Wpływ systemów rozlewniczych na środowisko: Lekcje z cyklu życia
22 Aug 2022
Aby umożliwić ewolucję produktów zgodnie z celami klimatycznymi i zapewnić producentom dane na temat zrównoważonego rozwoju, GEA generuje sprawdzone dane liczbowe dotyczące wpływu swoich urządzeń na środowisko, przeprowadzając tzw. oceny cyklu życia produktu (LCA). Następnym krokiem będzie włączenie LCA do procesu projektowania wszystkich nowych produktów w celu optymalizacji zarówno zrównoważonego rozwoju, jak i przejrzystości dla klientów. GEA była jedną z pierwszych firm w branży, która przeprowadziła LCA dla systemu rozlewania napojów.
W drodze do osiągnięcia celu klimatycznego w postaci emisji na poziomie zerowym netto do 2040 roku GEA będzie koncentrować się na redukcji emisji zakresu 3 w całym łańcuchu wartości, ponieważ stanowią one największą część jej emisji równoważnika dwutlenku węgla (CO2e). W pierwszym kroku GEA planuje zredukować emisje zakresu 3 o 18% do 2030 roku w stosunku do poziomu z 2019 roku. Kluczem do tego będzie zmniejszenie śladu węglowego jej urządzeń w fazie użytkowania. Dotyczy to etapów projektowania i produkcji jako całości, które dzięki dzisiejszym technologiom i przyszłym innowacjom istotnie przyczyniają się do osiągnięcia emisji na poziomie zerowym netto. Jeśli uda nam się stale poprawiać wydajność operacyjną sprzętu, pomoże to klientom oszczędzać energię cieplną, elektryczną oraz inne zasoby.
Pierwszym krokiem na tej drodze jest zapewnienie przejrzystości: „Obserwujemy rosnącą liczbę zapytań ze strony klientów o szczegółowe informacje dotyczące wpływu urządzeń GEA na środowisko — nie tylko w fazie użytkowania, ale w całym okresie eksploatacji produktu” — mówi Donato De Dominicis, starszy wiceprezes oddziału GEA ds. technologii napełniania i pakowania z siedzibą w Sala Baganza we Włoszech. W maju 2021 roku GEA zainicjowała współpracę z Uniwersytetem w Parmie jako pierwszy dostawca systemów napełniania. Celem było dostarczenie klientom danych o zużyciu zasobów dla dwóch najważniejszych sterylnych systemów napełniania firmy GEA oraz skokowe przyspieszenie postępu w kierunku ambitnych celów klimatycznych firmy GEA. „Chcieliśmy dokładnie przeanalizować liczby, aby dogłębnie zrozumieć oddziaływanie naszych systemów napełniania. To właśnie LCA stanowi najbardziej wszechstronną metodę pomiaru wpływu na środowisko” — mówi Paolo Abelli, dyrektor działu prac badawczo-rozwojowych w oddziale GEA ds. technologii napełniania i pakowania. Oczywiście przeprowadzenie LCA zgodnie z wiodącymi międzynarodowymi standardami to nie lada wyczyn. Zrobienie tego dobrze oznacza ścisłe przestrzeganie norm serii ISO 14040, jak również zasad specyficznych dla każdej branży i rodzaju urządzenia. „LCA opiera się na wysoce biurokratycznym procesie, można go nazwać nauką samą w sobie, dlatego GEA szukała zewnętrznej fachowej wiedzy, aby rozpocząć pracę” — dodaje Abelli.
Dr Nadine Sterley, główny specjalista ds. zrównoważonego rozwoju w GEA
„LCA jest potężnym narzędziem do identyfikacji punktów zapalnych w zakresie oddziaływania, ustalania priorytetów w zakresie poprawy zrównoważonego rozwoju w naszym procesie projektowania oraz zwiększania przejrzystości dla klientów”. Dr Nadine Sterley, główny specjalista ds. zrównoważonego rozwoju w GEA
Dr Nadine Sterley, główny specjalista ds. zrównoważonego rozwoju w GEA
Poznawanie tajników LCA z CIPACK
GEA zwróciła się do Międzywydziałowego Centrum ds. Technologii Pakowania Uniwersytetu w Parmie (CIPACK), które specjalizuje się w badaniach podstawowych i stosowanych w dziedzinie pakowania i butelkowania, szczególnie w zastosowaniach farmaceutycznych i spożywczych. Barbara Bricoli, kierownik innowacji w pracach badawczo-rozwojowych z oddziału GEA ds. technologii napełniania i pakowania, wyjaśnia: „Uniwersytet w Parmie wspierał nas w zakresie modalności gromadzenia danych zgodnie z zasadami kategorii produktów (PCR) „napoje i napełnianie” oraz zasadami wprowadzania danych do oprogramowania”. W zakresie LCA naukowcy z Parmy pracowali z jednym z wiodących programów do oceny oddziaływania, który jest zgodny z formularzem sprawozdawczym dla środowiskowej deklaracji produktu (EPD).
W ramach LCA oceniono dwa główne systemy GEA do sterylnego napełniania z wydmuchiwaniem: ABF 2.0, ze sterylizacją preformy na sucho oraz ECOSpin2 Zero ze sterylizacją butelki na mokro. „Są to duże, złożone maszyny z wieloma modułami, w tym wydmuchiwarkami, napełniarkami, piecami i wieloma innymi komponentami” — wyjaśnia Bricoli. „Podczas oceny LCA rozpatrzono każdy z nich osobno i obliczono dane dotyczące zużycia zasobów dla każdej części, co złożyło się na precyzyjną analizę całościową”.
Punkt wyjścia: zużycie energii i surowców w fazie użytkowania
Zakres LCA obejmował trzy główne fazy cyklu życia produktu dla każdej jednostki:
- Produkcję urządzenia (w tym wydobycie surowców)
- Fazę użytkowania (zużycie podczas pracy, cykli czyszczenia i sterylizacji)
- Ostateczną utylizację (po 15-letnim okresie eksploatacji)
Dla każdego z tych etapów ocena LCA określiła wpływ maszyn na środowisko w siedmiu różnych kategoriach oddziaływania1:
- Zakwaszenie: zakwaszenie wody, gleby i powietrza jest spowodowane substancjami zakwaszającymi takimi jak kwas azotowy, kwas siarkowy, dwutlenek siarki, chlorowodór, kwas siarkowy, wodór, kwas fosforowy itp. — stosowana miara to kg równoważnika SO2.
- Eutrofizacja: termin ten wskazuje nadmierny rozwój organizmów roślinnych, które modyfikują równowagę ekologiczną środowiska wodnego — stosowana miara to kg PO4.
- Globalne ocieplenie: wzrost średniej temperatury na Ziemi spowodowany działalnością człowieka polegającą na uwalnianiu do atmosfery gazów cieplarnianych takich jak CO2. Gazy te, gdy pozostaną uwięzione w najniższej warstwie atmosfery, stanowią barierę dla promieniowania słonecznego odbitego od powierzchni Ziemi, którego energia zamieniana jest na ciepło. Powoduje to wzrost średniej globalnej temperatury, a stosowana miara to kg CO2e.
- Utlenianie fotochemiczne: za to zjawisko odpowiedzialne są tlenki azotu i węglowodory, które pod wpływem reakcji fotochemicznych wywołanych promieniami słonecznymi prowadzą do utleniania tlenku azotu (NO), który staje się azotem (NO2), oraz powstawania ozonu (O3) i innych związków chemicznych o toksycznym działaniu na ekosystem i zdrowie człowieka — stosowana miara to kg NMVOC (niemetanowe lotne związki organiczne).
- Zubożenie abiotyczne w zakresie pierwiastków: kategoria ta odnosi się do wyczerpania pierwiastków takich jak metale, a jednostką miary jest kg ekwiwalentu antymonu (Sb).
- Zubożenie abiotyczne w zakresie paliw kopalnych: wyczerpanie paliw kopalnych wyrażane w MJ.
- Niedobór wody: w równoważniku m3.
- Zubożenie warstwy ozonowej: przerzedzenie warstwy ozonowej; choć ta kategoria oddziaływania jest opcjonalna, to została uwzględniona w analizie — stosowana miara to kg równoważnika CFC-11.
„Dostarczyliśmy dane pierwotne do badania, w tym analizę wszystkich komponentów i materiałów urządzeń, a także dane dotyczące zużycia zasobów w fazie użytkowania” — wyjaśnia Bricoli. „Oddziaływanie urządzeń wycofanych z eksploatacji zostało obliczone na podstawie scenariusza utylizacji z wykorzystaniem europejskich danych w tym zakresie”.
W wyniku LCA stwierdzono, że średnio 95% oddziaływania urządzeń na środowisko we wszystkich kategoriach wynika z poboru zasobów w fazie użytkowania. Tylko w jednej kategorii oddziaływania — abiotyczne zubożenie pierwiastków — faza wydobycia surowców i produkcji miała w 46% wpływ większy niż kilka punktów procentowych. „Biorąc pod uwagę dużą ilość stali wykorzystywanej do produkcji urządzeń, nieco zaskakujący był wniosek, że materiały stosowane w produkcji mają średnio wpływ mniejszy niż 4%” — mówi Bricoli. „To sprawia, że ocena fazy użytkowania jest tym bardziej interesująca, ponieważ jest to wyraźnie miejsce, w którym wraz z klientami będziemy mieć największą możliwość zmniejszenia wpływu naszych urządzeń do napełniania na środowisko w przyszłości”.
Średnio 95% wpływu maszyn na środowisko we wszystkich kategoriach oddziaływania wynika ze zużycia energii i zasobów w fazie użytkowania. Wgląd w ocenę LCA przeprowadzoną przez oddział GEA ds. technologii napełniania i pakowania
Wgląd w ocenę LCA przeprowadzoną przez oddział GEA ds. technologii napełniania i pakowania
Zmiany techniczne pozwalają zredukować CO2e o 30%
Wnikając głębiej w fazę użytkowania, badanie wykazało, że — w prawie wszystkich kategoriach oddziaływania — trzy formy zużycia zasobów miały największy wpływ: energia elektryczna, para technologiczna i sprężone powietrze. Jeśli chodzi o globalne ocieplenie, to tylko te trzy zasoby odpowiadają za 76% całkowitej emisji CO2e przez ABF 2.0. „Biorąc pod uwagę koncentrację GEA na emisji zakresu 3, to emisja CO2e jest naszym priorytetowym obszarem działania — a wyniki LCA dostarczają całkiem jasnego planu, jak najskuteczniej czynić postępy” — mówi Bricoli.
W pierwszym etapie ocena LCA pomogła firmie GEA określić i wdrożyć trzy szybkie rozwiązania w celu dalszej redukcji oddziaływania jej systemów napełniania na klimat.
- Poprzez odzyskanie dodatkowego kondensatu obniżono zapotrzebowanie na parę technologiczną w fazie użytkowania, zmniejszając tym samym zużycie energii elektrycznej w procesie ogrzewania.
- Poprzez recyrkulację powietrza z wydmuchiwarki jeszcze bardziej zmniejszono zapotrzebowanie na sprężone powietrze i energię elektryczną.
- Klienci mogą teraz zdecydować się na zastosowanie mikrofiltracji zamiast UHT do produkcji sterylnej wody, co ponownie zmniejsza zużycie energii elektrycznej potrzebnej do ogrzewania wody w urządzeniu.
„W sumie te trzy działania skutkują redukcją emisji CO2 o 30% w fazie użytkowania maszyny” — mówi Paolo Abelli. „Niektórzy klienci nadal będą preferować wygodę UHT nad mikrofiltracją, ale ważna jest tutaj przejrzystość, którą osiągamy dzięki LCA — i to, że nasi klienci są teraz w stanie podejmować decyzje w oparciu o autentyczne dane liczbowe”.
Dla zespołu badawczo-rozwojowego w GEA jasność zapewniona przez LCA przyspieszyła dalszy rozwój projektowanych urządzeń.
„Obecnie badamy dodatkowe sposoby odzyskiwania energii, np. z pieca wydmuchiwarki lub innych procesów grzewczych. A do tego zainicjowaliśmy współpracę z innymi oddziałami GEA w celu dalszego zwiększenia odzysku energii elektrycznej w naszym systemie. Konkretne liczby, które uzyskaliśmy dzięki LCA, naprawdę pomagają ukierunkować i dopasować tę współpracę w ramach GEA”.
„Ta pierwsza ocena LCA pozwoliła nam wprowadzić konkretne korekty do dwóch systemów napełniania, aby osiągnąć znaczącą poprawę w zakresie emisji CO2e, ale to tak naprawdę dopiero początek” — Barbara Bricoli, kierownik innowacji w pracach badawczo-rozwojowych z oddziału GEA ds. technologii napełniania i pakowania
Barbara Bricoli, kierownik innowacji w pracach badawczo-rozwojowych z oddziału GEA ds. technologii napełniania i pakowania
Nauczyć człowieka łowić ryby
W wyniku pierwszej współpracy z Uniwersytetem w Parmie GEA uzyskała teraz narzędzia i know-how do przeprowadzenia dodatkowych ocen LCA dla innych produktów w swojej ofercie. „Ze wszystkich stron — od konsumentów końcowych, klientów GEA, dostawców i oczywiście wewnątrz firmy GEA — rośnie zainteresowanie możliwością ilościowego określenia wpływu procesów produkcyjnych i produktów końcowych na środowisko, abyśmy wszyscy mogli podejmować świadome decyzje o tym, co kupić lub, w naszym przypadku, jak zaprojektować najbardziej wydajne i zrównoważone urządzenia” — mówi Jannik Desel, kierownik projektu ds. zrównoważonego rozwoju w GEA. „Do tej pory byliśmy w stanie przedstawić przybliżone szacunki dotyczące wpływu naszych maszyn na środowisko, ale możliwość realizowania LCA pozwoli nam osiągnąć znacznie bardziej szczegółową analizę i zdobyć precyzyjne dane dotyczące naszych maszyn, na podstawie których można podejmować działania”.
Narzędzie obecnie wykorzystywane przez Desela zapewnia graficzny przegląd emisji dla danego produktu, aby szybko zidentyfikować czynniki najbardziej przyczyniające się do globalnego ocieplenia — wśród innych kategorii oddziaływania — i nadać priorytet krokom mającym na celu poprawę wydajności środowiskowej. Ale podobnie jak jego koleżanka Barbara Bricoli z działu prac badawczo-rozwojowych, od razu zaznacza, że to dopiero początek. „Jeśli chodzi o uzyskanie jasnego i dokładnego obrazu oddziaływań środowiskowych po stronie dostawców, sprawy są w powijakach” — mówi Desel. „Do tej pory polegaliśmy w dużej mierze na średnich branżowych, ale chcemy szybko to udoskonalić”.
GEA zainicjowała współpracę z dostawcami w celu głębszego przeanalizowania emisji CO2 przez ich urządzenia i odkryła, że możliwość przeprowadzania LCA pomaga w kierowaniu tym procesem”. „Firmy w całym łańcuchu dostaw zaczynają podejmować działania w celu zrozumienia i zmniejszenia oddziaływania na środowisko, ale widać również, że jest to nowy obszar przedsięwzięć, więc istnieje pewien brak doświadczenia i jasności, jak się za to zabrać” — mówi Desel.
„Możliwość przeprowadzania ocen LCA pozwala nam przejąć inicjatywę w rozmowach z klientami lub dostawcami i pomóc w kierowaniu tym wspólnym procesem tworzenia produktów o mniejszym wpływie na środowisko w całym cyklu życia”. Jannik Desel, kierownik projektu ds. zrównoważonego rozwoju w GEA
Jannik Desel, kierownik projektu ds. zrównoważonego rozwoju w GEA
LCA staje się integralną częścią procesu projektowania w GEA
Desel, pod kierownictwem Nadine Sterley, głównego eksperta ds. zrównoważonego rozwoju w GEA, przewodzi teraz wysiłkom firmy GEA w kierunku stworzenia wewnętrznych kompetencji w zakresie LCA, tak aby GEA mogła włączyć analizy wpływu cyklu życia do procesu rozwoju każdego produktu. „Nasi koledzy z Włoch zasługują na uznanie za zrobienie pierwszego dużego kroku w kierunku utworzenia zdolności w zakresie LCA tutaj w GEA” — mówi Sterley. „Jak pokazują wyniki, LCA jest potężnym narzędziem do identyfikacji punktów zapalnych w zakresie śladu, ustalania priorytetów w zakresie poprawy zrównoważonego rozwoju w naszym procesie projektowania oraz zwiększania przejrzystości dla klientów”.
