什麼是生命週期評估

定量評估材料製造、產品製造、使用、廢棄與回收各階段能源消耗與環境負荷的方法(LCA)。

日文名稱: ライフサイクルアセスメント

「生命週期評估」出現在1領域的1道練習題中(材料選擇與設計等)。

這個名詞所屬的領域: 材料選擇與設計

評估什麼

生命週期評估(LCA)是貫穿產品的一生,也就是從原料開採與材料製造、產品製造、運輸、使用,到廢棄或回收,計算所使用的能源與資源、排放的溫室氣體與汙染物,以評估環境衝擊的方法。只看某一階段就判斷「對環境好」,可能只是負擔轉移到其他階段而已,因此目的在於整體貫穿比較。在材料選擇中,用於判斷製造時耗用大量能源的材料,是否因有助於使用階段節能而整體較有利等。

4個階段

LCA的程序由國際標準ISO 14040與ISO 14044規定,由4個階段組成。首先是目的與範疇界定,決定計算比較對象功能的單位(功能單位),以及計算到哪裡為止(系統邊界)。接著在盤查分析中,彙整各製程進出的能源與物質量。在衝擊評估中,將其依氣候變遷、酸化、優養化等衝擊類別整理,例如溫室氣體以換算為CO₂的 kg-CO₂eq 表示。最後的解釋階段確認結果的可靠性與敏感度,並提出結論與限制。

比較時的陷阱

LCA的結果隨功能單位與系統邊界的決定方式而大幅改變。例如比較飲料容器時,必須不是以每個容器,而是以運送相同量飲料這個功能為單位比較。只計算到材料製造的「從搖籃到大門」與包含廢棄的「從搖籃到墳墓」,結論有時會相反。回收材料的負擔分配給哪個產品,以及電力發電方式的前提,也會左右結果。只計算溫室氣體的碳足跡,是從LCA的衝擊類別中取出1項而成。

材料選擇中的簡易用法

在設計初期,於詳細的LCA之前,常用由每1 kg材料的製造能源或CO₂排放量數據,以及各零件的質量,粗略估計各階段負擔的方法。只要知道哪個階段支配整體,就能集中於減少該階段的對策。使用階段占主導的產品,輕量化與提高效率有效;材料製造占主導的產品,製造能源小的材料與使用回收材料有效。經第三方確認後公開產品環境性能的環境產品宣告(EPD),也使用LCA的結果。

練習生命週期評估的題目

就一般汽油轎車而言,比較材料從製造到廢棄的生命週期中各階段消耗的能源,通常最大的是哪個階段?又由此導出的選材方針,下列何者適當?

  1. A材料製造階段,盡可能多使用製造時耗用能源較小的材料,是最有效的做法
  2. B使用(行駛)階段,選擇能使車體變輕、減少燃料消耗的材料很有效
  3. C廢棄階段,只要考慮減少焚化與掩埋即可
查看答案與解析

正確答案:B. 使用(行駛)階段,選擇能使車體變輕、減少燃料消耗的材料很有效

從生命週期評估(LCA)來看,汽油轎車通常是行駛中燃料消耗造成的使用階段能源占整體的大部分。因此即使是製造時能源大的鋁合金或CFRP,只要車體變輕、行駛中的油耗改善,整體上也可能較為有利。製造階段最大的,是建材這類使用中不消耗能源的產品等。廢棄階段一般占的能源比例小,只考慮這部分並不足夠。哪個階段占主導依產品而異,因此首先要看清楚這一點,再選擇能減少該階段的材料,這是基本原則。在電動車中電池製造的比例會變大等,比例會隨前提而改變。

常見問題

LCA的功能單位是什麼?

是把比較的產品所發揮的功能以數量定下的基準。例如定為「把1000 L的飲料送到消費者手上」「覆蓋地板1 m²達50年」,所有負擔都以此單位計算。功能單位不一致時,就無法正確比較壽命或性能不同的產品。

LCA與碳足跡有何不同?

LCA是除氣候變遷外,也將酸化、優養化、資源消耗等多個衝擊類別一併評估的方法。碳足跡是從中只取出溫室氣體排放量,換算為CO₂表示者。即使溫室氣體少,其他衝擊也可能很大。

使用回收材料時LCA的結果會如何改變?

一般比新製材料的製造能源小,因此負擔減少。但回收、分選、運輸的負擔也必須計算,且回收的效益要算在使用材料的一方還是被回收的一方(分配),其決定方式會使結果改變。比較時使用相同的分配方法很重要。

解析中的「生命週期評估」

出現「生命週期評估」的題目(1題)

  1. 就一般汽油轎車而言,比較材料從製造到廢棄的生命週期中各階段消耗的能源,通常最大的是哪個階段?又由此導出的選材方針,下列何者適當?

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