Последствия воздействия систем розлива на окружающую среду: Уроки, извлеченные из жизненного цикла
22 Aug 2022
Чтобы стимулировать развитие продукта в соответствии со своими климатическими целями и обеспечить производителей данными об устойчивом развитии, GEA генерирует конкретные цифры о воздействии своих машин на окружающую среду, проводя так называемые оценки жизненного цикла продукции (LCA). В качестве следующего шага LCA будут интегрированы в процесс проектирования всех новых продуктов в целях оптимизации как устойчивого развития, так и прозрачности для клиентов. Компания GEA одной из первых в отрасли провела такую оценку LCA для системы розлива напитков.
На пути к достижению своей климатической цели — нулевого уровня выбросов к 2040 году — компания GEA сосредоточится на сокращении выбросов, относящихся к 3-й сфере регулирования, по всей цепочке создания стоимости, поскольку на них приходится наибольшая доля фактических выбросов компании, эквивалентных выбросам диоксида углерода (Co2e). В качестве первого шага GEA планирует к 2030 году сократить выбросы, относящиеся к 3-й сфере регулирования, на 18% по сравнению с уровнем 2019 года. Ключевым фактором в этом будет сокращение углеродного следа машин на этапе их эксплуатации. Это относится к техническому проектированию и производству в целом, которые вносят большой вклад в достижение углеродной нейтральности (Net Zero) с помощью сегодняшних технологий и будущих инноваций. Если мы сможем постоянно повышать эффективность работы оборудования, это поможет клиентам экономить тепловую энергию, электричество и ресурсы.
Первым шагом на этом пути является обеспечение прозрачности: «Мы наблюдаем растущее число запросов от клиентов на предоставление подробной информации о воздействии оборудования GEA на окружающую среду, не только на этапе эксплуатации, но и в течение всего срока службы продукта», — рассказывает г-н Донато Де Доминицис (Donato De Dominicis), старший вице-президент подразделения розлива и упаковки GEA, расположенного в Сала Баганца, Италия. В качестве первого поставщика систем розлива компания GEA начала сотрудничество с Пармским университетом в мае 2021 года. Цель заключалась в том, чтобы предоставить клиентам данные о потреблении двух наиболее важных систем асептического розлива компании GEA и ускорить прогресс в достижении амбициозных климатических целей компании GEA. «Нам нужны были конкретные показатели — детальное понимание последствий воздействия нашими системами розлива. При этом LCA — это наиболее комплексная основа для измерения воздействия на окружающую среду», — рассказывает г-н Паоло Абелли (Paolo Abelli), директор по исследованиям и разработкам в области розлива и упаковки компании GEA. Конечно, проведение LCA в соответствии с ведущими международными стандартами — это значительное достижение. Правильное выполнение процедуры означает строгое соблюдение стандартов серии ISO 14040, а также норм и правил, специфичных для каждой отрасли и типа машин. «Оценка LCA основана на чрезвычайно бюрократическом процессе, и ее можно назвать наукой самой по себе, поэтому GEA обратилась к сторонним экспертам, чтобы начать работу», — добавляет г-н Абелли.
Д-р Надин Стерли (Dr. Nadine Sterley), главный директор по устойчивому развитию, GEA
LCA — это мощный инструмент для выявления «критических участков», определения приоритетов улучшения устойчивости в процессе проектирования и повышения прозрачности для наших клиентов.» Д-р Надин Стерли (Dr. Nadine Sterley), главный директор по устойчивому развитию, GEA
Д-р Надин Стерли (Dr. Nadine Sterley), главный директор по устойчивому развитию, GEA
Изучение способов проведения LCA с помощью CIPACK
Компания GEA обратилась в Межфакультетский центр изучения упаковки Пармского университета (CIPACK), который специализируется на фундаментальных и прикладных исследованиях в области упаковки и розлива, особенно в фармацевтике и пищевой промышленности. Г-жа Барбара Бриколи (Barbara Bricoli), менеджер по инновациям в области исследований и разработок в области розлива и упаковки компании GEA, объясняет: «Пармский университет поддержал нас в плане модальности сбора данных в соответствии с правилами категоризации продуктов «Напитки и розлив» (PCR) и правилами ввода данных в программное обеспечение.» Для проведения LCA исследователи Пармского университета работали с одной из ведущих программ оценки воздействия, которая соответствует формату отчетности в рамках экологической декларации продукции (EPD).
При проведении LCA оценивались две основные системы асептического выдувания розлива компании GEA: система асептического выдувания и розлива ABF 2.0 с сухой стерилизацией преформы и ECOSpin2 Zero с влажной стерилизацией бутылок. «Это большие, сложные машины с множеством модулей, включая воздуходувки, наполнители, печи и многие другие компоненты», — поясняет г-жа Бриколи. «В рамках LCA каждый из них рассматривался отдельно с расчетом потребления для каждой части, что позволило произвести точный анализ в целом.»
Отправная точка: потребление энергии и ресурсов на этапе эксплуатации
Объем LCA охватывал три основные фазы жизненного цикла продукции для каждого устройства:
- Производство машины (включая извлечение сырья)
- Этап эксплуатации (потребление во время работы, циклов очистки и стерилизации)
- Окончательная утилизация (по окончании 15-летнего срока службы)
По каждому из этих этапов в рамках LCA определялось воздействие машин на окружающую среду по семи различным категориям воздействия1:
- Подкисление: подкисление воды, почвы и воздуха происходит из-за таких подкисляющих веществ, как азотная кислота, серная кислота, диоксид серы, хлористый водород, серная кислота, водород, фосфорная кислота и т.д., в кг SO2 экв.)
- Эвтрофикация: термин указывает на чрезмерный рост растительных организмов, которые изменяют экологический баланс водной среды, в кг PO4
- Глобальное потепление: повышение средней температуры Земли в результате человеческой деятельности, сопровождаемой выбросом в атмосферу парниковых газов, в частности, CO2. Эти газы, оставаясь запертыми в самом нижнем слое атмосферы, действуют в качестве барьера для солнечного излучения, отраженного от поверхности Земли, энергия которого преобразуется в тепло. Это приводит к повышению средней глобальной температуры, в кг CO2 экв.
- Фотохимическое окисление: это явление связано с оксидами азота и углеводородами, которые под воздействием фотохимических реакций, вызываемых солнечными лучами, приводят к окислению монооксида азота (NO), который превращается в азот (NO2), и образованию озона (O3) и других химических соединений, оказывающих токсическое воздействие на экосистему и здоровье человека, в кг NMVOC (летучие органические соединения, не относящиеся к метану).
- Абиотическое истощение элементов: эта категория относится к истощению таких элементов, как металлы, где единицей измерения является кг Sb экв.
- Абиотическое истощение ископаемых видов топлива: истощение ископаемых видов топлива, в МДж.
- Дефицит воды: в м3 экв.
- Истощение озонового слоя: истончение озонового слоя, категория воздействия является необязательной, но была учтена в анализе, в кг ХФУ-11 экв.
«Мы предоставили первичные данные для исследования, включая инвентаризационный анализ всех компонентов машины и материалов, а также данные о потреблении на этапе эксплуатации», — поясняет г-жа Бриколи. «Воздействие в конце срока службы было рассчитано на основе сценария утилизации машины с использованием европейских данных об утилизации.»
В ходе проведения LCA было установлено, что 95% воздействия машин на окружающую среду в среднем по всем категориям воздействия связано с потреблением энергии и ресурсов на этапе эксплуатации. Только в одной категории воздействия — абиотическое истощение элементов — этап извлечения и производства сырья оказал влияние при 46% более чем на несколько процентных пунктов. «Учитывая большое количество стали, используемой для производства машин, было несколько удивительно обнаружить, что материалы, используемые в производстве, в среднем оказывают влияние менее чем на 4% от общего объема», — говорит г-жа Бриколи. «По этой причине оценка этапа эксплуатации становится еще более интересной, поскольку именно здесь мы и наши клиенты имеем наибольшие возможности для снижения воздействия наших разливочных машин на окружающую среду в будущем.»
95% воздействия машин на окружающую среду в среднем по всем категориям воздействия связано с потреблением энергии и ресурсов на этапе эксплуатации. Ознакомление с оценкой LCA, проведенной GEA Filling & Packaging
Ознакомление с оценкой LCA, проведенной GEA Filling & Packaging
Технические настройки позволяют снизить выбросы Co₂e на 30%
Изучая этап эксплуатации более подробно, исследование показало, что почти по всем категориям воздействия наибольшее влияние оказывают три формы потребления ресурсов: электроэнергия, технологический пар и сжатый воздух. Что касается глобального потепления, то только на эти три вида потребления приходится 76% от общего объема выбросов CO2e ABF 2.0. «Учитывая то, что компания GEA уделяет особое внимание выбросам, относящимся к 3-й сфере регулирования, выбросы CO2e являются для нас приоритетным направлением деятельности, и результаты LCA дают довольно четкую карту того, как можно наиболее эффективно двигаться вперед», — говорит г-жа Бриколи.
На первом этапе оценка LCA помогла компании GEA определить и внедрить три эффективные меры для дальнейшего снижения климатического следа своих систем розлива.
- Рекуперируя дополнительный конденсат, они снизили потребность в технологическом паре на этапе эксплуатации, тем самым уменьшив потребление электроэнергии в процессе нагрева.
- Рециркуляция воздуха из воздуходувки позволила еще больше снизить потребность в сжатом воздухе и электроэнергии.
- Теперь клиенты могут выбрать микрофильтрацию вместо УВТ для получения стерильной воды, что также позволяет снизить потребление электроэнергии, необходимой для нагрева воды в машине.
«В совокупности эти три меры приводят к сокращению выбросов CO2 на 30% на этапе эксплуатации машины», — говорит г-н Паоло Абелли. «Некоторые потребители по-прежнему будут предпочитать удобство УВТ микрофильтрации, но главное здесь — это прозрачность, которой мы добиваемся с помощью LCA — и то, что наши потребители теперь могут принимать решения на основе реальных цифр.»
Для специалистов отдела НИОКР компании GEA ясность, внесенная благодаря проведению LCA, позволила ускорить дальнейшее развитие и совершенствование их машин.
«В настоящее время мы изучаем дополнительные способы извлечения энергии, например, из воздуходувной печи и других процессов нагрева. Кроме того, мы начали сотрудничать с другими подразделениями GEA для дальнейшего повышения эффективности рекуперации электрической энергии в нашей системе. Конкретные цифры, которые мы получаем благодаря проведению LCA, действительно помогают сосредоточить и согласовать эту совместную работу в рамках GEA.»
«Этот первая оценка LCA позволила нам внести некоторые конкретные изменения в две наши системы розлива, чтобы можно было добиться значительного улучшения показателей CO2e, но на самом деле это лишь начало», — г-жа Барбара Бриколи, менеджер по инновациям в области исследований и разработок в области розлива и упаковки компании GEA
г-жа Барбара Бриколи, менеджер по инновациям в области исследований и разработок в области розлива и упаковки компании GEA
Научить человека ловить рыбу
В результате первого сотрудничества с Пармским университетом компания GEA получила инструменты и ноу-хау для проведения дополнительных оценок LCA для других продуктов из своего портфолио. «По всем фронтам, в частности, со стороны конечных потребителей, клиентов GEA, поставщиков и, конечно же, внутри GEA растет интерес к возможности проведения количественной оценки воздействия производственных процессов и конечных продуктов на окружающую среду, чтобы можно было принимать обоснованные решения о том, что покупать или, в нашем случае, как разрабатывать наиболее эффективные и экологичные машины», — говорит г-н Jannik Desel (Янник Десель), руководитель проекта по устойчивому развитию в GEA. «До сих пор мы могли давать лишь приблизительные оценки экологического следа наших машин, но возможность осуществления оценки LCA позволит нам провести гораздо более детальный анализ и получить точные и требующие принятия определенных мер цифры по нашим машинам.»
Текущий инструмент г-на Деселя предоставляет возможность проведения графического обзора выбросов для конкретного продукта, чтобы можно было быстро определить самые значительные факторы, способствующие глобальному потеплению — среди прочих категорий воздействия — и определить приоритетность мер по улучшению экологических показателей. Но, как и его коллега по НИОКР г-жа Бриколи, он не преминул заметить, что это только начало. «С точки зрения получения четкой и точной картины экологического следа на стороне поставщика, все находится в зачаточном состоянии», — говорит г-н Десель. «До сих пор мы во многом полагались на средние показатели по отрасли, но мы хотим действовать быстро, чтобы улучшить ситуацию.»
GEA начала сотрудничество с поставщиками, чтобы глубже изучить CO2-след их оборудования, и обнаружила, что наличие возможностей проведения LCA помогает направлять этот процесс. «Компании в рамках всей цепочки поставок начинают принимать меры по сокращению своего экологического следа, но как вы видите, это новая область деятельности, поэтому существует определенный недостаток опыта и ясности в том, как это осуществлять», — говорит г-н Десель.
«Возможность проведения LCA позволяет нам играть ведущую роль в работе с клиентами или поставщиками и направлять этот совместный процесс создания продукции с меньшим воздействием на окружающую среду на протяжении всего жизненного цикла.» Г-н Янник Десель, руководитель проекта по устойчивому развитию, GEA
Г-н Янник Десель, руководитель проекта по устойчивому развитию, GEA
LCA становится неотъемлемой частью процесса проектирования GEA
Г-н Десель, под руководством главного директора по устойчивому развитию GEA г-жи Надин Стерли (Nadine Sterley), возглавляет усилия GEA по созданию собственного экспертного потенциала в области LCA, чтобы GEA могла интегрировать анализ воздействия в течение жизненного цикла продукции в процесс разработки каждого продукта. «Наши коллеги в Италии заслуживают похвалы за то, что сделали первый большой шаг к созданию потенциала LCA в компании GEA, — рассказывает г-жа Стерли. «Как показывают результаты, LCA — это мощный инструмент для выявления «критических участков», определения приоритетов улучшения устойчивости в процессе проектирования и повышения прозрачности для наших клиентов.»
