Gestão de energia : 2010/2011

(1)

Gestão de energia :

2010/2011

Aula # P6

Análise de Ciclo de Vida

Prof. Miguel Águas

miguel.aguas@ist.utl.pt

Prof. Paulo Ferrão

(2)

Enunciado

PROBLEMA :

Com vista a fundamentar a opção, com base em critérios ambientais, por uma de duas

embalagens alternativas, para distribuição de água mineral, e, em particular, com base na

sua contribuição para o efeito de estufa, pretende-se realizar uma avaliação do ciclo de

vida das embalagens, para os seguintes cenários alternativos:

Cenário A : Garrafa de 1 litro de vidro reutilizável

Cenário B : Garrafa de 1 litro de vidro de tara perdida

QUESTÕES:

a) Indique, justificando cuidadosamente, qual a unidade funcional que selecciona para

referência da avaliação do ciclo de vida.

b) Calcule, para a unidade funcional escolhida, a contribuição da utilização das garrafas de

vidro com reutilização, para o efeito de estufa, expressa em

kg

_{CO2 equivalente}

. Justifique as simplificações que efectue.

c) Calcule, para a unidade funcional escolhida, a contribuição da utilização das garrafas de

vidro de tara perdida, para o efeito de estufa, expressa em

kg

_{CO2 equivalentes}

. Justifique as simplificações que efectue.

(3)

Enunciado

DADOS:

FABRICO DA EMBALAGEM:

A embalagem é fabricada no mesmo local em que se produz e prepara a matéria prima, o vidro. As garrafas produzidas são transportadas para o embalador de água.

Cada garrafa reutilizável pesa 530 gr. Cada garrafa de tara perdida pesa 490 gr. Fábrica: Vidreira Grande

Localização: Marinha Grande

Distância entre produtor das garrafas e embalador: 100 kms. ENCHIMENTO, DISTRIBUIÇÃO E CONSUMO:

O Enchimento das garrafas é realizado numa fábrica engarrafadora, situada no local de

extracção\captação da água. Neste local são efectuadas as operações de lavagem, enchimento, rotulagem, encapsulamento e agrupamento do produto embalado em grades de plástico reutilizáveis.

Fábrica: Água da Serra da Lousã Localização: Coimbra

Localização: Coimbra

Distância entre embalador e o consumidor das garrafas : 200 kms. DESTINO FINAL

(1) Reutilização:

Durante o circuito de reutilização existem diversas perdas, o que significa que só voltam ao embalador de água 50% do total das garrafas que circulam no mercado. As garrafas que não retornam ao

fabricante são utilizadas para outros fins e portanto, não se considera o seu impacte ambiental. (2) Não-reutilização (garrafas de tara perdida):

Para as garrafas de tara perdida, considera-se que o destino final é um aterro que se localiza a 30 kms do utilizador final.

(4)

(5)

Enunciado

PRODUÇÃO DE ELECTRICIDADE: 1 TJ Emissions to air Al kg 2.37381 xylene kg 1.00084 dioxin (TEQ) mg 0.005173 SO2 kg 796.411 silicates kg 6.03646 propane kg 1.19945 kg 1.37092 dust (coarse) kg 270.29 pentane formaldehyde kg 0.581 Fe kg 1.26547 kg 0.097184 kg 0.233064 ethanol kg 0.149116 Cu kg 0.047804 acetic acid kg 0.34281 ethane kg 1.61019 1,2-dichloroethane ethylbenzene bauxite kg 106.653 kg 63.6704 lead (in ore) kg 15.0738 chromium (in ore)kg 2.84091 iron (in ore) kg 916.854 marl kg 1858.64 copper (in ore)kg 235.088 bentonite PRODUÇÃO DE ELECTRICIDADE: 1 TJ Resources dust (coarse) kg 270.29 kg 0.00578 kg 331.207 non methane VOCkg 76.2183 Ni kg 0.171799 ammonia kg 0.480345 Na kg 0.403054 N2O kg 6.50464 methanol kg 0.149485 Mg kg 0.85041 HF kg 2.66771 kg 25.2831 H2S kg 0.184902 HALON-1301kg 0.002304 PAH's NOx HCl ethane kg 1.61019 CO2 kg 153676 CO kg 32.3668 cobalt kg 0.0182 kg 0.000107 methane kg 354.634 CFC-14 kg 0.03564 Ca kg 1.51679 kg 0.016639 CFC-116 kg 0.004455 butane kg 1.03551 Br kg 0.116 benzene kg 0.230578 kg 0.00377 cyanides butene CxHy aromatic copper (in ore)kg 235.088

(6)

Enunciado

PRODUÇÃO DE VIDRO:1000 kg Emissions to air PRODUÇÃO DE VIDRO:1000 kg Resources dust g 1300 benzene g 1.94 g 0.0045 g 3.83 HALON-1301g 0.0435 g 0.0001 methane g 781 non methane VOCg 1640

CO2 g 748000

PAH's

CxHy aromatic

CxHy halogenated natural gas (vol)m3 14.5

coal ETH kg 49.1 crude oil ETHkg 183 uranium (in ore)g 4.83 dolomite kg 80.5 CO g 787 ammonia g 38.2 HF g 15.8 N2O g 2.04 g 67.9 g 2690 g 2310 Pb g 44.6 Cd g 0.0103 Mn g 0.0039 Ni g 0.41 Hg g 0.0019 Zn g 0.222 metals g 4.23 HCl

SOx (as SO2) NOx (as NO2) dolomite kg 80.5

(7)

TRANSPORTE POR CAMIÃO ( DIESEL DE 28 TON) : 1 tkm Resources

Diesel B kg 0.041

CO2 kg 0.133

(8)

glue kg 0.1

water kg 947.5

LAVAGEM E ENCHIMENTO DE GARRAFAS: 1000 GARRAFAS DE 1L Resources

not traced back

935 l for cooling and 12.5 l for rinsing

Enunciado

Electricity kWh 31

(9)

Resolução

Objectivo: Avaliação de Ciclo de Vida a duas garrafas de vidro (A = reciclável e B=tara perdida), relativamente a emissões de gases de efeito de estufa.

QUESTÃO A: Unidade funcional: 1 L água fornecido ao consumidor. QUESTÕES B E C: Cadeia de produção:

(10)

Resolução

Categoria de Impacto Ambiental: Emissão de gases de efeito de estufa.

Não há coprodução, por isso não há questões de afectação. Assim, por unidade funcional:

E_T = \sum_i E_i E_i = e_i M_i

e_i = \sum_j f_j m_ij

E_T = Emissões totais de GHG (gCO2-eq)

E_i = Emissões de GHG do processo unitário i (gCO2-eq) e_i = Emissões de GHG por actividade unitária (gCO2-eq/*) M_j = Consumo de actividade unitária i (*)

f_j = Emissões de GHG por emissões de j (gCO2-eq/g) m_ij = Emissões de j por actividade unitária i (g/*)

Cenário B: Consumos de actividade unitária M_vidro = 490 gvidro

M_agua = 1 L

M_transporte = (100 km x 0.49 10^(-3) ton + 200 km x 1.49 10^(-3) ton + 30 km x 0.49 10^(-3) ton) = (0.049 + 0.298 + 0.0147) = 0.362 tkm

Cenário A: Consumos de actividade unitária

M_vidro = 0.5 (%reuso) x 530 gvidro = 265 gvidro M_agua = 1 L

M_transporte = 0.5 x (100 km x 0.53 x 10^(-3) ton + 200 km x 1.53 10^(-3) ton +

(11)

Resolução

Emissões por actividade unitária:

Para todos os tipos de actividade unitária, por análise de ordens de grandeza, vê-se que o tipo de emissão mais importante é sempre CO2. O tipo de emissão seguinte mais importante é metano,

com um valor de emissões de CO2_eq ~ 1% das emissões de CO2 (factor emissão 10, abundância relativa ~ 0.001). e_vidro = 0.748 gCO2/gvidro e_agua = 31 kWh x 153676 kg/TJ /1000 L = = 31 J h/s x 3600 s/h x 10^(-12) TJ/J x153676 kg/TJ x 10^3 g/kg = = 17.15 gCO2-eq/L e_transporte = 133 gCO2/tkm Cenário A: E_vidro = 0.748 x 265 = 198.22 gCO2-eq E_agua = 17.15 gCO2_eq E_transporte = 0.386 x 133 = 51.27 gCO2-eq E_A = 266.64 gCO2-eq e_transporte = 133 gCO2/tkm Consumos totais: Cenário B: E_vidro = 0.748 x 490 = 366.52 gCO2-eq E_agua = 17.15 gCO2_eq E_transporte = 0.363 x 133 = 48 gCO2-eq E_B = 431 gCO2-eq

QUESTÃO D: Opção mais correcta é A, emissões ~ 60 % das emissões de B. Incertezas:

– não contabilização todos os tipos de emissões;

– Valores de tabela (f_j, m_ij) podem diferir dos valores reais;

(12)

Resolução

Factores de conversão para gCO2-eq:

Electricidade: 10^12 TJ equiv 153676 kgCO2 + 355 gmetano* 11 gCO2-eq/gmetano = 157.6 tonCO2-eq 10^6 J = 1 MJ eq = 157.6 gCO2-eq

Vidro: 1000 g vidro equiv 748 gCO2 + 0.781 gmetano * 11 gCO2-eq/gmetano = 756 gCO2-eq Água: 1 L equiv 31 Wh =31*3600 J = 0.111600 MJ equiv 17.58 gCO2-eq

Transporte: 1 tkm equiv 133 gCO2

Emissões de CO2-eq no cenário A: 272.72 gCO2-eq

Vidro = 0.5 (%reuso) x 530 gvidro x 0.756 gCO2-eq/gvidro = 200.34 gCO2-eq Vidro = 0.5 (%reuso) x 530 gvidro x 0.756 gCO2-eq/gvidro = 200.34 gCO2-eq Água = 17.58 gCO2-eq

Transporte = (100 km x 0.53 10^(-3) ton + 200 km x 1.53 10^(-3) ton + 0.5 x 200 km x 0.53 10^(-3) ton) x 133 gCO2/tkm = (0.053 + 0.306 + 0.053) x 133 = 0.412 x 133 = 54.80 gCO2

Emissões de CO2-eq no cenário B: 436.12 gCO2-eq

Vidro = 490 gvidro x 0.756 gCO2-eq/gvidro = 370.44 gCO2-eq Água = 17.58 gCO2-eq