البصمة البيئية لأنظمة التعبئة: دروس من دورة الحياة
22 Aug 2022
لتكثيف تطوير المنتجات بما يتماشى مع أهدافها المناخية وتزويد الشركات المصنعة أيضًا ببيانات الاستدامة، تقوم GEA بتوليد أرقام ثابتة حول التأثير البيئي لآلاتها التي تُجري ما يسمى بتقييمات دورة حياة المنتج (LCA). كخطوة تالية، سيتم دمج LCAs في عملية التصميم لجميع المنتجات الجديدة لتحسين الاستدامة والشفافية للعملاء. كانت GEA من بين الأوائل في الصناعة التي أجرت LCA هذا على نظام تعبئة المشروبات.
وفي طريقها إلى تحقيق هدفها المناخي المتمثل في الخلو التام من الانبعاثات بحلول عام 2040، ستركز GEA على تقليل انبعاثات النطاق 3 على طول سلسلة القيمة، حيث تمثل هذه الحصة الأكبر من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون للشركة. كخطوة أولى، تخطط GEA لتقليل انبعاثات النطاق 3 بنسبة 18٪ بحلول عام 2030 مقارنة بمستويات عام 2019. إن السبيل لتحقيق ذلك هو تقليص البصمة الكربونية لآلاتها أثناء مرحلة الاستخدام. هذا ينطبق على الهندسة والتصنيع ككل، واللذان يقدمان مساهمة كبيرة على الطريق إلى تحقيق الخلو التام من الانبعاثات بفضل تقنيات اليوم والابتكارات المستقبلية. إذا تمكنا من تحسين كفاءة تشغيل المعدات بشكل مستمر، فسوف يساعد ذلك العملاء على توفير الطاقة الحرارية والكهرباء والموارد.
الخطوة الأولى في هذه الرحلة هي ضمان الشفافية: يقول دوناتو دي دومينيسيس، نائب الرئيس الأول لشركة GEA، التعبئة والتغليف ومقرها في سالا باغانزا، إيطاليا: "لقد رأينا عددًا متزايدًا من الطلبات من العملاء للحصول على معلومات مفصلة عن التأثير البيئي لمعدات GEA - ليس فقط في مرحلة الاستخدام، ولكن طوال عمر المنتج بالكامل". وبصفتها أول مزود لأنظمة التعبئة، بدأت GEA تعاونًا مع جامعة بارما في مايو 2021. كان الهدف هو تزويد العملاء بأرقام الاستهلاك لاثنين من أهم أنظمة التعبئة المعقمة من GEA وبدء التقدم نحو أهداف GEA المناخية الطموحة. "أردنا إلقاء نظرة فاحصة على الأرقام - وفهمًا مفصلًا لبصمة أنظمة التعبئة لدينا. إن LCA هو الإطار الأكثر شمولًا لقياس الأثر البيئي، "كما يقول باولو أبيلي، مدير البحث والتطوير للتعبئة والتغليف، GEA. بالطبع، إجراء LCA وفقًا للمعايير الدولية الرائدة ليس بالأمر الهين. إن القيام بذلك بشكل صحيح يعني الامتثال الصارم لمعايير سلسلة ISO 14040 بالإضافة إلى القواعد الخاصة بكل صناعة ونوع آلة. يضيف أبيلي: "يعتمد تقييم دورة الحياة على عملية بيروقراطية للغاية، يمكنك تسميتها علمًا في حد ذاته، وهذا هو سبب سعي GEA للحصول على الخبرة الخارجية للبدء".
د. نادين ستيرلي، رئيس الاستدامة، GEA
"LCA هي أداة قوية لتحديد النقاط الساخنة للبصمة الكربونية، وإعطاء الأولوية لتحسينات الاستدامة في عملية التصميم لدينا، وتعزيز الشفافية لعملائنا." د. نادين ستيرلي، رئيس الاستدامة، GEA
د. نادين ستيرلي، رئيس الاستدامة، GEA
استكشاف طرُق LCA مع CIPACK
لجأت GEA إلى المركز المشترك بين الأقسام للتعبئة والتغليف (CIPACK) التابع لجامعة بارما، والذي يتخصص في الأبحاث الأساسية والتطبيقية في مجال التعبئة والتغليف والملء، لا سيما في التطبيقات الصيدلانية والغذائية. توضح باربرا بريكولي، مديرة ابتكار البحث والتطوير، شركة GEA للتعبئة والتغليف: "دعمتنا جامعة بارما في طريقة جمع البيانات وفقًا لقواعد فئة المنتج" المشروبات والتعبئة "(PCR) وقواعد إرسال البيانات إلى البرنامج." بالنسبة لـ LCA، عمل باحثو بارما مع أحد برامج تقييم الأثر الرائدة، والذي يتوافق مع تنسيق تقرير إعلان المنتج البيئي (EPD).
قام LCA بتقييم نظامي تعبئة النفخ المعقم الرئيسيين من GEA: نظام التعبئة بالنفخ المعقم ABF 2.0، ويتميز بالتعقيم الجاف للتشكيل، و ECOSpin2 Zero، مع التعقيم الرطب للزجاجة. توضح بريكولي: "هذه آلات كبيرة ومعقدة ذات وحدات متعددة، بما في ذلك المنافيخ ووحدات التعبئة والأفران والعديد من المكونات الأخرى". "تقييم دورة الحياة أخذ في الاعتبار كلًا من هذه العناصر بشكل منفصل وحساب الاستهلاك لكل جزء، مما أدى إلى إجراء تحليل دقيق بشكل عام."
نقطة البداية: استهلاك الطاقة والموارد في مرحلة الاستخدام
نطاق تقييم دورة الحياة غطى المراحل الثلاث الرئيسية لدورة حياة المنتج لكل وحدة:
- إنتاج الآلة (بما في ذلك استخراج المواد الخام)
- مرحلة الاستخدام (الاستهلاك أثناء دورات التشغيل والتنظيف والتعقيم)
- التخلص النهائي (بعد عمر 15 سنة)
لكل مرحلة من هذه المراحل، تقييم دورة الحياة حدد الأثر البيئي للآلات في سبع فئات تأثير مختلفة1:
- التحمض: تحمض الماء والتربة والهواء ناتج عن مواد محمضة، مثل حامض النيتريك وحمض الكبريتيك وثاني أكسيد الكبريت وكلوريد الهيدروجين وحمض الكبريتيك والهيدروجين وحمض الفوسفوريك وما إلى ذلك، بالكيلوجرام SO2 مكافئ)
- التخثث: يشير المصطلح إلى النمو المفرط للكائنات النباتية التي تغير التوازن البيئي للبيئة المائية، بالكيلو جرام PO4
- الاحترار العالمي: الزيادة في متوسط درجة حرارة الأرض بسبب الأنشطة البشرية التي تطلق غازات الدفيئة، مثل ثاني أكسيد الكربونCO2، في الغلاف الجوي. تظل هذه الغازات محاصرة في الطبقة الدنيا من الغلاف الجوي، وتعمل كحاجز أمام الإشعاع الشمسي المنعكس من سطح الأرض، والذي تتحول طاقته إلى حرارة. يؤدي هذا إلى ارتفاع متوسط درجة الحرارة العالمية بالكيلوجرام من ثاني أكسيد الكربون2 مكافئ
- الأكسدة الكيميائية الضوئية: هذه الظاهرة ناتجة عن أكاسيد النيتروجين والهيدروكربونات، والتي، بسبب تأثير التفاعلات الكيميائية الضوئية التي تحدثها أشعة الشمس، تؤدي إلى أكسدة أول أكسيد النيتروجين (NO)، والذي يتحول إلى نيتروجين (NO).2)، ويتكون الأوزون (O3) والمركبات الكيميائية الأخرى ذات التأثيرات السامة على النظام البيئي وصحة الإنسان، بالكيلوجرام NMVOC (المركبات العضوية المتطايرة غير الميثانية).
- النضوب اللاأحيائي، العناصر: تشير هذه الفئة إلى استنفاد العناصر، مثل المعادن، ووحدة القياس هي كيلوجرام Sb مكافئ.
- النضوب اللاأحيائي، الوقود الأحفوري: استنفاد الوقود الأحفوري، وحدة القياس MJ.
- ندرة المياه: بالمتر3 مكافئ.
- استنفاد طبقة الأوزون: ترقق طبقة الأوزون، فئة التأثير اختيارية، ولكن تم أخذها في الاعتبار في التحليل، بالكيلو جرام CFC-11 مكافئ.
توضح بريكولي: "لقد قدمنا البيانات الأولية للدراسة، بما في ذلك تحليل المخزون لجميع مكونات ومواد الماكينة بالإضافة إلى بيانات حول الاستهلاك أثناء مرحلة الاستخدام". "تم حساب تأثير نهاية العمر بناءً على سيناريو التخلص من الماكينة باستخدام بيانات التخلص الأوروبية."
وجد تقييم دورة الحياة أن 95٪ من التأثير البيئي للآلات في المتوسط عبر جميع فئات التأثير يرجع إلى استهلاك الطاقة والموارد أثناء مرحلة الاستخدام. فقط في فئة تأثير واحدة - استنفاد غير حيوي للعناصر - كان لمرحلة استخراج المواد الخام وإنتاجها تأثير بنسبة 46٪ بأكثر من بضع نقاط مئوية. تقول بريكولي: "نظرًا للكمية الكبيرة من الفولاذ المستخدم في تصنيع الآلات، كان من المدهش نوعًا ما أن نجد أن المواد المستخدمة في التصنيع لها تأثير أقل من 4٪ من الإجمالي في المتوسط". "هذا يجعل تقييم مرحلة الاستخدام أكثر إثارة للاهتمام، لأنه من الواضح أن هذا هو المكان الذي نتمتع فيه نحن وعملاؤنا بأكبر قدر من التأثير لتقليل التأثير البيئي لآلات التعبئة لدينا في المستقبل."
95٪ من التأثير البيئي للآلات في المتوسط عبر جميع فئات التأثير يرجع إلى استهلاك الطاقة والموارد أثناء مرحلة الاستخدام. نظرة ثاقبة على LCA من GEA للتعبئة والتغليف
نظرة ثاقبة على LCA من GEA للتعبئة والتغليف
التعديلات الفنية تقلل 30٪ من CO₂e
بالتعمق أكثر في مرحلة الاستخدام، وجدت الدراسة أنه - عبر جميع فئات التأثير تقريبًا - كان لثلاثة أشكال من استهلاك الموارد التأثير الأكبر: الطاقة الكهربائية، والبخار، والهواء المضغوط. من حيث الاحترار العالمي، تمثل هذه الاستهلاكات الثلاثة وحدها 76٪ من إجمالي انبعاثات CO2e لـ ABF 2.0. "نظرًا لتركيز GEA على انبعاثات النطاق 3، فإن انبعاثات CO2e هي مجال عملنا ذي الأولوية - ونتائج تقييم دورة الحياة تقدم خريطة واضحة جدًا حول كيفية المضي قدمًا بشكل أكثر فاعلية "، كما تقول بريكولي.
وكخطوة أولى، ساعد تقييم دورة الحياة شركة GEA على تحديد وتنفيذ ثلاثة مكاسب سريعة لتقليل البصمة المناخية لأنظمة التعبئة الخاصة بها.
- من خلال استعادة المكثفات الإضافية، فإنها تقلل من متطلبات بخار المعالجة أثناء مرحلة الاستخدام، وبالتالي تقليل استهلاك الكهرباء في عملية التسخين.
- ومن خلال إعادة تدوير الهواء من المنفاخ، تم تقليل متطلبات كل من الهواء المضغوط والطاقة الكهربائية.
- يمكن للعملاء الآن اختيار استخدام الترشيح الدقيق بدلًا من UHT لإنتاج الماء المعقم، مما يقلل مرة أخرى من الطاقة الكهربائية اللازمة لتسخين المياه في الماكينة.
يقول باولو أبيلي: "عند أخذ هذه التدابير الثلاثة مجتمعة، فهي تؤدي إلى انخفاض بنسبة 30٪ في انبعاثات CO2 الصادرة خلال مرحلة استخدام الماكينة". "سيستمر بعض العملاء في تفضيل راحة UHT على الترشيح الدقيق، ولكن الشيء المهم هنا هو الشفافية التي نحققها بفضل LCA - وأن عملاءنا مفوضين الآن لاتخاذ قرارات بناءً على أرقام حقيقية."
بالنسبة لفريق البحث والتطوير في GEA، أدى الوضوح الذي يوفره LCA إلى تسريع التطوير الإضافي لآلاتهم.
"نحن نستكشف حاليًا طرقًا إضافية لاستعادة الطاقة، على سبيل المثال من فرن مزود بمنفاخ أو عمليات التسخين الأخرى. وقد بدأنا التعاون مع وحدات GEA الأخرى لزيادة تعزيز استعادة الطاقة الكهربائية في نظامنا. تساعد الأرقام القوية التي حصلنا عليها من LCA حقًا في التركيز على هذا العمل التعاوني ومواءمته داخل GEA".
تقول باربرا بريكولي، مديرة ابتكار البحث والتطوير، شركة GEA للتعبئة والتغليف: "لقد سمح لنا LCA الأول هذا بإجراء بعض التعديلات المحددة على اثنين من أنظمة التعبئة لدينا لتحقيق تحسينات كبيرة في انبعاثات CO2e، ولكن هذه حقًا مجرد بداية،"
باربرا بريكولي، مديرة ابتكار البحث والتطوير، شركة GEA للتعبئة والتغليف
التعاون مع الآخرين
نتيجة لتعاونها الأول مع جامعة بارما، تمتلك GEA الآن الأدوات والمعرفة اللازمة لإجراء تقييمات LCA إضافية لمنتجات أخرى في محفظتها. "هناك اهتمام متزايد من جميع الجوانب - من المستهلكين النهائيين وعملاء GEA ومورديها وبالطبع داخل GEA - لتكون أنت قادرًا على تحديد الأثر البيئي لعمليات التصنيع والمنتجات النهائية حتى نتمكن جميعًا من اتخاذ قرارات مستنيرة بشأن ما نشتريه أو - حسبما يقول جانيك ديزيل، مدير مشروع الاستدامة في GEA - في حالتنا كيف نصمم أكثر الآلات كفاءة واستدامة. "حتى الآن، تمكنا من تقديم تقديرات تقريبية للبصمة البيئية لآلاتنا، ولكن امتلاك قدرة LCA سيسمح لنا بإجراء تحليل أكثر دقة وأرقامًا دقيقة وقابلة للتنفيذ على أجهزتنا."
توفر أداة ديزيل الحالية نظرة عامة رسومية على الانبعاثات لمنتج معين لتحديد المساهمين الكبار في الاحترار العالمي بسرعة - من بين فئات التأثير الأخرى - وتحديد أولويات الخطوات لتحسين الأداء البيئي. ولكن مثل زميلته في البحث والتطوير بريكولي، فهو يسارع إلى الإشارة إلى أن هذه مجرد بداية. يقول ديزيل: "فيما يتعلق بالتوصل إلى صورة واضحة ودقيقة للبصمات البيئية من جانب المورد، فإن الأمور لا تزال في مهدها". "لقد اعتمدنا كثيرًا على متوسطات الصناعة حتى الآن، لكننا نريد أن نتحرك بسرعة لتحسين ذلك."
بدأت GEA التعاون مع الموردين للتعمق أكثر في بصمة ثاني أكسيد الكربون2 لمعداتهم ووجدوا أن امتلاك قدرات LCA يساعد في توجيه هذه المعالجة. يقول ديزيل: "بدأت الشركات على طول سلسلة التوريد في اتخاذ إجراءات لفهم البصمة البيئية وتقليلها، ولكن يمكنك أيضًا أن ترى أنها مجال جديد للسعي فيه، لذلك هناك نقص معين في الخبرة والوضوح بشأن كيفية القيام بذلك".
"يسمح لنا امتلاك قدرات LCA بأخذ زمام المبادرة مع العملاء أو الموردين والمساعدة في توجيه هذه العملية التعاونية لابتكار منتجات ذات تأثير أقل عبر دورة الحياة بأكملها." جانيك ديزيل، مدير مشروع الاستدامة، GEA
جانيك ديزيل، مدير مشروع الاستدامة، GEA
أصبح LCA جزءًا لا يتجزأ من عملية تصميم GEA
يقود ديزيل، تحت إشراف نادين ستيرلي، كبيرة مسؤولي الاستدامة في GEA، جهود GEA لترسيخ خبرة LCA في الداخل حتى تتمكن GEA من دمج تحليلات تأثير دورة الحياة في عملية التطوير لكل منتج. تقول ستيرلي: "يستحق زملاؤنا في إيطاليا التقدير لاتخاذهم الخطوة الأولى الكبيرة نحو إنشاء قدرة LCA هنا داخل GEA". "كما توضح النتائج، يعد LCA أداة قوية لتحديد النقاط الساخنة للبصمة، وإعطاء الأولوية لتحسينات الاستدامة في عملية التصميم لدينا، وتعزيز الشفافية لعملائنا."
