KONSTRUKCIJSKO OBLIKOVANJE ZA RECIKLIČNOST

RECIKLIRANJE MATERIJALAProf. dr. sc. Tomislav Filetin

Zadaci koji se odnose na recikliranje kod procesa razvoja i konstruiranja(prema smjernicama VDI 2221)

MaterijalProizvodnjaTransportUpotrebaOdlaganje

Energija / CO2tijekom životnog ciklusa

Ener

gy

ECO vrednovanje proizvoda kroz njegov životni ciklus

1. Eko audit

Minimizirati:• masu• toplinske

gubitke• elek. gubitke

Upotreba Odlaganje

Odabrati:• ne-toksične

materijale• reciklične

materijale

Minimizirati:• energiju za

proizvodnju• CO2/kg

Proizvodnja

2. Konstruiranje

Materijal

Minimizirati: • materijal u dijelu• pohranjena

energija• CO2 / kg

Minimizirati:• udaljenost• vrsta energije

za transport

TransportEn

ergi

ja

© MFA 2010, prijevod: IŽ 2010.

Potrošnja energije pojedinih proizvoda

© MFA 2010, prijevod: IŽ 2010.

Obiteljski automobil

Mat. Proizv. Transp. Upotr.

Hladnjak

Mat. Proizv. Transp. Upotr.

Privatna kuća

Mat. Proizv. Transp. Upotr.

Vlakna (otirač)

Mat. Proizv. Transp. Upotr.

Civilni zrakoplov

Mat. Proizv. Transp. Upotr.

Udi

o en

ergi

je (%

)

Višekatna garaža

Mat. Proizv. Transp. Upotr.

Udi

o en

ergi

je (%

)

Primijeniti što manji broj različitih vrsta materijala. Materijale i njihove kombinacije birati tako da najmanje otežavaju kasniji proces recikliranja

Birati postupke proizvodnje koji daju što manji otpad Proizvod nakon uporabe koristiti bez promjene oblika, ili uz minimalnu

promjenu Proizvod tako oblikovati da se nakon uporabe ne mora baciti, nego se

može preraditi i održavanjem vratiti u uporabu Izbjegavati uporabu tzv. smetajućih tvari – onih koje u procesu

recikliranja pogoršavaju svojstva recikliranog materijala i proizvoda Izbjegavati prevlake od plastike, nanesene slojeve, lijepljene spojeve

od različitih materijala Standardizirati dijelove, sklopove i proizvode, normirati priključne

mjere. Kodirati i označiti dijelove i materijale u pogledu pogodnosti za

recikliranje Elektrojedinice s visokim udjelom Cu trebaju biti lako dostupne i

rastavljive

PRAVILA ZA KONSTRUIRANJE S OBZIROM NA RECIKLIČNOST

Proizvod tako oblikovati da po mogućnosti nema površina koje bi mogle biti izvrgnute koroziji (izbjegavati razreze, oštre rubove, grubu i neravnu površinu)

Isključiti ili minimirati trošenje dijelova. Dijelovi koji se troše moraju biti lako zamjenjivi, napravljeni od lako reciklirajućih materijala

Rastavljive spojeve tako oblikovati da korozijom ne postanu nerastavljivi

Svaki višedijelni proizvod mora se moći brzo, lako i bez oštećenja razdvojiti na sastavne dijelove

a - vijak, b – 1/4 spone koja se zakreće, c - spona koja se pritisne i zakreće,d - stezaljka, e - tlačna spona, f - vrpca sa zatvaračem, g - spoj sa čičkom, h - spona na škljocanje, i - zglobna spona, j - ekscentrična spona, k - sigurnosni prsten, l - spona i m - uskočnik.

MJESTA SPAJANJA KOJA OMOGUĆAVANJU LAKŠE RASTAVLJANJE

SPOJEVI PRIKLADNI ZA PONOVNU UPORABU

VARIJANTA KONSTRUKCIJE PERILICE POSUĐA PRILAGOĐENE RASTAVLJANJU I RECIKLIRANJU

VARIJANTE PERILICE ZA RUBLJE

b) NAJBOLJA

- najmanji broj dijelova i - najmanji troškovi održavanja i rastavljanja

sastoji se od:

potpunog rastavljanja

čišćenja

kontrole

ponovne uporabe dijelova, popravaka potrošenih dijelova

izrade dijelova prema uzorku, zamjene dijelova novima

ponovnog sklapanja i ispitivanja

PONOVNO I DALJNJE ISKORIŠTAVANJE PROIZVODA

Faze životnog ciklusa proizvoda

M. F. Ashby: Materials and Environment, Butterworth-Heinemann, 2009.

Resursi i emisije u životnom ciklusu perilice za rublje

M. F. Ashby: Materials and Environment, Butterworth-Heinemann, 2009.

Iz podataka procjene životnog ciklusa proizlazebrojevi koji izražavaju ukupan utjecaj proizvoda ilipostupka na okoliš, a nazvani su ekoindikatori. Štoje iznos indikatora viši, veći je utjecaj proizvoda naokoliš. Vrijednosti ekoindikatora mogu se smatratibezdimenzijskim, međutim koristi se naziv bod (ilimilibod) ekoindikatora (eng. point = Pt).

1 Pt odgovara 1/1000 godišnjeg utjecaja na okoliškoji izvrši jedan prosječni stanovnik Europe.

EKOINDIKATORIEco-indicator 99http://www.pre.nl/download/manuals/EI99_Manual.pdf

EKOINDIKATORI

Materijale – uključene su sve faze proizvodnje sirovine od vađenjarudače do zadnjeg stadija proizvodnje te transporta unutar procesadobivanja materijala. Nije uključena proizvodnja kapitalnih dobara kaošto su građevine i potrebni strojevi.

Proizvodne procese – indikatori se odnose na emisije samog

procesa, ali i sve emisije do kojih dolazi zbog generiranja potrebneenergije.

Transportne procese – odnosi se na emisije vozila, ali i one proizašle

iz dobivanja potrebnog goriva/energije.

Procese proizvodnje energije – indikatori se odnose na dobivanje iproizvodnju goriva, prijenos energije i generiranje električne struje. Indikatori su različiti za pojedine zemlje Europe.

Odlaganje – različiti proizvodi odlažu se na različite načine, stoga je

potrebno dobro razmisliti pri izboru indikatora koji je način odlaganjanajprimjereniji.

INDIKATORI - BODOVI ZA:

Proizvodnja metala, mPt/kg (mili bodovi po kg) Materijal Bodovi Opis

Sivi ljev 240 Odljevak sa >2 % ugljika Čelični lijev 94 Odljevak sadrži samo primarni čelik Elektro lim 24 Poluproizvod sadrži samo sekundarni ostatak Čelik 86 Poluproizvod sadrži 80 %Fe i 20 % ostatak Čelik visokolegiran 910 Poluproizvod sadrži 71 %Fe, 16 % Cr i 13 % Ni

Čelik niskolegiran 110 Poluproizvod sadrži 93 %Fe, 5 %otpada i 2 % primjesa

Proizvodnja obojenih metala, mPt/kg (mili bodovi po kg)

Materijal Bodovi Opis Aluminij 100 % Rec. 60 Poluproizvod sadrži samo sekundarnu sirovinu Aluminij 0 % Rec. 780 Poluproizvod sadrži samo primarnu sirovinu Krom 970 Poluproizvod sadrži samo primarnu sirovinu Bakar 1400 Poluproizvod sadrži samo primarnu sirovinu Olovo 640 Poluproizvod sadrži 50% sekundarne sirovine Nikal (obogaćen) 5200 Poluproizvod sadrži samo primarnu sirovinu Paladij (obogaćen) 4600000 Poluproizvod sadrži samo primarnu sirovinu Platina 7000000 Poluproizvod sadrži samo primarnu sirovinu Rodij (obogaćen) 12000000 Poluproizvod sadrži samo primarnu sirovinu Cink 3200 Poluproizvod sadrži samo primarnu sirovinu (za platiranje)

Proizvodnja gume, mPt/kg (mili bodovi po kg)

Materijal Bodovi Opis EPDM 360 Umrežavanje sa 44 %ugljika uključujući oblikovanje

BODOVNE TABLICE ZA PRORAČUN EKO-INDIKATORA

Postupci obrade metala, mPt (mili bodovi) Postupak Bodovi Opis

Valjanje - aluminij 0,000047 Ploča debljine 1 mm širine 1 m Valjanje - čelik 0,00008 Ploča debljine 1 mm širine 1 m Valjanje - RVS 0,00011 Ploča debljine 1 mm širine 1 m

Lemljenje 4000 Po kg lema, uključujući lem (45 %Ag, 27 %Cu, 25 %Sn)

Hladno valjanje 18 Smanjivanje debljine po 1 mm, ploče od 1 m2 Elektrolitsko kromiranje 1100 Po m2, debljine 1 μm, obje strane Galvaniziranje 130 Po m2, debljine 2,5 μm, obje strane Ekstrudiranje aluminija 72 Po kg Glodanje, tokarenje, bušenje 800 Po dm3 odstranjenog materijala

Prešanje 23 Po kg deformiranog materijala, ne uključujući nedeformirane dijelove

Točkasto zavarivanje Al 2,7 Po zavaru 7 mm promjera, debljine ploče 2 mm Rezanje - aluminij 0,000036 Po mm2 odrezane površine Rezanje - čelik 0,00006 Po mm2 odrezane površine Rezanje - RVS 0,000086 Po mm2 odrezane površine Proizvodnja ploča 30 Po kg iz blok materijala Prevlačenje cinkom 4300 Po m2 debljine 20-45 μm, uključujući cink Toplo galvaniziranje 3300 Po m2 debljine 100 μm, uključujući cink Prevlačenje cinkom 49 Po m2 debljine 1 ekstra μm, uključujući cink

Postupci oblikovanja, mPt (mili bodovi) Postupci Bodovi Opis

Ekstrudiranje folije PE 2,1 Po kg granulata, ne uključujući proizvodnju granulata

Kalandriranje PVC 3,7 Po kg granulata, ne uključujući proizvodnju granulata

Injekcijsko prešanje-1 21 Po kg PE, PP, PS, ABS ne uključujući proizvodnju sirovine

Injekcijsko prešanje-2 44 Po kg PVC, PC ne uključujući proizvodnju sirovine

Glodanje, tokarenje, bušenje 6,4 Po dm3 odstranjenog materijala Prešanje 6,4 Po kg Injekcijsko prešanje - PUR 12 Po kg, ne uključujući proizvodnju sirovine Zavarivanje 0,098 Po m zavara Vakumsko oblikovanje 9,1 Po kg, ne uključujući proizvodnju sirovine

Zbrinjavanje otpada, mPt/kg (mili bodovi po kg) Spaljivanje/Pretaljivanje Bodovi Opis

Spaljivanje PE -19 Indikator se može koristiti za HDPE i LPDE Spaljivanje PP -13 Spaljivanje PUR 2,8 Za sve vrste PUR Spaljivanje PET -6,3

Spaljivanje PS -5,3 Niska energetska vrijednost, može se koristiti i za: ABS, HIPS, GPPS, EPS

Spaljivanje PA 1,1 Niska energetska vrijednost Spaljivanje PVC 37 Niska energetska vrijednost Spaljivanje PVDC 66 Niska energetska vrijednost Spaljivanje papira -12 Visoka energetska vrijednost, zanemarena emisija CO2 Spaljivanje kartona -12 Visoka energetska vrijednost, zanemarena emisija CO2

Pretaljivanje čelika -32 40 % magnetski odvojeno, izbjegnuto sirovo željezo (Europski prosjek)

Pretaljivanje aluminija -110 40 % magnetski odvojeno, izbjegnut primarni aluminij Pretaljivanje stakla 5,1 Skoro svi nezapaljivi materijali Odlaganje Kontrolirane lokacije Odlaganje PE 3,9 Odlaganje PP 3,5 Odlaganje PET 3,1 Odlaganje PS 4,1 Indikator se može koristiti za ABS Odlaganje EPS pjene 7,4 PS pjena 40 kg/m3 veliki volumen Odlaganje pjene 20 kg/m3 9,7 Odlaganje pjene npr. PUR gustoće 20 kg/m3 Odlaganje pjene 100 kg/m3 4,3 Odlaganje pjene npr. PUR gustoće 100 kg/m3 Odlaganje Najlon 3,6 Odlaganje PVC 2,8 Odlaganje PVDC 2,2 Odlaganje papir 4,3 Zanemarena emisija CO2 i metana

Odlaganje karton 4,2 Zanemarena emisija CO2 i metana

Odlaganje staklo 1,4 Svi inertni materijali iz te grupe Odlaganje čelik 1,4 Svi inertni materijali iz te grupe Odlaganje aluminij 1,4 Svi inertni materijali iz te grupe Odlaganje po volumenu 140 Odlaganje 1 m3 otpada

Recikliranje otpada, mPt/kg (mili bodovi po kg) Bodovi Recikliranje otpada

Ukup. Proces* Materijal Opis

Recikliranje PE -240 86 -330 Ako nije pomiješan sa ostalim polimerima.

Recikliranje PP -210 86 -300 Ako nije pomiješan sa ostalim polimerima.

Recikliranje PS -240 86 -330 Ako nije pomiješan sa ostalim polimerima.

Recikliranje PVC -170 86 -250 Ako nije pomiješan sa ostalim polimerima.

Recikliranje papira -1,2 32 -33 Recikliranje kartona -8,3 41 -50

Recikliranje stakla -15 51 -66 Recikliranje aluminija -720 60 -780

Recikliranje čelika -70 24 -94

EKOINDIKATORI - APARAT ZA KAVU

METODA VRIJEDI SAMO ZA USPOREDBU VRIJANTI JEDNOG TE ISTOG PROIZVODA. SLUŽI ZA RAZVOJ I USAVRŠAVANJE PROIZVODA S MOTRIŠTA EKOLOGIČNOSTI.

Proračun Eco-indikator99 bodova aparata za kavux

1 kg x1 kg x

0,1 kg x0,1 kg x0,3 kg x0,4 kg x4 MJ x

7,3 kg x375 kWh x

1 kg x0,4 kg x7,3 kg x0,4 kg x

Kraj životne faze aparata ukupno [mbod.] 2

Eco-indikator ukupno [mbod.] 15114

Kućanski otpad, staklo -6,9 -2,8

Komunalni otpad, metali -5,9 -2,4Komunalni otpad, papir 0,71 5,183

Kraj životne faze aparataKomunalni otpad, PS 2 2

Električna energija 37 13875

Uporaba ukupno [mbod.] 14576

UporabaPapir 96 700,8

Proizvodnja ukupno [mbod.] 536

Staklo 58 23,2Plin potreban za taljenje stakla 5,3 21,2

Ekstruzija aluminija 72 7,2Čelik 86 25,8

Injekcijsko prešanje PS 21 21Aluminij 780 78

ProizvodnjaPolistiren PS 360 360

Komponenta Količina Indikator Rezultat

Primjer 2. Električno šiljilo za olovke

0,06 kg0,06 kg0,31 kg0,31 kg 1,32 kg1,32 kg 0,03 kg0,03 kg 0,06 kg0,06 kg

0,05 kg0,05 kg

0,11 kg0,11 kg

12,6 12,6 kWhkWh

Proračun Eco-indikator99 bodova električnog šiljilax

0,31 kg x0,32 kg x0,33 kg x0,34 kg x0,35 kg x0,36 kg x0,37 kg x0,38 kg x

11,8 ton-km x12,6 kWh x

0,31 kg x0,32 kg x0,69 kg x0,35 kg x0,37 kg x0,38 kg x

Eco-indikator ukupno [mbod.] 1585,046

4

Kraj životne faze aparata ukupno [mbod.] 14,286

0,966Odlagalište-PVC

Odlagalište-Bakrena žicaOdlagalište-Karton

0,988,141,52

Odlagalište-Čelik2,822

44,51,4

Karton za pakiranje

Kraj životne faze aparataOdlagalište-PC

Odlagalište-PMDA1,241,44

12,98277,2

Uporaba ukupno [mbod.] 290,18

Transport-brodomElektrična energija

1,122

69

158,1115,214,5229,24318,5100,8518

26,22

86

Proizvodnja ukupno [mbod.] 1280,58

Uporaba

Čelik-motor i vijciFeromagnetski lim

Kabel PVCBakrena žica

9102801400

ProizvodnjaPolikarbonat PCElastomer PMDA

Injekcijsko prešanje

51036044

Komponenta Količina Indikator Rezultat