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。

圖一、熱拌瀝青混凝土的生命週期全程

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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。