по методу ОЖЦ с использованием программного продукта SimaPro 8.0.2.
Структура НИР. Работа состоит из введения, трех частей, заключения, библиографического списка и приложений.
В данной работе на примере сравнения трех технологий производства керамической плитки произведена оценка жизненного цикла продукции и сравнительный анализ воздействия производства с использованием различных видов топлива на окружающую среду.
По результатам оценки рассматриваемых видов производств выявлено, что такой фактор, как использование минерального сырья, является определяющим, т.к. оказывает значительное влияние на категории воздействия. Также оценка жизненного цикла показала, что наибольшей ущерб при реализации технологий будет наноситься именно природным ресурсам.
Наибольший вред как окружающей среде, так и здоровью человека наносит производство глазурованной плитки двойного обжига, а наименьший - производство неглазурованной плитки.
Нами также был рассмотрен альтернативный вариант производства с использованием в качестве топлива не каменного угля, а природного газа. В этом случае значительно снижается ущерб, наносимый землепользованию, но остальные виды воздействия остаются примерно на тех же уровнях, что и в случае с каменным углем.
Исходя из исследования и учитывая ущерб, наносимый производствами, можно утверждать, что оптимальным вариантом является производство неглазурованной плитки, т.к. данная технология оказывает меньшее негативное влияние. Следует принять во внимание так же и то, что различия в уровнях негативного воздействия не значительны.
ОЖЦ - лишь один из нескольких инструментов помощи в принятии решений безотносительно применения, например, для целей информирования (документация на существующие продукционные системы), улучшения (внедрение изменений в существующие продукционные системы) или разработки новой продукционной системы.
По результатам оценки рассматриваемых видов производств выявлено, что такой фактор, как использование минерального сырья, является определяющим, т.к. оказывает значительное влияние на категории воздействия. Также оценка жизненного цикла показала, что наибольшей ущерб при реализации технологий будет наноситься именно природным ресурсам.
Наибольший вред как окружающей среде, так и здоровью человека наносит производство глазурованной плитки двойного обжига, а наименьший - производство неглазурованной плитки.
Нами также был рассмотрен альтернативный вариант производства с использованием в качестве топлива не каменного угля, а природного газа. В этом случае значительно снижается ущерб, наносимый землепользованию, но остальные виды воздействия остаются примерно на тех же уровнях, что и в случае с каменным углем.
Исходя из исследования и учитывая ущерб, наносимый производствами, можно утверждать, что оптимальным вариантом является производство неглазурованной плитки, т.к. данная технология оказывает меньшее негативное влияние. Следует принять во внимание так же и то, что различия в уровнях негативного воздействия не значительны.
ОЖЦ - лишь один из нескольких инструментов помощи в принятии решений безотносительно применения, например, для целей информирования (документация на существующие продукционные системы), улучшения (внедрение изменений в существующие продукционные системы) или разработки новой продукционной системы.
