Trang 1 LUậN VĂN THạC Sĩ Kỹ THUậT NGHIÊN CứU Lý THUYếT Và ứNG DụNG CHU TRìNH VòNG ĐờI Để NHậN DạNG TIềM NĂNG Sử DụNG Trang 2 --- --- -- --lời cam đoan Trang 3 Trớc hết tôi xin bày t
Tổng quan
Năng lượng là nhu cầu thiết yếu cho mọi nền công nghiệp, nhưng nguồn cung nhiên liệu hóa thạch lại có hạn và việc đốt cháy chúng gây ra khí nhà kính cùng ô nhiễm môi trường Do đó, năng lượng tái tạo và năng lượng hạt nhân trở thành những nguồn năng lượng thay thế tiềm năng cho nhiên liệu hóa thạch trong dài hạn.
Các nguồn tài nguyên tái tạo được đánh giá cao vì chúng cung cấp năng lượng vô tận và thân thiện với môi trường Việc sử dụng năng lượng tái tạo phát thải khí nhà kính rất thấp, gần như không đáng kể Các nguồn năng lượng tái tạo bao gồm sinh khối, gió, sóng, thủy triều, địa nhiệt và năng lượng mặt trời Trong số đó, sinh khối được coi là lựa chọn hấp dẫn nhất cho tương lai gần, với tiềm năng trở thành nguồn năng lượng không phát thải CO2 Để xác định và đánh giá các tiềm năng của các nguồn năng lượng mới, cần thực hiện các đánh giá vòng đời kết hợp với phân tích kinh tế kỹ thuật và môi trường.
Mục tiêu đề tài
Luận văn này nhằm nghiên cứu và nhận dạng các công nghệ năng lượng bền vững, với mục tiêu thúc đẩy sự phát triển bền vững trong thời gian trung hạn và dài hạn Để đạt được điều này, luận văn đề ra ba mục tiêu cụ thể.
• Nghiên cứu đánh giá vòng đời (LCA) của một quá trình sản xuất sản phẩm có sử dụng năng lợng
Ứng dụng phương pháp đánh giá vòng đời (LCA) giúp so sánh và lựa chọn công nghệ dựa trên tiêu chí hiệu quả năng lượng và bảo vệ môi trường, từ đó tối ưu
• Xác định tiềm năng sử dụng nhiên liệu sinh khối để sản xuất năng lợng ở Việt nam theo quan điểm LCA.
Giớ i h ạn nghiên cứu
Việc thực hiện và triển khai thực hiện các nội dung-mục tiêu của đề tài đợc giới hạn trong các điều kiện sau đây:
• Trong việc đánh giá LCA của các công nghệ sản xuất điện năng, chu trình vòng đời của công nghệ chỉ bao gồm 3 khâu: Khai thác - Vận tải -
Trong việc khai thác tiềm năng nhiên liệu sinh khối tại Việt Nam, có hai phương án chính được xem xét Phương án cơ sở là sản xuất điện năng với công suất 50KWe bằng động cơ đốt trong sử dụng xăng Trong khi đó, phương án thay thế nhằm cung cấp điện cho các hộ gia đình không nối lưới là sản xuất điện năng 50KWe từ hệ thống khí hóa sinh khối kết hợp với động cơ đốt trong và máy phát điện.
Các hệ số phát thải cho từng khâu được lấy từ các nguồn đáng tin cậy như chương trình môi trường của Liên Hợp Quốc (UNEP), Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA) và các số liệu thống kê của Việt Nam.
• Khí nhà kính phát thải trong toàn bộ vòng đời đợc xét là khí CO2
Luận văn bao gồm 5 chương, bắt đầu với chương 1, trình bày cơ sở, mục tiêu và giới hạn của đề tài nghiên cứu Chương 2 giới thiệu mô hình lý thuyết về chu trình vòng đời và giả định liên quan đến kiểm kê phát thải Tiếp theo, chương 3 đề cập đến các phương pháp so sánh công nghệ năng lượng thông qua mô hình chu trình vòng đời cho các hệ thống thiết bị năng lượng Chương 4 phân tích tiềm năng sử dụng năng lượng sinh khối tại Việt Nam để sản xuất năng lượng Cuối cùng, chương 5 tóm tắt các kết luận từ nghiên cứu và đề xuất hướng nghiên cứu tiếp theo.
Chơng 2 Mô hình lý thuyết - Đánh giá chu trình vòng đời (LCA) 2.1 Khái niệm LCA
Mặc dù đánh giá và nghiên cứu vòng đời (LCA) đã được thực hiện trong 30 năm qua, vẫn chưa có phương pháp chuẩn nào để giải thích các bước thực hiện của LCA Vấn đề môi trường ngày càng được xã hội chú trọng, với nhận thức về tác động tiêu cực của việc tiêu thụ sản phẩm và dịch vụ đến nguồn tài nguyên thiên nhiên và chất lượng môi trường Những tác động này xảy ra trong tất cả các giai đoạn vòng đời sản phẩm, từ thu thập nguyên liệu thô đến tiêu thụ và quản lý chất thải Đánh giá vòng đời giúp đo lường các ảnh hưởng môi trường liên quan đến sản xuất và tiêu thụ sản phẩm, từ nguyên liệu đầu vào đến việc thải bỏ Công cụ này không chỉ nhận diện và ước lượng cơ hội giảm thiểu ảnh hưởng môi trường mà còn mô tả chi tiết về sản phẩm, quy trình sản xuất, đóng gói và năng lượng liên quan LCA có ứng dụng chính trong việc nhận diện tất cả các ảnh hưởng môi trường từ đầu nguồn đến cuối nguồn, hỗ trợ quản lý sản xuất và hoạch định chính sách bảo vệ môi trường hiệu quả.
Đường biên của một chu trình vòng đời xác định các bước chính trong vòng đời sản phẩm hoặc dịch vụ, dựa trên thông tin và số liệu liên quan đến việc sử dụng và tiêu thụ nguyên liệu thô cũng như nguyên liệu trung gian.
Chu trình vòng đời thường bao gồm bốn giai đoạn chính: thu thập nguyên liệu, sản xuất, sử dụng/tái sử dụng, và bảo dưỡng, tái sinh cũng như quản lý chất thải Những giai đoạn này được thể hiện rõ trong hình 2.1.
Hình 2.1 Các giai đoạn chính của 1 chu trình vòng đời tái sinh/quản lý chất thải bảo dỡng Đờng biên hệ thống
Các chất thải khác phÈm phô Các sản sử dụng/tái sử dung Chất thải rắn
Thu thập nguyên liệu Chất thải khí §Çu ra Đầu vào
Các giai đoạn vòng đời
Do đó, một vòng đời bao gồm 4 giai đoạn chính: a Giai đoạn thu thập nguyên liệu
Giai đoạn khai thác bao gồm tất cả các hoạt động cần thiết để thu thập hoặc khai thác năng lượng và nguyên liệu từ lòng đất, bao gồm việc vận chuyển nguyên liệu đến nơi sản xuất vật liệu, nhưng không bao gồm các hoạt động xử lý vật liệu Giai đoạn sản xuất bao gồm ba loại hoạt động chính.
Quy trình chế biến nguyên liệu bao gồm các hoạt động cần thiết để biến đổi chúng thành dạng có thể sử dụng cho sản xuất hoặc đóng gói sản phẩm đặc biệt Trong giai đoạn này, cần lưu ý đến sản phẩm từ các loại vật liệu, hóa chất trung gian và việc vận chuyển các vật liệu này.
Quy trình sản xuất bao gồm các bước xử lý, sử dụng nguyên liệu và chế tạo vật liệu để tạo ra sản phẩm Sau đó, sản phẩm sẽ được điền đầy, đóng gói và phân phối đến tay người tiêu dùng.
Quá trình chuẩn bị sản phẩm hoàn thiện để chất hàng lên tàu hoặc các phương tiện vận tải khác và vận chuyển đến các địa điểm bán lẻ là một bước quan trọng Giai đoạn này bao gồm sử dụng, tái sử dụng và bảo dưỡng sản phẩm để đảm bảo hiệu quả và độ bền trong suốt quá trình tiêu thụ.
Giai đoạn này diễn ra sau khi sản phẩm và vật liệu đã được phân phối, bao gồm các hoạt động sử dụng sản phẩm cuối cùng, bảo trì và tái sử dụng nhằm kéo dài tuổi thọ sản phẩm Đồng thời, giai đoạn quản lý chất thải và tái sinh cũng rất quan trọng trong việc tối ưu hóa vòng đời sản phẩm.
Giai đoạn này bắt đầu khi sản phẩm và vật liệu đã được sử dụng theo mục đích và yêu cầu, bao gồm cả quá trình tái sinh và quản lý chất thải.
Mỗi giai đoạn trong vòng đời của sản phẩm hay vật liệu đều có thể được phân loại thành các bước cụ thể Những bước này được coi là các hệ thống con trong tổng thể quy trình sản xuất và tiêu thụ sản phẩm.
Việc phân tích các bước nhặt là những hệ thống con trong vòng đời giúp chúng ta dễ dàng thu thập dữ liệu toàn diện nhằm đánh giá hiệu quả của toàn bộ hệ thống.
2.2 Mô tả chi tiết các giai đoạn chính của một vòng đời sản phẩm
2.2.1 Khai thác thu thập nguyên liệu thô
Khái niệm LCA
Khái niệm vòng đời
Mặc dù đánh giá vòng đời (LCA) đã được nghiên cứu trong 30 năm qua, vẫn chưa có phương pháp chuẩn nào để thực hiện Trong thời gian này, vấn đề môi trường đã thu hút sự quan tâm lớn từ xã hội, với nhận thức ngày càng cao về tác động tiêu cực của việc tiêu thụ sản phẩm và dịch vụ đến tài nguyên thiên nhiên và chất lượng môi trường Những ảnh hưởng này xảy ra ở tất cả các giai đoạn của vòng đời sản phẩm, từ thu thập nguyên liệu thô đến tiêu thụ và quản lý chất thải Đánh giá vòng đời là công cụ kỹ thuật hữu ích để xác định và giảm thiểu các tác động môi trường, đồng thời mô tả chi tiết về sản phẩm, quy trình sản xuất và các hoạt động liên quan LCA cũng giúp ước lượng ảnh hưởng của các phương án quản lý nhằm tạo ra hệ thống bền vững, từ đó hỗ trợ quản lý sản xuất và xây dựng chính sách bảo vệ môi trường hiệu quả.
Khái niệm đờng biên của một chu trình vòng đời
Đường biên trong chu trình vòng đời xác định các bước quan trọng của sản phẩm hoặc dịch vụ, dựa trên thông tin và số liệu liên quan đến việc sử dụng cũng như tiêu thụ nguyên liệu thô và nguyên liệu trung gian.
Chu trình vòng đời bao gồm 4 giai đoạn chính: thu thập nguyên liệu, sản xuất, sử dụng/tái sử dụng, và bảo dưỡng/tái sinh/quản lý chất thải, như được thể hiện trong hình 2.1.
Hình 2.1 Các giai đoạn chính của 1 chu trình vòng đời tái sinh/quản lý chất thải bảo dỡng Đờng biên hệ thống
Các chất thải khác phÈm phô Các sản sử dụng/tái sử dung Chất thải rắn
Thu thập nguyên liệu Chất thải khí §Çu ra Đầu vào
Các giai đoạn vòng đời
Do đó, một vòng đời bao gồm 4 giai đoạn chính: a Giai đoạn thu thập nguyên liệu
Giai đoạn thu thập năng lượng và nguyên liệu từ lòng đất bao gồm tất cả các hoạt động cần thiết để khai thác và vận chuyển nguyên liệu đến nơi sản xuất, nhưng không bao gồm xử lý vật liệu Giai đoạn sản xuất bao gồm ba loại hoạt động chính.
Quá trình xử lý nguyên liệu bao gồm các hoạt động cần thiết để biến chúng thành dạng có thể sử dụng cho việc chế tạo sản phẩm đặc biệt hoặc đóng gói Trong giai đoạn này, cần chú ý đến sản phẩm từ các loại vật liệu, hóa chất trung gian và việc vận chuyển các vật liệu trung gian.
Quy trình sản xuất bao gồm các bước xử lý, sử dụng nguyên liệu và chế tạo vật liệu để tạo ra sản phẩm Trước khi hoàn thiện, sản phẩm sẽ được điền đầy, đóng gói và phân phối đến tay người tiêu dùng.
Quá trình chuẩn bị sản phẩm hoàn thiện để chất hàng lên tàu hoặc các phương tiện vận tải khác là bước quan trọng trong chuỗi cung ứng, giúp vận chuyển
Giai đoạn này diễn ra sau khi sản phẩm và vật liệu được phân phối, bao gồm các hoạt động sử dụng sản phẩm cuối cùng, bảo trì và tái sử dụng nhằm kéo dài tuổi thọ sản phẩm Đồng thời, giai đoạn này cũng liên quan đến quản lý chất thải và tái sinh sản phẩm.
Giai đoạn này diễn ra sau khi sản phẩm và vật liệu đã được sử dụng theo đúng mục đích và yêu cầu, bao gồm cả quy trình tái sinh và quản lý chất thải.
Việc phân tích các bước nhánh trong vòng đời giúp chúng ta thu thập dữ liệu một cách hiệu quả, từ đó đánh giá tổng thể toàn bộ hệ thống.
Mô tả chi tiết các giai đoạn chính của một vòng đời sản phẩm
Khai thác thu thập nguyên liệu thô
Công việc khai thác nguyên liệu bao gồm tất cả các hoạt động cần thiết để thu thập năng lượng hoặc nguyên liệu từ lòng đất Giai đoạn này bao gồm việc vận chuyển nguyên liệu tới nơi sản xuất vật liệu, nhưng không bao gồm các hoạt động xử lý vật liệu.
Nguyên liệu đầu vào cho mỗi hệ thống bao gồm các nguyên liệu thô, được khai thác từ lòng đất nhưng chưa qua quá trình lọc và xử lý hóa học.
Vòng đời của sản phẩm bắt đầu từ việc thu thập nguyên liệu thô và nguồn năng lượng, như khai thác dầu thô, khí tự nhiên, than và uranium Những nguyên liệu này cần được khai thác từ các giếng khoan và mỏ trước khi được xử lý thành nhiên liệu sử dụng được Tất cả các hoạt động này thuộc giai đoạn thu thập nguyên liệu thô trong quy trình sản xuất.
Các đường biên của hệ thống con thu thập nguyên liệu thô bao gồm tất cả các quá trình liên quan đến việc thu thập nguyên liệu tự nhiên từ lòng đất và bề mặt trái đất Quá trình này không chỉ bao gồm việc thu thập nguyên liệu thô như năng lượng và nước đã qua sử dụng, mà còn liên quan đến các phát thải ra môi trường Hơn nữa, các tác động từ việc khai thác và thu thập nguyên liệu thô, như việc thay đổi sử dụng đất, cũng cần được xem xét Cuối cùng, vận chuyển nguyên liệu thô đến các điểm lọc và xử lý là một phần quan trọng trong hệ thống con này.
Quá trình sản xuất và sử dụng xà phòng là một ví dụ điển hình về chu trình vòng đời, bao gồm các bước chuẩn bị đất, hạt giống, và thu hoạch Quy trình này bắt đầu từ việc khai thác nguyên liệu thô như mỡ động vật và các sản phẩm thực vật, sau đó sản xuất ra xà phòng Xà phòng được bán lẻ cho người tiêu dùng, đồng thời quản lý chất thải sau sử dụng cũng rất quan trọng Sản phẩm cuối cùng có thể bao gồm các hợp chất như natri hydroxide và các muối khác, cùng với việc xử lý chất thải để đảm bảo môi trường bền vững.
Hình số 2.2 mô tả quy trình sản xuất và sử dụng xà phòng bánh dựa trên vòng đời của sản phẩm Các khu vực gạch chéo thể hiện các hệ thống con trong giai đoạn thu thập nguyên liệu thô, bao gồm trồng trọt, thu hoạch và xử lý thức ăn gia súc, ngũ cốc và cỏ; khai thác muối, cũng như thu hoạch rừng nguyên sinh và rừng trồng Giai đoạn này cũng đề cập đến việc sử dụng năng lượng và nước trong quá trình thu thập nguyên liệu Đồng thời, các chất thải ra môi trường và phế thải từ các hoạt động thu thập nguyên liệu thô cũng được xem xét.
Trong quá trình sản xuất mỡ động vật, hydroxit natri và giấy đóng gói xà phòng, việc thu thập nguyên liệu thô là bước đầu tiên quan trọng Nhiên liệu, hóa chất và phụ gia là những thành phần thiết yếu trong phân tích nguyên liệu thô Đặc biệt, phân bón và thuốc trừ sâu đóng vai trò quan trọng trong việc chăm sóc thức ăn gia súc và ngũ cốc, từ đó cung cấp nguyên liệu cho sản xuất mỡ động vật Do đó, năng lượng và khí thải từ sản xuất phân bón và thuốc trừ sâu cần được xem xét, bao gồm cả các bước khai thác dầu thô để thu được nguyên liệu.
Theo đánh giá truyền thống, nguyên liệu chiếm dưới 1% trọng lượng của hệ thống thường bị xem nhẹ vì đóng góp của chúng vào tổng phát thải cũng dưới 1% Tiêu chuẩn này dựa trên nhiều năm nghiên cứu môi trường mà không có cơ sở thống kê hay kỹ thuật Hệ quả là, các nguyên liệu độc hại có thể bị bỏ qua trong phân tích, mặc dù chúng có thể gây ra tác động tiêu cực đến môi trường Do đó, cần thực hiện kiểm tra hệ thống và các phép loại trừ để hiểu rõ hơn về quy tắc “ít hơn 1%” liên quan đến nguyên liệu độc hại.
Trong thực tiễn, để đánh giá toàn bộ hệ thống, cần thực hiện phân tích độ nhạy cho từng khâu riêng biệt Nếu nguyên liệu hay hóa chất đóng vai trò quan trọng trong hệ thống, phân tích cần nhận diện rõ ràng tất cả các sản phẩm liên quan đến việc thu thập nguyên liệu thô để sản xuất Bên cạnh đó, các quy ước và giả định riêng cũng cần được xem xét kỹ lưỡng.
Phân tích một nguyên liệu hay sản phẩm thường bắt đầu từ việc thu thập dữ liệu về nguyên liệu thô Chẳng hạn, quá trình sản xuất giấy để đóng gói xà phòng bắt đầu từ việc khai thác muối và thu hoạch cây, vì những nguyên liệu này là thiết yếu cho sản xuất giấy Dưới đây là các giả thiết liên quan đến việc thu thập nguyên liệu thô.
Việc thu thập nguyên liệu thô và năng lượng gây ra sự xáo trộn môi trường, ảnh hưởng đến hệ sinh thái qua các hoạt động như thu hoạch cây, khai khoáng, canh tác nông nghiệp và khoan dầu khí Để thực hiện phân tích vòng đời (LCA), các yêu cầu về nguồn tài nguyên cần được thống kê, bao gồm các tác động từ thuốc trừ sâu trong nông nghiệp, sản phẩm nước biển từ giếng khoan, và chất thải lỏng từ nguồn cung cấp động vật Tuy nhiên, nhiều hậu quả khác như xói mòn đất, phá vỡ lưu vực sông, ô nhiễm nhiệt và sự phá hủy môi trường sống thường không thể định lượng chính xác.
Các nhiên liệu truyền thống như xăng, dầu, khí tự nhiên và than thường được sử dụng làm nguyên liệu thô, ví dụ như dầu thô và khí tự nhiên là nguyên liệu cho sản phẩm nhựa Khi các nhiên liệu này được sử dụng dưới dạng nguyên liệu thô, chúng mang lại giá trị năng lượng vốn có, tương đương với nhiệt trị của quá trình đốt cháy nguyên liệu.
Để đảm bảo rằng tất cả các nguồn năng lượng được tính toán hợp lý trong phân tích đánh giá, cần nhận diện rõ các loại nguồn năng lượng phi nhiên liệu nhằm xây dựng hệ thống năng lượng khép kín theo quan điểm nhiệt động học Mặc dù phân loại này không được báo cáo trong bảng tổng kết năng lượng, nhưng nó cho phép người kiểm tra tính toán tất cả các nguồn năng lượng đầu vào và đầu ra Ví dụ, nguyên liệu năng lượng vốn có như bã mía từ ngành công nghiệp đường và phế thải gỗ từ khai thác rừng không được xem xét là nhiên liệu.
• Các hoạt động khai thác 1
Lớp đất mặt, thường không được coi là chất gây ô nhiễm môi trường trong quá trình khai thác, được quay trở lại vị trí ban đầu thay vì bị chôn vùi Điều này giúp duy trì tính bền vững của môi trường và giảm thiểu tác động tiêu cực từ hoạt động khai thác.
• Thu thập xăng dầu và khí tự nhiên 1
• Các hoạt động đốn củi 1
Giai đoạn sản xuất
Giai đoạn thứ hai trong vòng đời sản phẩm là sản xuất, nơi các nguyên liệu thô được chuyển đổi thành sản phẩm cuối cùng để cung cấp cho người tiêu dùng Quá trình sản xuất được chia thành ba bước chính: đầu tiên là sản xuất nguyên liệu, tiếp theo là chế tạo sản phẩm, và cuối cùng là điền đầy, đóng gói và phân phối sản phẩm.
Mỗi giai đoạn này đợc trình bày chi tiết theo các mục dới đây: a Bớc sản xuất nguyên liệu
Bước đầu tiên trong sản xuất là sản xuất nguyên liệu, bao gồm tất cả các quá trình cần thiết để chuyển đổi nguyên liệu thô thành nguyên liệu trung gian cho sản phẩm cuối cùng Trong phân tích vòng đời sản xuất xà phòng bánh, giai đoạn này chỉ ra mọi hoạt động cần thiết để sản xuất mỡ động vật và hydroxit natri, từ đó tạo ra xà phòng bánh Tương tự, trong ngành sản xuất giấy đóng gói, bước này bao gồm tất cả các hoạt động chuyển đổi gỗ thành giấy.
• Các đờng biên hệ thống con
Để thiết lập các hệ thống con sản xuất nguyên liệu trung gian từ nguyên liệu thô hoặc nguyên liệu trung gian khác, cần xác định rõ các đường biên của chúng Bước này bao gồm việc xem xét năng lượng, nguyên liệu và nước đầu vào, cũng như các phát thải ra môi trường Vận chuyển nguyên liệu trung gian tới công trường sản xuất tiếp theo cũng nằm trong các đường biên này Ví dụ, quá trình chuyển đổi dầu thô thành chai nhựa đựng sữa yêu cầu ba hệ thống nhỏ: lọc dầu thô, sản xuất etylen và sản xuất polyetylen, mỗi hệ thống đều có các đường biên riêng để thu thập số liệu chính xác Mỗi hoạt động sản xuất nguyên liệu được coi là một hệ thống con trong hệ thống sản phẩm, với dữ liệu được thu thập và xử lý độc lập Phân tích nguyên liệu và năng lượng đầu vào, cùng với báo cáo các chất gây ô nhiễm nước, không khí và chất thải rắn, là cần thiết cho mỗi hệ thống nhỏ Cân bằng nguyên liệu và năng lượng phải được thực hiện cho từng hoạt động trong hệ thống.
• Các qui ớc và các giả định riêng
Tách các sản phẩm phụ
Các quá trình sản xuất, đặc biệt là các quá trình hóa học, thường tạo ra nhiều loại sản phẩm Trong hầu hết các trường hợp, chỉ một hoặc một vài sản phẩm sẽ được sử dụng trong hệ thống đang xem xét Do đó, việc tách biệt nguyên liệu và năng lượng đầu vào, cũng như các chất thải và chất gây ô nhiễm ở đầu ra, là cần thiết để phục vụ cho thị trường nguyên liệu đầu ra.
Nhiều quy trình sản xuất tạo ra phế thải, nhưng một phần nguyên liệu này có thể được tái sử dụng để giảm nhu cầu cung cấp nguyên liệu mới Điều này tạo ra một vòng lặp liên tục trong hệ thống sản xuất Chẳng hạn, trong sản xuất chai nhựa, bột polyetylen thừa từ khuôn gia nhiệt sẽ được thu hồi, nghiền lại và đưa vào khuôn ép Nhờ vậy, lượng bột polyetylen từ bên ngoài giảm, dẫn đến tiết kiệm năng lượng trong quá trình sản xuất.
Phế liệu từ quá trình sản xuất thường được bán như một vật liệu đầu vào cho các quy trình khác, được gọi là phế liệu công nghiệp Ví dụ, vỏ đậu và hạt từ hoạt động chế biến thực phẩm thường được sử dụng làm nguyên liệu thô cho thức ăn của động vật.
Trong quá trình sản xuất, một số phế liệu như chất thải rắn đô thị và các chất thải khác có thể phát sinh và được loại bỏ Những phế liệu này thường được xem là chất thải thuần túy từ quá trình sản xuất Bước tiếp theo là chế tạo sản phẩm từ những nguyên liệu này.
Bước thứ hai trong quy trình sản xuất là chế tạo sản phẩm, ví dụ như trong sản xuất xà phòng bánh Giai đoạn này bao gồm một hệ thống con với các quá trình như sản xuất axít béo từ mỡ động vật, chưng cất chân không, sản xuất xà phòng nguyên chất và làm khô xà phòng bánh.
• Các đờng biên hệ thống con
Bước chế tạo sản phẩm là giai đoạn quan trọng nhất trong quy trình sản xuất, cần chú trọng đến việc tiêu thụ năng lượng, vật liệu, nước đầu vào và các phát thải ra môi trường Hệ thống sản xuất sản phẩm cũng bao gồm việc vận chuyển sản phẩm đến các điểm đóng gói và phân phối.
• Các qui ớc và giả định riêng
Tơng tự nh các qui ớc và giả định chung áp dụng cho bớc sản xuất nguyên liệu
Một quá trình sản xuất thường tạo ra nhiều loại sản phẩm khác nhau, nhưng thường chỉ có một sản phẩm được đo lường một lần Do đó, việc tách biệt nguyên liệu, năng lượng đầu vào và chất thải ở đầu ra là cần thiết cho tất cả các sản phẩm đầu ra.
Trong quy trình sản xuất, phế liệu phát sinh từ nhiều giai đoạn sản xuất sản phẩm, do đó cần tách biệt nguồn sản phẩm với các chất thải Bước tiếp theo là đóng gói và phân phối sản phẩm.
Bước cuối cùng trong giai đoạn sản xuất là điền đầy, đóng gói và phân phối sản phẩm Giai đoạn này bao gồm tất cả các quy trình sản xuất và vận chuyển cần thiết để đóng gói sản phẩm và chuyển đến tay người tiêu dùng.
• Các đờng biên hệ thống con
Các bước trong hệ thống biên của quy trình đóng gói và phân phối sản phẩm bắt đầu từ việc điền đầy và đóng gói sản phẩm khi chúng đáp ứng đầy đủ các yêu cầu của người tiêu dùng Giai đoạn này cũng bao gồm việc phân phối sản phẩm đến tay người tiêu dùng.
Trong mỗi hoạt động hay hệ thống con, nguyên liệu đầu vào, năng lượng tiêu thụ, cùng với chất thải khí, chất thải dạng lỏng hoặc rắn vào nước đều là kết quả từ quá trình vận chuyển sản phẩm tiêu dùng từ nhà sản xuất, nhà phân phối đến đơn vị bán lẻ.
• Các qui ớc và giả định riêng
Điền đầy và đóng gói sản phẩm
Việc phân tích và so sánh quy trình đóng gói để vận chuyển 1000 viên vitamin cho thấy yêu cầu về năng lượng và phát thải trong sản xuất vitamin thường đồng nhất Tuy nhiên, các hệ thống đóng gói khác nhau có thể có yêu cầu về năng lượng và phát thải khác biệt, điều này cần được xem xét kỹ lưỡng để tối ưu hóa quy trình vận chuyển và giảm thiểu tác động môi trường.
Giai đoạn sử dụng/tái sử dụng/bảo dỡng
Giai đoạn thứ 3 của vòng đời sản phẩm là giai đoạn sử dụng, tái sử dụng và bảo dưỡng, bao gồm các hoạt động diễn ra sau khi sản phẩm hoàn thiện được phân phối đến tay người tiêu dùng Giai đoạn này kéo dài cho đến khi sản phẩm và nguyên liệu được tái sinh hoặc thải bỏ vào hệ thống quản lý chất thải.
• Các đờng biên hệ thống con
Vận chuyển sản phẩm đến tay người tiêu dùng là một phần của quá trình đóng gói và phân phối, không thuộc giai đoạn sử dụng, tái sử dụng hay bảo dưỡng Các hoạt động đóng gói và cung cấp sản phẩm theo yêu cầu của người tiêu dùng có thể được xem là thuộc giai đoạn sử dụng, tái sử dụng và bảo dưỡng Giai đoạn này kết thúc khi người tiêu dùng hoàn tất việc sử dụng sản phẩm và chuyển chúng đến hệ thống thu hồi để tái chế hoặc đến hệ thống quản lý chất thải.
• Các qui ớc và giả định riêng
Hoạt động của các hộ gia đình trong giai đoạn sử dụng, tái sử dụng và bảo dưỡng thường không tách rời khỏi các sản phẩm cụ thể Chẳng hạn, một hộ gia đình không chỉ sử dụng tủ lạnh để làm lạnh một sản phẩm duy nhất mà thường làm lạnh nhiều sản phẩm cùng lúc Do đó, việc đánh giá năng lượng và phát thải môi trường cần dựa trên tỷ lệ phần trăm khối lượng, công suất nhiệt, hoặc mức tiêu thụ của từng sản phẩm riêng lẻ.
Việc lựa chọn phân phối tỷ lệ cho sản phẩm tiêu dùng cần được xem xét kỹ lưỡng, vì điều này có thể ảnh hưởng lớn đến kết quả đánh giá tác động môi trường.
Giai đoạn tái sinh/quản lý chất thải
Giai đoạn thứ t và là giai đoạn cuối cùng của chu trình vòng đời của một sản phẩm là giai đoạn tái sinh/quản lý chất thải
• Các đờng biên hệ thống con
Các đường biên của hệ thống con trong tái sinh và quản lý chất thải bao gồm các phương pháp như tái sinh, phân ủ, và hai phương án quản lý chất thải là đốt thành tro và chôn lấp chất thải rắn, cùng với xử lý nước thải Trong giai đoạn này, có nhiều bước và hệ thống con liên quan, trong đó bao gồm năng lượng, nước đầu vào và các phát thải ra môi trường.
Việc thu gom và vận chuyển nguyên liệu bị vứt bỏ là một yếu tố quan trọng trong đánh giá vòng đời sản phẩm, mặc dù chúng thường được coi là thành phần thứ yếu Đánh giá vòng đời cần xem xét các số liệu liên quan đến việc xử lý vật liệu trong quá trình tái sinh và phân hủy, nhằm tối ưu hóa quản lý chất thải và phát triển bền vững.
• Các qui ớc và giả định riêng
Tái sinh là một phương pháp quan trọng nhằm giảm khối lượng chất thải rắn và giảm nhu cầu sản xuất nguyên liệu Kỹ thuật xác định tổng lượng vật chất trong chu trình vòng đời giúp điều chỉnh nhu cầu về nguyên liệu đầu vào, đầu ra và phát thải, từ đó sản xuất các sản phẩm tái sinh hoặc chứa nguyên liệu tái sinh Hai hệ thống tái sinh chính được xem xét là tái sinh vòng kín.
Hãy xét một chu trình tái sinh vòng kín gồm có 5 bớc nh đợc biểu diễn trên hình 2.3
Hình 2.3 Sơ đồ tái sinh vòng kín n g u y ê n l iệu t h ô
(1-f (1-f))m ở đây: m: Lợng sản phẩm sau khi sản xuất và sử dụng
Fm: Lợng sản phẩm có thể đợc tái sinh sau khi sản xuất và sử dụng (F