Şişeleme sistemlerinin ekolojik ayak izi: Yaşam döngüsünden çıkarılan dersler
22 Aug 2022
Ürün evrimleşmesine iklim hedefleriyle paralel olarak izin vermek ve ayrıca üreticilere sürdürülebilirlik verileri sağlamak için GEA, ürün yaşam döngüsü değerlendirmeleri (LCA) ile makinelerinin çevresel etkilerine dair doğrulanmış veriler üretiyor. Bir sonraki adım olarak LCA'lar, müşteriler için hem sürdürülebilirliği hem şeffaflığı optimize etmek üzere tüm yeni ürünler için tasarım sürecine entegre edilecek. GEA, endüstride bir içecek dolum sisteminde bu türden bir LCA gerçekleştiren ilk şirketler arasında.
2040 yılına kadar net-sıfır emisyon iklim hedefini elde etme yolunda GEA, değer zinciri genelinde Kapsam 3 emisyonlarını azaltmaya odaklanacak, çünkü bunlar şirketin CO2e emisyonlarının en büyük bölümünü oluşturuyor. İlk adım olarak GEA, 2030 yılına kadar Kapsam 3 emisyonlarını, 2019 seviyelerine göre %18 azaltmayı planlıyor. Bunun yolu da makinelerin kullanım aşamasındaki karbon ayak izinin azaltılmasından geçiyor. Bu, mevcut teknolojiler ve gelecekteki inovasyonlarla Net Sıfıra giden yolda büyük bir katkı sağlayan mühendislik ve imalat için de bir bütün olarak geçerlidir. Ekipmanın çalışma verimliliğini devamlı olarak artırabilirsek, müşterilerimizin termal enerji, elektrik ve kaynaklardan tasarruf etmesine yardımcı olabiliriz.
Bu yolculuktaki ilk adım, şeffaflığı sağlamak: "GEA ekipmanının çevresel etkisi hakkında detaylı bilgi talep eden müşterilerin sayısının arttığını gördük – sadece kullanım aşaması için değil, ürünün tüm yaşam döngüsü için," diyor Donato De Dominicis, GEA'nın Sala Baganza, İtalya'da yerleşik Dolum ve Paketleme Kıdemli Başkan Yardımcısı. İlk dolum sistemi tedarikçisi olarak GEA, Mayıs 2021'de Parma Üniversitesi ile bir işbirliği başlattı. Amaç, müşterilere GEA'nın iki en önemli aseptik dolum sisteminin tüketim rakamlarını sağlamak ve GEA'nın kendi iddialı iklim hedeflerine doğru hızlı bir ilerleme kaydetmekti. "Rakamları - dolum sistemimizin ayak izine dair detaylı bir anlayışı yakından incelemek istedik. Ve bir LCA, çevresel etkinin ölçülmesindeki en kapsamlı çerçeve," diyor Paolo Abelli, Dolum ve Paketleme ARGE Direktörü, GEA. Elbette önde gelen uluslararası standartlarla uyumlu bir LCA yapmak öyle basit bir şey değil. Bunu doğru yapmak, hem ISO 14040 serisi standartlara hem de her bir endüstriye ve makine tipine özel kurallara kat'iyen bağlı kalmak demek. "LCA oldukça bürokratik bir sürece dayalı, başlı başına bir bilim olarak adlandırabilirsiniz, o nedenle GEA işe başlamak için dışarıdan uzmanlık arayışına girdi," diye ekliyor Abelli.
Dr. Nadine Sterley, Baş Sürdürülebilirlik Sorumlusu, GEA
"LCA, ayak izindeki önemli noktaların belirlenmesinde, tasarım prosesimizde sürdürülebilirlik iyileştirmelerine öncelik verilmesinde ve müşterilerimiz için şeffaflığın arttırılmasında çok güçlü bir araç." Dr. Nadine Sterley, Baş Sürdürülebilirlik Sorumlusu, GEA
Dr. Nadine Sterley, Baş Sürdürülebilirlik Sorumlusu, GEA
CIPACK ile LCA'nın temellerini öğreniyoruz
GEA, paketleme ve şişeleme alanında, özellikle de farmasötik ve gıda uygulamalarında temel ve uygulamalı araştırmalarda uzmanlaşmış olan Parma Üniversitesi Departmanlar Arası Paketleme Merkezine (CIPACK) başvurdu. Barbara Bricoli, ARGE İnovasyon Müdürü, GEA Dolum ve Paketleme, açıklıyor: "Parma Üniversitesi, 'İçecek ve Dolum' ürün kategorisi kurallarına (PCR) göre veri toplanmasında ve yazılıma veri girişi kurallarında bize destek oldu." LCA için, Parma araştırmacıları, çevresel ürün bildirimi (EPD) raporlama formatına uygun lider değerlendirme programlarından biriyle çalıştı.
LCA, GEA’nın iki ana aseptik üflemeli-dolum sistemini değerlendirdi: preformlara kuru sterilizasyon uygulayan Aseptik Üflemeli Dolum sistemi ABF 2.0, ve şişeye ıslak sterilizasyon yapan ECOSpin2 Zero. "Bunlar büyük ve üfleyici, doldurucu, fırınlar ve çok sayıda diğer bileşenler de dahil olmak üzere farklı modülleri içeren karmaşık makineler," diye açıklıyor Bricoli. “LCA, bunların her birini ayrı olarak değerlendirdi ve her parçanın tüketimini hesapladı, böylece tüm sistemin hassas bir analizi gerçekleştirilmiş oldu.”
Başlangıç noktası: kullanım aşamasında enerji ve kaynak tüketimi
LCA'nın kapsamı, her bir ünite için ürün yaşam döngüsünün üç ana aşamasını içermektedir:
- Makinenin üretimi (ham madde çıkartılması dahil)
- Kullanım aşaması (çalışma, temizlik ve sterilizasyon döngüleri esnasındaki tüketim)
- Nihai bertaraf (15-yıllık hizmet ömrü sonunda)
Bu aşamaların her biri için LCA, makinelerin çevresel etkilerini yedi farklı etki kategorisinde belirledi1:
- Asitleştirme: nitrik asit, sülfürik asit, sülfür dioksit, hidrojen klorür, hidrojen, fosforik asit gibi asitleştirici maddelere bağlı olarak suyun, toprağın ve havanın asitleşmesi (SO2 eşdeğeri, kg cinsinden)
- Ötrofikasyon: bu terim, akuatik ortamın ekolojik dengesini değiştiren bitkisel organizmalardaki aşırı çoğalmayı PO4 kg cinsinden ifade etmektedir
- Küresel ısınma: CO2 gibi sera gazlarının atmosfere salınımına yol açan beşeri faaliyetlere bağlı olarak Dünya'nın ortalama sıcaklığındaki artış. Bu gazlar, atmosferin en alt katmanında birikerek, dünyanın yüzeyinden yansıyan güneş ışınlarına karşı bir bariyer oluşturur ve bu enerjiyi ısıya dönüştürür. Bu da ortalama küresel sıcaklığın kg CO2 eşdeğeri cinsinden yükselmesine neden olur
- Fotokimyasal oksidasyon: bu fenomen, nitrojen oksitler ve hidrokarbonlardan kaynaklanmaktadır, güneşin ışınlarıyla tetiklenen fotokimyasal reaksiyonların etkisiyle nitrojen monoksit (NO) bir oksidasyona uğrar ve nitrojene (NO2) dönüşür, ayrıca ekosistem ve insan sağlığı üzerinde zararlı ozon (O3) ve diğer kimyasal bileşikler oluşur, kg NMVOC (Metan Olmayan Uçucu Organik Bileşikler) cinsinden.
- Abiyotik tükenme, elementler: bu kategori, metaller gibi elementlerin tükenmesini ifade etmektedir, ölçüm birimi Sb eşdeğeri kg'dir.
- Abiyotik tükenme, fosil yakıtlar: fosil yakıtların tükenmesi, MJ cinsinden.
- Su kıtlığı: m3 eşdeğeri cinsinden.
- Ozon tabakasının tükenmesi: ozon tabakasının incelmesi, etki kategorisi opsiyoneldir, ancak analizde kg CFC-11 eşdeğeri cinsindendir.
"Çalışma için, makine bileşenleri ve malzemelerinin envanter analizi ve kullanım aşamasındaki tüketim verileri de dahil olmak üzere temel verileri sağladık," diye açıklıyor Bricoli. "Ömür-sonundaki etki, Avrupa bertaraf verileri kullanılarak makine bertaraf senaryosu bazında hesaplandı."
LCA, makinelerin tüm etki kategorileri genelindeki ortalama çevresel etkisinin %95'lik bölümünün, kullanım aşamasındaki enerji ve kaynak tüketimine bağlı olduğunu gösterdi. Sadece tek bir etki kategorisinde – elementleri abiyotik tükenmesi – ham madde çıkartma ve üretim aşamasının bir kaç yüzde puan fazla ile %46 seviyesinde etkili olduğu görüldü. "Makine üretimi için büyük miktarlarda çelik kullanıldığı göz önünde bulundurulduğunda, üretimde kullanılan malzemelerin ortalama olarak toplamdakinden %4 daha az etkiye sahip olduğunu görmek şaşırtıcıydı," diyor Bricoli. “Bu da kullanım aşaması değerlendirmesini çok daha ilginç bir hale getiriyor, çünkü bizim ve müşterilerin ileride dolum makinelerimizin çevresel etkisini azaltmadaki en büyük potansiyelin bulunduğu yer olduğu çok açık.”
Makinelerin tüm etki kategorileri genelindeki ortalama çevresel etkisinin %95'lik bölümü, kullanım aşamasındaki enerji ve kaynak tüketimine bağlı. GEA Dolum ve Paketlemenin LCA öngorüsü
GEA Dolum ve Paketlemenin LCA öngorüsü
CO₂e'nin %30 azaltılması için teknik düzenlemeler
Kullanım aşamasına daha derinlemesine inildiğinde çalışma, - neredeyse tüm etki kategorileri genelinde - en büyük etkiyi yapan üç kaynak tüketimi tespit etti: elektrik gücü, proses buharı ve sıkıştırılmış hava. Küresel ısınma bakımından bu üç tüketim, ABF 2.0'ın toplam CO2e emisyonlarının %76'sına tekabül ediyor. “GEA’nın Kapsam 3 emisyonlarına odaklandığı göz önünde bulundurulduğunda, CO2e emisyonları bizim öncelik alanımız – LCA sonuçları da nasıl daha etkili bir şekilde ileri gideceğimize dair oldukça et bir harita sunuyor,” diyor Bricoli.
İlk adım olarak LCA, GEA'nın dolum sistemleri iklim ayak izini daha da azaltma yönünde üç hızlı kazanımı tespit etmesine ve uygulamasına yardımcı oldu.
- Ek bir yoğuşma geri kazanımı sağlayarak kullanım aşamasındaki buhar gereksinimi azaltıldı, böylece ısıtma prosesindeki elektrik tüketimi de azalmış oldu.
- Üfleyicilerden gelen havayı devridaim yaparak hem sıkıştırılmış hava hem de elektrik gücü ihtiyacı daha da azaltıldı.
- Müşteriler, steril su üretimi için artık UHT yerine mikrofiltrasyonu seçerek yine makinedeki suyu ısıtmak için gereken elektrik gücünü azaltıyorlar.
“Bir araya geldiklerinde bu üç önlem, makinenin kullanım aşamasındaki CO2 emisyonlarında %30'luk bir azaltma sağlıyor,” diyor Paolo Abelli. "Bazı müşteriler, UHT'nin rahatlığını mikrofiltrasyona tercih etmeye devam edecek, ancak burada önemli olan şey, LCA ile elde etmiş olduğumuz şeffaflık - ve artık müşterilerimiz, gerçek rakamlar bazında karar verme gücüne sahipler."
GEA'daki ARGE ekibi için LCA'nın sağlamış olduğu netlik, makinelerini daha geliştirme çalışmalarına hız kazandırdı.
"Şu anda ek geri kazanım olanaklarını araştırıyoruz, örneğin üfleyici fırınından veya diğer ısıtma proseslerinden. Ayrıca sistemimizde daha fazla elektrik geri kazanımı için diğer GEA birimleri ile işbirliği başlattık. LCA'dan elde ettiğimiz net rakamlar, GEA içindeki bu işbirlikçi çalışmaya odaklanmamıza ve düzenlememize yardımcı oldu."
“Bu, CO2e alanında önemli iyileştirmeler elde etmek amacıyla dolum sistemlerimizden ikisinde bazı spesifik düzenlemeler yapmamıza imkan sağlayan ilk LCA, ama henüz yeni başlıyoruz,” Barbara Bricoli, ARGE İnovasyon Müdürü, GEA Dolum ve Paketleme
Barbara Bricoli, ARGE İnovasyon Müdürü, GEA Dolum ve Paketleme
Bir insana balık tutmayı öğret
Parma Üniversitesi ile olan bu işbirliğinin sonucu olarak GEA, artık portföyündeki diğer ürünler için de ek LCA'lar yapacak donanım ve know-how bilgisine sahip. "Herkesin ilgisi giderek artıyor - nihai müşteriler, GEA müşterileri, tedarikçiler ve elbette GEA içindekiler - üretim proseslerinin ve nihai ürünlerin çevresel etiklerini nicelleştirmek, böylece neyi satın alacakları hakkında bilgilenmek, bizim için de en verimli ve sürdürülebilir makineleri tasarlamak," diyor Jannik Desel, GEA Sürdürülebilirlik Proje Müdürü. "Şimdiye kadar makinelerimizin çevresel ayak izine dair kaba tahminlerde bulunabiliyorduk, ancak LCA yapma kabiliyetine sahip olmak, çok daha elle tutulur bir analiz ve makinelerimize dair net, işlenebilir veriler sağlayacak."
Desel'in mevcut aracı bize - diğer etki kategorileri arasından - küresel ısınmaya en büyük katkıda bulunan faktörleri tespit etmek ve çevresel performansı iyileştirecek adımlara öncelik vermek için gereken grafiksel genel bakışı sağlıyor. Ancak ARGE meslektaşı Bricoli gibi, o da bunun sadece bir başlangıç olduğunu belirtmekte gecikmiyor. "Tedarikçi tarafında çevresel ayak izlerine dair net ve doğru bir resim elde etmek konusunda ise işler onların emekleme aşamasında," diyor Desel. "Şimdiye kadar endüstri ortalamalarına fazla güvendik, ancak artık hızlı bir ilerleme kaydetmek istiyoruz."
GEA, ekipmanlarının CO2 ayak izi konusunda daha derinlemesine inmek için tedarikçilerle işbirliği başlattı ve LCA yapabilme kabiliyetinin bu süreci yönlendirmeye yardımcı olduğu tespit etti. "Tedarik zincirinde yer alan tüm şirketler, çevresel ayak izlerini anlamak ve azaltmak için adımlar atmaya başladı, ancak bunun yeni bir çaba olduğunu görebilirsiniz, o nedenle yola nasıl devam edileceğine dair belli bir deneyim ve netlik eksikliği mevcut," diyor Desel.
"LCA kabiliyetine sahip olmak, müşterilerimize veya tedarikçilerimize yol göstermemize imkan veriyor ve tüm yaşam döngüsü boyunca daha düşük etki oluşturan ürünlerin yaratılmasına yönelik bu işbirlikçi sürece yardımcı oluyor." Jannik Desel, Sürdürülebilirlik Proje Müdürü, GEA
Jannik Desel, Sürdürülebilirlik Proje Müdürü, GEA
LCA, GEA tasarım sürecinin ayrılmaz bir parçası haline geliyor
GEA'nın Baş Sürdürülebilirlik Sorumlusu Nadine Sterley'e bağlı çalışan Desel, artık GEA'nın kurum içi LCA uzmanlığını oluşturma çabasına mihmandarlık yapıyor, böylece GEA, yaşam döngüsü etki analizlerini her bir ürünün geliştirme prosesine entegre edebilecek. "İtalya'daki meslektaşlarımız, burada GEA içinde LCA kabiliyetinin oluşturulması yönünde ilk büyük adımların atılmasında övgüyü hak ediyor," diyor Sterley. "Sonuçların da gösterdiği üzere LCA, ayak izindeki önemli noktaların belirlenmesinde, tasarım prosesimizde sürdürülebilirlik iyileştirmelerine öncelik verilmesinde ve müşterilerimiz için şeffaflığın arttırılmasında çok güçlü bir araç."
