CNS/ISO 環境管理─生命週期評估 ─目標與範圍界定及盤查分析

Presentation on theme: "CNS/ISO 環境管理─生命週期評估 ─目標與範圍界定及盤查分析"— Presentation transcript:

1 CNS/ISO 14041 環境管理─生命週期評估 ─目標與範圍界定及盤查分析
楊致行 工研院化工所

2 前言 本標準係規範生命週期評估中之兩階段，目的與範疇界定及生命週期盤查分析
目的與範疇界定階段係決定生命週期評估執行緣由，並描述系統及研究的數據類別 生命週期盤查分析包含所需數據的收集以符合界定之作業目的 單獨的生命週期盤查結果的闡釋並不足以作為達成相對的環境衝擊結論之基礎

3 ISO 14041標準可用以(不僅限於此) 協助組織獲得關聯產品系統系統化觀點
形成作業之目的與範疇，定義及模式化欲進行分析的系統，收集數據並報告生命週期盤查的結果 建立特定產品系統環境績效的基準 鑑別能量流、原物料及污染物排放之最大發生處，以達成既定的改善 提供數據以供制定環境標誌準則 協助建立政策方案

4 1. 適用範圍 本標準係CNS 14040之外，規定彙整生命 週期評估目的與範疇界定，以及用來執 行、闡釋及報告生命週期盤查分析時所 必備的要項及程序

5 2.引用標準 CNS 14040:1997 (ISO 14040:1997)[環境管理–生命週期評估–原則與架構]

6 3.用語與定義 3.1輔助性投入 3.7逸散性排放 3.2聯產品 3.8中間產品 3.3數據品質 3.9製程能源 3.4能量流
3.5進料能 3.6最終產品 3.7逸散性排放 3.8中間產品 3.9製程能源 3.10參考流 3.11敏感度分析 3.12不確定性分析

7 4.生命週期盤查構件 4.1 通述─本條文概述生命週期盤查分析之關鍵性用語與構件。
4.2 產品系統─多個單元過程之集合體，各單元藉由執行界定功能的中間產品之流通而加以連結 4.3 單元過程─產品系統可細分為多個單元過程之集合 4.4數據類別─物理性投入、產品、染排放物 4.5模式化產品系統─選擇物理性系統的元素予以模式化

8 4.生命週期盤查構件─4.1 通述 本條文概述生命週期盤查分析之關鍵性用語與構件

9 4.2 產品系統 產品系統係多個單元過程之集合體，各 單元藉由中間產品之流通而加以連結
產品系統的描述包括單元過程、基本流、 通過系統界限之產品流，以及系統內之 中間產品流 產品系統的基本性質係由其功能予以特 性化，且無法僅由其最終產品定義之

10 圖1 生命週期盤查分析之產品系統範例 原料取得 生產 系統界限 系統環境 運輸 能源供應 使用 回收再利用/再使用 廢棄物處理 基礎流
圖1 生命週期盤查分析之產品系統範例 系統界限 系統環境 原料取得 生產 使用 回收再利用/再使用 廢棄物處理 能源供應 運輸 其他系統 基礎流 產品流 其他系統 基礎流 產品流

11 4.3 單元過程 產品系統可細分為多個單元過程之集合，單元 過程藉由中間產品流及/或待處理廢棄物互相連 結；藉由產品流與其他產品系統連結；並藉由 基本流與環境連結 將產品系統細分至其所組成的單元過程，有助於鑑別產品系統的投入與產出 單元過程的界限係決定於滿足作業目的之模式化細節程度。 每一單元過程皆遵循質能守恆定律，質能平衡 可提供單元過程描述的正確性之有用查核

12 圖 2 產品系統內一套單元過程之範例 基本流出 基本流出 單元過程 基本流出 基本流出 單元過程 基本流出 基本流出 單元過程 中間產品流入
中間產品流出 基本流出 基本流出 單元過程

13 4.4數據類別 ─測量、計算或估算所得之數據，皆可用於量化單元過程的投入和產出。數據可分類為：
能量投入、原物料投入、輔助性投入，其他物理性的投入； 產品； 污染排放物與其他環境考量面 各數據類別應進一步細分以滿足作業目的。例如，空氣污染排放物項下，數據之類別如一氧化碳、二氧化碳、硫氧化物、氮氧化物等可分別地鑑別

14 4.5模式化產品系統 生命週期評估作業係藉由發展描述物理 性系統關鍵元素之模式所引導
選擇那些物理性系統的元素予以模式化， 係取決於作業目的與範疇的界定

15 5.目的與範疇界定 5.1通述 5.2 作業目的 5.3作業範疇 5.3.1通述 5.3.2功能、功能單位及參考流 5.3.3初期系統界限
5.3.4數據類別之描述 5.3.5投入與產出初期涵蓋之準則 5.3.6數據品質要求事項 5.3.7關鍵性審查

16 5.1通述& 5.2 作業目的 生命週期評估作業的目的與範疇應清楚 界定並與預期之應用一致。適用CNS 14040:1997 5.1要求事項
生命週期評估作業之目的應明確描述預 期應用、執行作業的原因與預期的讀者， 亦即作業結果預期的溝通對象

17 LCA思考模式 案例－目前推廣之省電型燈泡較傳統燈泡含有更多之汞 (美國為例，每年廢棄燈泡含汞總量約為34噸)
－系統範疇界定之重要 案例－目前推廣之省電型燈泡較傳統燈泡含有更多之汞 　　　(美國為例，每年廢棄燈泡含汞總量約為34噸) 條件－1.減少進入掩埋場內汞之總量：系統範疇為掩埋場 2.減少使用及廢棄期間之汞產生量：系統範疇為 使用及掩埋

18 燈泡之LCA系統 －範疇之考量 (棄置) 燃料 發電 輸配電 省電型燈泡 掩埋 (棄置) 燃料 發電 輸配電 傳統型燈泡 掩埋

19 全美國電燈泡每年進入掩埋場之汞含量 37 3 10 20 30 40 (噸／年) 省電型燈泡 一般型燈泡

20 使用及棄置燈泡之汞產生量 1.(省電燈泡產生之汞)×(4～10) = (一般燈泡產生之汞)
2.以美國為例，省電型燈泡可節省用電量50%，每年 ‧減少232百萬噸CO2 ‧減少1.7百萬噸SO2 ‧減少0.9百萬噸NO2

21 5.3作業範疇─ 5.3.1通述 範疇考量項目與CNS 14040:1997 5.1.2一致
生命週期評估作業是一種反覆的技巧(iterative technique )，且隨著數據與資訊之收集，範疇的不同考量面可能需要修正以符合原訂之作業目的。修正及其正當理由，須適時予以文件化。

22 5.3.2功能、功能單位及參考流 界定作業範疇，應對產品功能規格（效能特性）做清楚的陳述
功能單位的主要目的之一係提供投入與產出數據規格化(Normalized )參考 滿足功能所需之產品數量應予以量化，量化結果即為參考流 系統間的比較應基於相同之功能─參考流形式下，使用相同功能單位予以量化 若任一系統有其他功能未予以考量，去部分應予以文件化

23 功能、功能單位案例 將手弄乾的功能中，以紙巾及烘手機為例
選擇的功能單位可用乾燥相同數量的雙手來表示─每一系統可決定其參考流，如弄乾一隻手所需紙張的平均質量或所需熱空氣的平均體積 以參考流為基準，此二系統可彙整投入與產出之盤查作業─考量重點：紙巾案例中係與紙的消耗量有關；烘手機案例中，係與投入烘手機之能量有關

24 5.3.3初期系統界限 系統界限係界定欲模式化的系統中涵蓋 之單元過程。理想情況下，系統界限的 投入與產出為基本流之方式予以模式化
環境的何種排放需要評價及評價之詳細 程度，亦應予以決定。初期界定的系統 界限隨後會依據初步工作結果予以改良 省略生命週期階段、過程或投入/產出之 任何決定應清楚地陳述及確證

25 初期系統界限須考量之質能流 主要製造/製程程序中之投入與產出 配銷/運輸 燃料、電力及熱之生產與使用 產品的使用與維修
製程廢棄物與產品的處置 使用過產品的回收 輔助性物料之製造 資本設備之製造、維修及汰換 其他有關衝擊評估之考量

26 初期系統界限之製程流程圖 使用一製程流程圖有助於對系統的描述 每一個單元過程須開始時即予以界定：
原物料或中間產品之接收處作為單元過程之起始; 在單元過程中產生轉換與作業之本質 中間或最終產品的去處作為單元過程之結束 決定那些投入與產出數據須追蹤至其他產品系統，包含分配的決定

27 鋁罐之生產流程 鋁樊土開採 煉製 融解 回收 廢料 鋁錠製造 切碎／去漆 鋁片製造 鋁片製造 罐身製造 罐蓋製造 填裝 使用 棄置

28 5.3.4數據類別之描述 生命週期評估作業所需之數據取決於作業目的
數據可由單元過程生產所在地蒐集，或由文獻取得，數據類別可包含量測、計算或估計數據之混合 能源的投入與產出應被視同生命週期評估之其他任一投入或產出 污染排放物通常係表示經過污染控制設備後的點源或擴散源之排放

29 LCA數據用於溝通之條件 ‧消極性－化解對產品之質疑 ‧積極性－提供策略性產品之定位(優勢) ‧先導性－針對敏感之條件／問題深入瞭解
‧預防性－避免錯誤數據被引用 ‧主動性－提供下游(廠商／消費者)評估之需求

30 5.3.5投入與產出初期涵蓋之準則 鑑別那些投入與產出須被追蹤至環境是 一個反覆的程序。在作業的過程中，隨 著額外的數據蒐集，投入與產出須更完 整地鑑別，然後接受敏感度分析 選定之準則對作業結果的潛在影響亦應予以評估，並在最終報告中描述 生命週期評估實務上之一些準則，係用以決定那些投入該予以研究，包括(a)質量(b)能源及(c)環境相關事項

31 決定那些投入該予以研究/刪除 質量/能源：使用質量/能源作為準則時，適當的決定可能需包括作業中累積貢獻超過模擬產品系統所界定百分比之所有質量投入 環境相關事項：須包括貢獻超過產品系統的每一數據類別量達額外界定百分比之投入 這些準則亦可鑑別任一須追蹤至環境之產出 用以比較性主張時，投入與產出數據最終之敏感度分析應包括質量、能量及環境相關事項準則

32 敏感度分析(Sensitivity Analysis)之需求
─工程和管理決策使用資訊均涉及輸入 數據的誤差和可信賴問題 數據往往從不同管道彙整與推估，當資訊 來源改變或獲得更深入或準確的數據時， 自然對原先評估或計算的結果有所影響 產業界的變化是動態的，原先評估或計算 數據，往往隨著時間或外在條件的變化而 必需重新估算

33 敏感度分析主要作用 提供在輸入數據變化時，可以有效地評 估對結果之影響範圍的計算方法，不必 帶入原先模式而重新作業
顯示在那些特定條件下，不造成結果的 顯著改變時，輸入數據可以變化之範圍

34 5.3.6數據品質要求事項 ─數據品質須由質與量的觀點以蒐集與整合數據的方法，加以描述，並包括下列參數 時間相關範圍：數據之年份與期程
地理範圍：地方性、區域性、國家、大陸性、全球性 技術範圍：技術混合（加權平均、最佳可行技術或最差操作單元）

35 額外數據品質要求事項 精密度：數據類別展現數值變異性之量度 完整性：數據涵蓋佔可能數目之百分比 代表性：數據組反映真正關注母體的程度
一致性：分析方法均一程度的定性評估 再現性：能使獨立專業人員重現研究報告結果程度之定性評估

36 5.3.7關鍵性審查 關鍵性審查之型式（見CNS 14040:1997 (ISO 14040: 1997), 7.3）應予以定義

37 6.盤查分析 6.1通述 6.2 數據蒐集之準備 6.3 數據蒐集 6.4 計算程序─6.4.1通述、6.4.2數據的確認、6.4.3 數據關聯於單元過程、6.4.4 數據關聯於功能單位與數據整合、6.4.5系統界限的再界定 6.5 流量與釋放量之分配─6.5.1 通述、6.5.2 分配原則、6.5.3分配程序、6.5.4再使用及回收再利用之分配程序

38 6.盤查分析─6.1通述 生命週期盤查分析(LCI)係有關數據蒐集與計算程序，須執行圖3概述之操作步驟

39 圖 3 盤查分析之簡化流程（未顯示一些返覆的步驟）
目標及範圍界定 (條款5) 數據收集的準備(6.2) 數據收集清單 修正數據收集清單 數據收集(6.3) 收集的數據 數據確認(6.4.2) 確認的數據 與製程單元相關之數據(6.4.3) 分配與回收(6.5) 製程單元已確認數據 與功能單位元相關之數據(6.4.4) 功能單位已確認數據 數據合併(6.4.4) 經計算處理的清單 修正系統邊界(6.4.5)

40 6.2 數據蒐集之準備 ─數據蒐集準備步驟須包括： 特定製程圖以略述所有單元過程及其相互關係 每一單元過程的描述，及相關數據類別之列舉
詳載各量測單位清單之建立； 每一數據類別的資料蒐集與計算技巧之描述 數據蒐集表單之一例提供如附錄A所示

41 6.3 數據蒐集 數據蒐集之程序可能隨著作業過程而改變，這些程序及其原因須予以文件化
數據蒐集需要對每一單元過程有完整知識與記錄(包含投入與產出之定量與定性描述)。 單元過程含多項投入或多項產出時，與分配程序相關之數據應予以文件化及報告 能源投入與產出應以能量單位予以量化 當數據係由公開文獻蒐集而來時，其來源應予以註明，如其不符合初始之數據品質要求事項時，亦應予以陳述

42 6.4 計算程序─ 6.4.1通述 數據蒐集後，模擬之系統單元過程與界定功能單位，需計算以產生盤查結果
電力生產有關之基本流，應考量其產製混合比與燃燒、轉換、傳輸及分配之效率。如可能時，須反映使用燃料的不同型式 與可燃性物料有關之投入與產出，可乘以相關之燃燒熱，以轉換成單一的能量投入或產出(使用高位或低位熱值應加以說明) 所有的計算程序應明確地予以文件化

43 6.4.2數據的確認 數據蒐集過程中應執行數據正確性查核 確認可包含建立，如質量平衡、能量平衡、及（或）排放因子之比較性分析
鑑別出有漏失數據時，其處理須導致： 一可辯證的〝非零〞值； 一經辯證過的〝零〞值；或 一使用類似技術報告數值之計算值 漏失數據之處理應予以文件化。

44 6.4.3 數據關聯於單元過程 對每一單元過程，應決定一適當之參考 流 （例如1公斤之物料或1百萬焦耳之能 量）
單元過程投入與產出的量化數據應基於 此參考流予以計算

45 6.4.4 數據關聯於功能單位與數據整合 各單元過程相互串接計算，可藉由系統內所有單元過程之流量以功能單位予以規格化來完成
整合產品系統內之投入與產出時須滿足作業目的 數據類別須僅在與同等物質及類似之環境衝擊有關時才予以整合 更詳細的整合須於作業目的與範疇界定階段即加以辯明，或須留待後續的衝擊評估階段決定之

46 6.4.5系統界限的再界定 為反映生命週期評估反覆性的本質，可考量敏感度分析 初期產品系統界限應適切修正以符合範疇界定時所建立的切割準則
敏感度分析可能導致： ─排除某些階段或單元過程(顯示缺乏重要性) ─排除某些投入與產出(對作業結果缺乏重要性) ─納入某些新單元過程、投入與產出(顯示重要) 再界定過程與敏感度分析結果應文件化

47 6.5 流量與釋放量之分配─6.5.1 通述 生命週期盤查分析有賴於簡單的物料或 能量流能將產品系統內各單元過程聯結
很少有工業製程為單一產出或基於原物 料投入與產出的線性關係 大多數的工業製程產生一項以上產品， 且回收中間物料或下腳料以作為原物料。 因此，這些物料與能量流及伴隨的環境 釋放物應根據清楚陳述之程序分配至不 同的產品中

48 6.5.2 分配原則 ─分配程序應儘可能的接近基本的投入-產出關係及特性。下述之原則可適用不同系統與迴圈：
須鑑別出與其他產品系統共用之製程及依據下述之程序來處理； 一製程單元投入及產出項所分配和須等於該製程單元未分配之投入及產出項 數個可選擇之分配程序似乎都適用時，須導入一敏感度分析 分配之投入及產出須文件化及合理化

49 6.5.3分配程序 ─上述所提原則須應用以下之步驟程序： a) 步驟1：如可能應藉以下方法避免分配： 1)將製程單元分配成兩或多個次製程
2)擴大產品系統將共生產品涵蓋進來 b) 步驟2：當分配無可避免時，分配應以一能反應系統產品或功能間潛在物理關係的方式為之 c) 步驟3：以物理關係無法分配時，應以能反應其他關係方式表示(如經濟價值之比例)。需要鑑別出副產品及廢棄物間之比例(投入及產出項須只有分配到副產品的部份)

50 分配程序(一)-可依製程明確分割 水(10L) 電力(20mJ) 油料(6mJ) HF(0.1Kg) 採 製 砂 濕砂 2Kg 乾砂 2Kg
合計 5 Kg 砂 採 砂 清 洗 瀝 乾 乾 燥 化學處理 電力 水 濕砂 乾砂 化學純砂 HF 油料

51 分配程序(一)-可依製程明確分割

52 分配程序案例-鹼氯工廠 (1/5) NaCl Cl2 電力 H2 製程 蒸氣 (汞電極、薄膜、隔膜) NaOH 添加物 NaOcl
BaCo3 CaO HCl Na2Co3 Cl2 H2 NaOH NaOcl 製程 (汞電極、薄膜、隔膜) *進料條件以鹵水(鹽水)，並採用濃度(密度)為基準

53 分配程序案例-鹼氯工廠 (2/5) 價 格 時 間 Cl2 NaOH 約10年

54 分配程序案例-鹼氯工廠 (3/5) 製程之條件 用於產品之純化 電力 蒸氣 全使用於NaOH Na+ NaOH+NaOCl NaCl
Cl Cl2+NaOCl (依化學當量) NaCl Na2CO3 CaO BaCO3 HCl 用於產品之純化

55 分配程序案例-鹼氯工廠 (4/5) 分配考量(以電力需求為例) 1.簡單之質量分配 2.簡單依離子(Na+及H+、Cl-)之質量分配
3.依電子莫耳分配 4.依生產之莫耳數(生產NaOH/Cl2/NaOCl) 5.依初始反應(生產CL2/NaOH/H2)-不包括NaOCl(當做二次 反應) 6.依熱值含量(本案例不適用-H2之熱焓為142MJ/Kg>>所需 能量

56 分配程序案例-氯工廠 (5/5) (*) 0.1*142 30*f 電能之分配(total=30MJ)
重量(Kg) NaOH 1.1 Cl2 1.5 H2 0.1 合計=2.07 1.依質量比值 2.依莫耳數比值 3.依電子莫 耳數比值 4.依能源比值 2.7 35.5*2 2 30*f 0.1*2 1.5*2 0.1*142 合計為 =15.8 1.1* 23 23+17 (*) *:NaCl中只有Na獲電子;Cl2、H2各有二電子

57 6.5.4再使用及回收再利用之分配程序 前述分配原則可應用於再使用及回收再利用情況但需另外加以審慎斟酌: a)可被一個以上的產品系統所共用
b)可能會改變物料後續使用的原有特性 c)回收過程之系統界限定義需特別注意

58 圖4.產品系統的技術性描述與回收再利用分配程序之區別
回收再利用之分配程序 閉環 來自產品系統的物料在同一產品系統中回收再利用 閉環 物料回收再利用未改變原有特性 來自產品系統的物料在不同產品系統中回收再利用 開環 回收再利用物料有特性產生變化 開環

59 7.生命週期盤查之限制（闡釋生命週期盤查結果）
生命週期盤查結果應依據作業目的與範疇闡釋之。盤查分析之闡釋亦應考量與作業目的有關之下列項目： a).系統功能與功能單位之定義是否合適 b).系統界限之定義是否合適 c).數據品質評估及敏感度分析所鑑別之限制

60 7.生命週期盤查之限制（闡釋生命週期盤查結果）
結果其涉及投入與產出之數據，而非環境衝擊，且期盤查作業不應單獨作為比較之基礎 生命週期盤查結果之不確定性，係導因於投入之不確定性及數據變異性的累積效應。利用範圍及（或）機率分布以決定生命週期盤查結果及結論的不確定性，有助於敘述結果之不確定性。 生命週期盤查結果的數據品質評估、敏感度分析、結論及任何建議事項應予以文件化

61 8.作業報告 生命週期盤查作業結果應公平地、完整 地以及正確地依CNS 14040:1997第6節相 關部分所述

62 (受限於時間、資源、資訊)LCA運用之趨勢
衝擊評估著重於"愈小愈好"之假設 限制範疇下之評估(Streamlined) 電腦模式之運用 評估階段仍難以確定方法 避免籠統之污染總量(例如：總空氣污染為××公斤) 避免籠統之污染之著重 依衝擊種類區分作業方式

63 LCA工作應避免之批評 使用舊數據 錯誤資訊之運用 使用與現實脫節之公用資訊 偏差之執行方法 對資訊收集及處理不一致
研究資料不足以支持「獲致結論」 與非科學性評估條件配合不足 計算過程及方法不夠"透明"