Benzin és dízel termékek életciklus elemzése Bodnárné Sándor Renáta - Siposné Molnár Tímea Bay-Logi Környezetmenedzsment és Logisztika osztály A mindennapi élet szinte minden területén felhasználásra kerülı benzin és dízel termékek teljes életciklus elemzésére került sor. A bı fél éves munka keretében két finomító termelését modelleztük le mindkét termékre. Összehasonlításra kerültek az egyes életciklus szakaszok (nyersanyag kinyerése - nyersanyag szállítása - kıolaj finomítása - késztermék szállítása töltıállomásokra - felhasználás) a CML 2001 karakterizációs módszer hatáskategóriái alapján. Majd végezetül az LCA egyik fı területének, az összehasonlító elemzés elvégzésére is módunk nyílt. Az elemzés eredményeit a finomító a továbbiakban a környezeti kommunikációjába tudja illeszteni. Life-cycle assessment of gasoline and diesel products Renáta Sándor - Tímea Molnár Bay-Logi Department of Environmental management and Logistic Gasoline and diesel product are consumed almost in the whole place of the life, which materials were analysed. We modelled two products of two refinery works in frame of halfyear working time. We compared the life cycle stages (raw material extraction transport of raw material crude oil refinery transport of fuel fuel using) based on environmental impact category of CML2001 characteristic method. In fine we could have made the comparison of these two products ready. Henceforward the refinery works can fit the results of analysis in their environmental communications. 1. A project célja: Az olajipari cég két gyárában elıállított nagykereskedelmi minıségő üzemanyagok (E95 benzin és dízel termék) környezeti hatásainak vizsgálata a teljes életciklusa során, illetve annak feltárás, hogy a finomítási tevékenység mennyiben járul hozzá a teljes környezeti hatáshoz. A vizsgálat a továbbiakban kiterjedt a késztermékek összehasonlító elemzésére is. 2. Rendszerhatár: nyersanyag kitermelése nyersanyag szállítása finomítás (dízel és benzin termékek elıállítása) üzemanyag szállítása töltıállomásokra használat A funkcióegység minden termék vizsgálatánál egységesen 1 tonna elıállított üzemanyag. 3. Adatforrások: Az üzemanyagok elıállítása tekintetében a gyárakból kapott adatokra épült a modell. A GaBi 4. életciklus elemzı szoftver segítségével felépített modellek tartalmazzák az egyes folyamatok input-output anyag és energiaáramait egyaránt. Kiterjed a lég-, vízszennyezés és hulladékkezelés értékeire is. Ugyanakkor maga a hulladékkezelés folyamata, illetve az anyagok további sorsa a rendszerhatáron kívül esik, a továbbiakban ezekkel nem foglalkoztunk. A rendszerhatár többi életciklus szakaszainak modellezésében a gyárak által számolt értékek, ill. becslések kerültek, a GaBi 4. adatbázisának felhasználásával. A használat életciklus szakasz értékei (1. Táblázat):
Benzin Dízel Gépkocsi típusa 1,4-2 átlagos benzin üzemő személygépkocsi 1,4-2 átlagos dízel üzemő személygépkocsi Besorolása EURO 4 EURO 4 Autópálya használat 28,35% 28,35% Lakott területen kívül 40,43% 40,43% Lakott területen 31,22% 31,22% Átlagos fogyasztás 5,541E-02 kg/km (7,6 l/100 km) 4,331E-02 kg/km ( 5,03 l/100 km) Átlagos élettartam 150000 150000 kéntartalom 10 ppm 10 ppm 1000 kg üzemanyaggal megtehetı úthossz A gépjármőhasználat ból származó kibocsátások 17970 km 23097 km benzol, metán, CO, CO2, N2O, NH3, NMVOC (xilol, toluol és benzol nélkül), NOX, Korom, SO2, Toluol, Xilol 1. Táblázat: A használat életciklus szakaszban felhasznált GaBi 4. adatbázis értékei 4. Hatáselemzési módszerek: A hatásértékelés módszertani lépéseit az ISO 14044: 2006 szabvány írta le. A szabvány szerinti hatásértékelésnél a leltáreredményeket elıször az LCA tanulmány céljainak és kereteinek megfelelı a hatáskategóriákhoz rendeljük..a hatáskategóriák nem mások, mint a környezeti problémaköröket képviselı osztályok, amelyekhez a leltár eredményei hozzárendelhetık. Egy leltáradat, akár több hatáskategóriához is kapcsolható. Minden egyes hatáskategóriára vonatkoztatva a módszer szerzıi meghatároztak egy referencia egységet. Pl. 1 kg CO 2 globális felmelegedésre gyakorolt hatása 1, de például a metán emissziók globális felmelegedéshez való hozzájárulását kg CO 2 - egyenértékben kifejezett érték adja meg (21, 25 az alkalmazott módszertıl függıen.) Számos hatásértékelési módszer áll rendelkezésre, az elemzést a CML 2001 módszerrel végeztük el, mely szerint jelenleg az alábbi kategóriákba vannak. Hatáskategóriák Globális felmelegedésre gyakorolt hatások (GWP) Savasodási Potenciál (AP) Eutrofizációs Potenciál (EP) Fotokémiai Ózonképzıdési Potenciál (POCP) Ózonréteg vékonyodás (ODP) Erıforrások csökkenése (ADP) Földi ökotoxicitás (TETP) Tengervízi Ökotoxicitás (MAETP) Édesvízi ökotoxicitás (FAETP) Humán Toxicitási Potenciál (HTP) Referencia kg CO 2 -Eqyenérték kg SO 2 -Egyenérték kg Foszfát-Egyenérték kg Etilén-Egyenérték kg R11-Egyenérték kg Sb-Egyenérték 2. Táblázat: Környezeti hatáskategóriák, CML 2001 módszer
5. Modellépítés: A finomítás folyamat modellépítése más-más alapokra helyezıdött a két gyár esetén. Az adatok feltárása, bányászása hosszú és idıigényes folyamat, gyakran nem lehet pontos adatokat meghatározni az egyes folyamatokra. Az adatok allokálása mind két gyár modellépítésénél alap feladat volt. Az egyik gyár esetén komponensekre történt az allokálás (1. ábra), míg a második gyár esetén üzemi szintekre. Mindkét megoldás részletesen tartalmazza input oldalon a gyártáshoz szükséges anyag és energiaáramokat, illetve az output oldalon a késztermék kibocsátás mellett a hulladékgazdálkodás, légszennyezés, víztisztítás adatait is. 1. ábra: Az üzemanyag gyártás GaBi modellje az egyik gyár esetén 6. Eredmények: Az összehasonlító elemzés eredményei pontosan rámutatnak, hogy az üzemanyagok - teljes életciklusuk során mindkét termék esetén - legnagyobb hatással a globális felmelegedésre vannak. Ebben a hatáskategóriában a használat életciklus részesedése a benzin esetén 80% körüli, míg a dízel termék esetén majd 90%. Ez a légkörbe jutó szén-dioxidok nagy mennyiségével magyarázható. (2. ábra)
Az üzemanyagok teljes életciklusának környezeti hatásainak mértéke az egyes hatáskategórákban 8,00E-09 7,00E-09 6,00E-09 5,00E-09 4,00E-09 3,00E-09 2,00E-09 1,00E-09 0,00E+00 Abiotic Depletion (ADP) [kg Sb-Equiv.] Acidification Potential (AP) [kg SO2-Equiv.] Eutrophication Potential (EP) [kg Phosphate- Equiv.] Global Warming Potential (GWP 100 years) [kg CO2-Equiv.] Ozone Layer Depletion Potential [kg R11-Equiv.] Benzin (1) Benzin (2) Dízel (1) Dízel (2) 2. ábra: Az üzemanyagok hatáskategóriánkénti környezeti hatásai Photochem. Ozone Creation Potential (POCP) [kg Ethene- Equiv.] Abban az esetben, ha egy grafikonon akarjuk megjeleníteni az összes környezeti hatást, akkor alkalmaznunk kell a normalizáció és súlyozás eszközét. Ez a módszer alkalmas arra, hogy egymás mellett lássuk az összes hatáskategória eredményeit. A 3. ábra alapján elmondható, hogy a benzin termékek teljes környezeti hatása magasabb, mint a dízel termékeké mind két gyár esetén úgy a teljes életciklusra, mint a finomítás szakaszára vonatkoztatva. Üzemanyag teljes életciklusának környezeti hatásai (normalizált, súlyozott értékekkel) CML2001 - Dec. 07, Experts IKP (Central Europe) 1,40E-08 1,20E-08 1,00E-08 8,00E-09 6,00E-09 4,00E-09 2,00E-09 0,00E+00 Benzin (1) Benzin (2) Dízel (1) Dízel (2) Nyersanyagkitermelés Kıolaj szállítás Üzemanyag eloállítás Üzemanyag szállítás kutakra Használat 3. ábra: Az üzemanyagok környezeti hatásai Az elemzések lefuttatásra kerültek a funkcióegység 1000 kg-ról 1000 km-re változtatásánál is. A felhasználók számára talán érthetıbb az az elemzés, ahol az üzemanyagok környezeti hatását a megtett kilométer függvényében részletezik. A váltás esetén a teljes életciklus tekintetében a trendek nem változnak, tehát a hatáskategóriák nagy részénél a benzin a környezetkárosítóbb. Érdekesség a használat életciklus szakaszban mutatkozik, ahol eddig a globális felmelegedésre való hatásnál 1000 kg üzemanyagra a dízel termék bizonyult rosszabbnak, míg 1000 km funkcionális egységnél már a benzin. A 138/2009- es kormányrendeletben megfogalmazódik a biokomponensek kötelezı felhasználási mennyisége. A biokomponens felhasználás ezen alsó limitét teljesítve a benzin esetén minimális 1 tizedszázalék környezet-megtakarítást érünk el, míg a dízel esetén több mint 1 százalékos környezetterhelést. Biztos, hogy jó a biokomponens alkalmazása? Csak elméleti szinten, ha a biokomponensek részarányát megnöveljük 50%-ra (az elızıekben elemzett ~4,5%-ról), akkor a benzin esetében 2%-os
környezet-megtakarítást érhetnénk el, míg a dízel esetén több mint 10%-ra nıne a környezetterhelés. Ez azt bizonyítja, hogy nem feltétlenül javít a környezeti hatásokon a biokomponens alkalmazása, illetve mennyiségi növelése. 7. Érzékenységi vizsgálat: Az eredmények szempontjából becsült vagy bizonytalan tényezıket érzékenységi vizsgálat keretében ellenıriztük. Így pl.: becsült adat volt a két szállítási szakasz, amelynek pontos távolságát nem lehetett meghatározni. A vizsgálat keretében változtattuk a szállítási távolságok hosszát. A modellbe egységesen a GaBi 4. adatbázisából felhasznált EU-25 energia- mixet illesztettünk, melyet érzékenységi vizsgálat keretében pontosítottunk ország specifikus energiamixekkel és figyeltük az eredmények változását. Azokban az országokban, ahol magasabb volt a barna-, feketeszén erımővi felhasználása, ott bizonyos hatáskategóriákban (ODP) megemelkedtek az értékek. 8. Összefoglalás: Összességében elmondható, hogy a térben egymástól távol elhelyezkedı, de ugyanazon terméket elıállító gyárak összehasonlító elemzésére mód nyílik az LCA alkalmazásával. Még abban az esetben is, ha a gyártás egyes modelljeinek felépítése alapjaiban eltérı elgondolásúak. Az életciklus elemzés eredményei segítséget nyújthatnak a cég számára a környezetpolitikai döntéshozatalban, a környezeti kommunikációban, technológiai változtatásokkal kapcsolatos döntések meghozatalában. A cég a részletes elemzéssel betekintést kap a környezeti terhelés szempontjából a gyártásának gyenge pontjaira, ott változtatásokat eszközölhet, ezzel javítva környezeti hatékonyságát. A felhasználók felelıssége az üzemanyag felhasználásnál van. Ha a mindenki számára világos 1000 km összehasonlítási alapot vesszük figyelembe, akkor az összes életciklus szakasz tekintetében a benzin üzemanyag jár magasabb környezeti hatással. Az összes hatáskategória tekintetében a globális felmelegedésre való hatásnál vannak kimagasló értékek, ami magyarázatát a használat során kibocsátott szén-dioxidok mennyiségénél találjuk. 9. Köszönetnyilvánítás: Sára Balázs a FEBE-ECOLOGIC részérıl végezte a munka, majd a tanulmány szakmai felülvizsgálatát. Az eredmények megbízhatóságáért a felülvizsgálat az ISO 14040-44 szabvány elıírásainak figyelembevételével történt. Köszönet jó meglátásaiért és részletes bírálatáért.