生命週期評估
何謂生命週期評估?
某種產品的生命週期係指其從原料選用開始,經過加工、製造、包裝、運輸、消費及廢棄物 處理、處置、回收與循環再利用的整個過程,也就是從搖籃到墳墓的整個過程。 而生命週期評估就是藉由盤查分析了解產品輸入的原物料、能源跟輸出的產品、污染物的數 量,再由衝擊評估評量對環境造成的衝擊,最後經由分析比對多個查驗過程,可得到一個較好的 生命週期。
生命週期盤查分析
生命週期評估首先是盤查分析,也就是說將投入的物資能源與產出的產品廢棄物(包括水污 染物、空氣污染物與廢棄物)加以分類及量化。原物料、能資源使用與 產品產量資料,為該產品 公司內部之統計數據。空氣污染則由監測所得值來推算;廢水以該產品公司廠務部門之全年監 測平均值乘以廢水總量,來計算全年各類水污染物之排放總量;廢棄物量為該產品公司內部之 實際統計量。
盤查結果分為 A.原物料輸入資料 B.能源輸入資料 C.污染物資料,以半導體公司為例:
A.原物料輸入資料
(如表一)(此案例之範疇為搖籃到大門,亦即由原料製造到產品離開工廠大門為止)
表一、單位產品所消耗之原物料數量
原物料名稱 | kgs/wafer | 原物料名稱 | kgs/wafer | 原物料名稱 | kgs/wafer |
---|---|---|---|---|---|
M1 | 103.6678 | M12 | 0.0204 | M23 | 0.0009 |
M2 | 0.2936 | M13 | 0.0163 | M24 | 0.0009 |
M3 | 0.0901 | M14 | 0.0151 | M25 | 0.0005 |
M4 | 0.0033 | M15 | 0.005 | M26 | 0.0005 |
M5 | 0.279 | M16 | 0.0027 | M27 | 0.0004 |
M6 | 0.1717 | M17 | 0.0024 | M28 | 0.0002 |
M7 | 0.1275 | M18 | 0.0017 | M29 | 0.0002 |
M8 | 0.1068 | M19 | 0.0013 | M30 | 0.0001 |
M9 | 0.092 | M20 | 0.0011 | M31 | 0.0001 |
M10 | 0.0629 | M21 | 0.001 | M32 | 0.00003 |
M11 | 0.0217 | M22 | 0.0009 | M33 | 0 |
M34 | 1886.5 |
表一為單一產品所消耗之原物料數量如表中所示,將所有原物料的數量加以分類量化整理。
B.能源輸入資料
該公司使用之能源以電力為主,天然氣僅佔小量。每生產一片八吋拋光矽晶圓使用之電力 與天然氣量分別為 36.6MJ 與 3.61MJ。
C.污染物資料
表二、單位產品之污染負荷
水污染物 | Kg/wafer |
---|---|
COD | 0.0645 |
SS | 0.0615 |
F- | 0.0004 |
空氣污染物 |
Kg/wafer |
THC | 1.20E-02 |
NH3 | 8.22E-05 |
H2SO4 | 1.00E-04 |
HNO3 | 2.15E-05 |
NOx | 0.00072 |
事業廢棄物 |
Kg/wafer |
混合工業廢棄物 | 0.1852 |
有害事業廢棄物 | 0.0489 |
生命週期衝擊評估
由盤查分析提供數據,再依盤查項目對環境影響參考因子所佔比例,量化加總轉換成實際 或可能形成對環境造成衝擊之指數。 分析結果,分成原物料使用、能源消耗、空氣污染物排放、水污染物排放與廢棄物排放等 五個面向,表三為計算結果彙整表。
表三、台灣信越半導體公司環境特性分析結果彙整表
環境負荷種類 | LCA 計算結果 | 單位 |
---|---|---|
原物料使用 | 433.7 | kg/片晶圓 |
能源消耗 | 2,306.80 | MJ/片晶圓 |
空氣污染物排放 | 57,486,127.50 | mg/片晶圓 |
水污染物排放 | 154,896.40 | mg/片晶圓 |
廢棄物排放 | 1.30E+01 | kg/片晶圓 |
由表三可以清楚的看到所有能源的消耗量,與所排放的污染,若比較數個查驗過程就可以 發現特定項目對環境的影響。例如:發現過程中某個項目對環境的影響相當大,也許可以尋求 替代的方案,所製出的產物結果不變,卻減少了能源、物料的消耗,或者降低了污染物的排放。
生命週期改善評估
生命週期評估作業的最終目的就是重於原始設計及製程之改進,經由分析比對與多個查驗 過程,基於對特定環境衝擊項目的考量,進行產品設計變更或製程之改善,包括假設的合理性 ,執行及工具選定綜合評估,並著重所得評估結果之準確性,得到可供分析比較之另一組生命 週期。
用於瀝青混凝土之考量
我國許多產品雖持續研究中,但於瀝青混凝土之研究卻幾乎沒有,且研究生命週期耗費龐 大的人力、物力及時間,再加上瀝青混凝土業生產數據的缺乏完整性或正確性,因而困難重重 。我國的道路每年約使用一千三百萬公噸熱拌瀝青混凝土,數量相當龐大,因此使用生命週期 評估了解瀝青混凝土對環境的衝擊也就相當重要了。圖一為熱拌瀝青混凝土的生命週期全程。 由圖可知輸入的原物料有礦業開採之砂石、石化業之瀝青及重油,耗用的能源主要為電力,運 輸及施工機具和人力,維修期間產生挖掘料及刨除料,其中刨除料可回收再利用,圖一中破折 框線包圍部份為熱拌瀝青拌合廠的製程部份,一般熱拌瀝青廠沒有刨除料進廠及刨除料加熱的 部份。
若欲擴大生命週期評估技術在國內的研究與應用範圍,除了以建立本土性環境資料庫為 當務之急外,更應將生命週期的盤查簡單化,衝擊指標本土化,建立產、官、學三界整合機 制,才能使環境衝擊達到最低,能源最節省、最經濟,達到雙贏的局面。