ボトリングシステムのエコ・フットプリント：ライフサイクルからの教訓
22 Aug 2022
気候目標に沿った製品の進化を促し、メーカーに持続可能性に関するデータを提供するため、GEA は製品のライフサイクルアセスメント (LCA) を実施し、機械が環境に与える影響を正確に数値化することに取り組んでいます。次のステップとして、LCA をすべての新製品の設計プロセスに組み込み、持続可能性と顧客への透明性の両方を最適化する予定です。GEA は、飲料用充填システムでこの LCA を実施した業界初の企業です。
2040年までに排出量をゼロにするという気候変動目標の達成に向けて、GEA はバリューチェーンにおけるスコープ 3 排出量の削減に重点的に取り組んでいきます。これは、スコープ 3 排出量が同社の CO2e 排出量の最大の割合を占めるためです。その第一歩として、GEA は 2030 年までにスコープ 3 の排出量を 2019 年比で 18％ 削減することを計画しています。その鍵となるのは、機械の使用段階での二酸化炭素排出量を削減することです。これはエンジニアリングと製造業全体に当てはまることで、現在の技術と将来のイノベーションによってネットゼロへの道のりに大きく貢献することになります。機器の運転効率を継続的に向上させることができれば、お客様の熱エネルギーや電力、資源の節約につながります。
この過程の最初のステップは、透明性を確保することです。イタリアのサラ・バガンザに拠点を置く GEA の充填と梱包部門シニアバイスプレジデントであるドナート・デ・ドミニシスは、「GEA の機器が環境に与える影響について、使用段階だけでなく製品のライフタイム全体にわたって詳細な情報を求めるお客様の要望が増えてきています」と述べています。最初のフィリングシステムプロバイダとして、GEA は 2021年5月にパルマ大学との協力関係を開始しました。その目的は、GEA の最も重要な無菌充填システムのうち 2 つのシステムの消費数値をお客様に提供し、GEA 自身の野心的な気候目標に向けた進捗を加速させることでした。「私たちは、数値に厳しい目を向け、弊社の充填システムのフットプリントを詳細に理解したいと考えていました。LCA は、環境への影響を測定するための最も包括的なフレームワークです」と、GEA の充填と梱包部門の研究開発ディレクターのパオロ・アベッリは述べています。もちろん、主要な国際規格に準拠して LCA を実施することは、決して簡単なことではありません。そのためには、ISO 14040 シリーズの規格に加え、各産業や機械の種類に応じたルールを厳格に遵守する必要があります。「LCA は非常に官僚的なプロセスに基づいており、それ自体が科学と呼んでもよいものです。そのため、GEA は開始するために外部の専門家を探しました」とアベッリは付け加えます。
GEA サステナビリティ最高責任者 ナディーヌ・スターリー博士
「LCA は、フットプリントのホットスポットを特定し、設計プロセスにおける持続可能性の改善に優先順位をつけ、お客様に対する透明性を高めるための強力なツールです。」GEA サステナビリティ最高責任者 ナディーヌ・スターリー博士
GEA サステナビリティ最高責任者 ナディーヌ・スターリー博士
CIPACK で LCAのノウハウを学ぶ
GEA は、パルマ大学のパッケージングのための部門間センター (CIPACK) に注目しました。このセンターは、パッケージングとボトリングの分野、特に医薬品と食品のアプリケーションにおける基礎および応用研究を専門としています。GEA の充填と梱包部門の研究開発イノベーションマネージャーであるバルバラ・ブリコリは、次のように説明しています。「パルマ大学は、『飲料と充填』の製品分類規則 (PCR) に従ったデータ収集の様式と、ソフトウェアへのデータ提出の規則について、私たちをサポートしてくれました。」LCA については、パルマの研究者は、環境製品宣言 (EPD) の報告形式に準拠した、主要な影響評価プログラムの 1 つを使用しました。
LCAでは、GEA の 2 つの主要な無菌充填システムである、プリフォームの乾燥滅菌機能を備えた無菌ブロー充填システム ABF 2.0 と、ボトルのウェット滅菌機能を備えた ECOSpin2 Zero を評価しました。「これらは、ブロワー、充填機、オーブン、その他多くの部品を含む複数のモジュールを持つ大型で複雑な機械です」とブリコリは説明します。「LCA では、これらをそれぞれ個別に検討し、部品ごとに消費量を算出したため、全体として正確な分析ができました。」
出発点：使用段階でのエネルギーと資源の消費量
LCA の対象範囲は、各ユニットの製品ライフサイクルの主要な 3 つの段階をカバーしています。
- 機械の生産段階 (原材料の抽出を含む)
- 使用段階 (運転、洗浄、滅菌サイクルでの消費)
- 最終処分 (15 年の耐用期間後)
LCA では、これらの各段階において、機械が環境に与える影響を 7 つの影響カテゴリーに分類して把握しました1。
- 酸性化：水、土壌、大気の酸性化は、硝酸、硫酸、二酸化硫黄、塩化水素、硫酸、水素、リン酸などの酸性化物質によるもの。単位は kg SO2 eq。
- 富栄養化：水生環境の生態系バランスを変化させる植物性生物の過剰な繁殖を示す用語。単位は kg PO4。
- 地球温暖化：人間の活動により、CO2 などの温室効果ガスが大気中に放出されることで、地球の平均気温が上昇すること。これらの温室効果ガスは、大気の最下層に滞留し、地表から反射してくる太陽放射を遮るバリアとして機能し、そのエネルギーは熱に変換されます。このため、地球の平均気温は上昇します。単位は kg CO2 eq。
- 光化学酸化：窒素酸化物や炭化水素が、太陽光線によって引き起こされる光化学反応の影響により、一酸化窒素 (NO) が酸化されて窒素 (NO2) となり、オゾン (O3) や生態系や人の健康に有害な影響を及ぼす化学物質、kg NMVOC (非メタン揮発性有機化合物 )などが生成される現象です。
- 非生物的枯渇、元素：このカテゴリは金属などの元素の枯渇を意味します。単位は kg Sb eq。
- 非生物的枯渇、化石燃料：化石燃料の枯渇。単位は MJ。
- 水不足：単位は m3 eq。
- オゾン層破壊：オゾン層の薄化、影響カテゴリーは任意ですが分析では考慮しました。単位は kg CFC-11 eq。
「私たちは、この調査のために、すべての機械部品と材料の在庫分析、使用段階での消費に関するデータなどの主要データを提供しました」とブリコリは説明します。「耐用年数を終えた製品の影響は、ヨーロッパの廃棄データを使用した機械廃棄シナリオに基づいて計算されました。」
LCA の結果、すべての影響カテゴリーにおいて平均して、機械の環境負荷の95％は、使用段階でのエネルギーと資源の消費に起因していることがわかりました。原材料の採取と生産段階での影響が 46％ と数%ポイント以上あったのは、1 つの影響カテゴリーのみで、それは元素の非生物的枯渇でした。「機械の製造に大量の鉄鋼が使われていることを考えると、製造に使われる材料の影響が平均で4％未満であることは、やや意外でした」とブリコリは言います。「このため、使用段階での評価はより興味深いものとなっています。なぜなら、この段階は明らかに、私たちとお客様が今後、充填機の環境影響を低減するために最も力を発揮できる場所だからです。」
すべての影響カテゴリーにおいて平均して、機械の環境負荷の95％は、使用段階でのエネルギーと資源の消費に起因していることがわかりました。GEA 充填と梱包による LCA の洞察
GEA 充填と梱包による LCA の洞察
技術的な調整により、30％の CO₂e を削減
使用段階をさらに掘り下げると、電力、プロセス蒸気、圧縮空気の 3 つの資源消費が、ほぼすべての影響カテゴリーにおいて、最も大きな影響を及ぼしていることがわかりました。地球温暖化については、これら 3 つの消費だけで ABF 2.0 の総 Co2e2e 排出量の 76% を占めています。「GEA はスコープ 3 排出量を重視しているため、CO2e 排出量は優先的に取り組むべき分野です。LCA の結果は、最も効果的に前進する方法についてかなり明確な地図を提供してくれます」とブリコリは述べています。
最初のステップとして、LCA は、充填システムの環境フットプリントをさらに削減するために 3 つの迅速な成果を特定し、実行するために役立てられました。
- 凝縮水をさらに回収することで、使用段階でのプロセス蒸気の必要量を減らし、加熱プロセスでの電力消費量を削減しました。
- また、ブロワーの空気を再循環させることで、圧縮空気と電力の必要量をさらに低減しました。
- また、お客様は滅菌水を生成する際、UHT の代わりに精密ろ過を選択できるようになり、機械内の水を加熱するための電力が削減されます。
「これら 3 つの対策を組み合わせることで、本機の使用段階における CO2 排出量を 30％ 削減することができました」とパオロ・アベッリは述べています。「精密ろ過よりも UHT の利便性を引き続き望まれるお客様もいらっしゃいますが、しかし、ここで重要なのは、LCA によって達成された透明性であり、お客様が実際の数値に基づいて意思決定できるようになったということです。」
GEA の研究開発チームにとって、LCA が提供する明確さは、機械のさらなる開発を加速させることになりました。
「現在、ブロワーオーブンや他の加熱プロセスからエネルギーを回収する方法をさらに検討しています。また、他の GEA ユニットとのコラボレーションを開始し、システムの電力回収をさらに強化しました。LCA から得られた確かな数値は、GEA 内でのこの共同作業に焦点を当て、調整するのにとても役立っています」。
「この最初の LCA によって、2つの充填システムに具体的な調整を加え、CO2e の大幅な改善を達成することができましたが、これはほんの始まりに過ぎません。」GEA 充填と梱包部門の研究開発イノベーションマネージャー、バルバラ・ブリコリ
GEA 充填と梱包部門の研究開発イノベーションマネージャー、バルバラ・ブリコリ
方法を教える
GEAは、パルマ大学との最初のコラボレーションの結果、現在、ポートフォリオ内の他の製品に対しても、追加の LCA を実行するためのツールとノウハウを手に入れました。「最終消費者、GEA のお客様、サプライヤー、そしてもちろん GEA 内部でも、製造工程や最終製品が環境に与える影響を定量的に把握することへの関心が高まってきています。そうすれば、何を買うべきか、あるいは私たちの場合は、最も効率的で持続可能な機械をどのように設計すべきかについて、充分な情報を得た上で意思決定することができます」と、GEA の持続可能性プロジェクトマネージャー、ヤニック・デゼルは述べています。「これまでは、機械の環境フットプリントを大まかに見積もることができましたが、LCA 機能を持つことで、より詳細な分析と正確で実用的な数値を実現することができます。」
デゼルの現在のツールは、特定の製品の排出量の概要をグラフィクで表示し、他の影響カテゴリーの中で地球温暖化の最大の原因を素早く特定し、環境パフォーマンスを改善するためのステップに優先順位をつけることができます。しかし、研究開発部の同僚であるブリコリと同様、彼はこれが単なるスタートであることを指摘しています。「サプライヤ側の環境フットプリントを明確かつ正確に把握するという点では、まだ始まったばかりです」とデゼルは言います。「これまでは業界の平均に大きく依存してきましたが、この点を改善するために迅速に行動したいと思っています。」
GEA は、サプライヤと協力して、機器の CO2 フットプリントを深く掘り下げることに着手し、LCA 機能を持つことがこのプロセスの舵取りに役立つことを発見しました。「サプライチェーン上のすべての企業が、環境フットプリントの理解と削減に取り組み始めていますが、新しい分野であるため、その進め方について経験や明確さが不足していることも事実です」とデゼルは言います。
「LCA機能を持つことで、お客様やサプライヤーをリードし、ライフサイクル全体でより低インパクトな製品を作るための協力的なプロセスを導くことができます。」GEA 持続可能性プロジェクトマネージャー ヤニック・デゼル
GEA 持続可能性プロジェクトマネージャー ヤニック・デゼル
LCA は GEA の設計プロセスに不可欠に
デゼルは、GEA のサステナビリティ最高責任者、ナディーヌ・スターリー博士の下、LCA の専門知識を社内に確立し、ライフサイクル影響分析を各製品の開発プロセスに統合できるよう、GEA の取り組みを主導しています。「イタリアの同僚は、GEA 社内に LCA 機能を確立するための大きな第一歩を踏み出したことで称賛に値します」とスターリーは言います。「この結果が示すように、LCA は、フットプリントのホットスポットを特定し、設計プロセスにおける持続可能性の改善に優先順位をつけ、お客様に対する透明性を高めるための強力なツールです。」
