KONSTRUKCIJSKO OBLIKOVANJE ZA RECIKLIČNOST

Transcript

1 SMJER: INŽENJERSTVO MATERIJALA RECIKLIRANJE MATERIJALA Prof. dr. sc. Tomislav Filetin Doc. dr. sc. Irena Žmak KONSTRUKCIJSKO OBLIKOVANJE ZA RECIKLIČNOST

2

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

4 ECO vrednovanje proizvoda kroz njegov životni ciklus

5 Relativni utrošak energije u pojedinim fazama života proizvoda

6 Udio energije u pojedinim fazama života nekih proizvoda i objekata

7 PRAVILA ZA KONSTRUIRANJE S OBZIROM NA RECIKLIČNOST 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

8 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

9 MJESTA SPAJANJA KOJA OMOGUĆAVANJU LAKŠE RASTAVLJANJE 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.

10 SPOJEVI PRIKLADNI ZA PONOVNU UPORABU

11

12

13 VARIJANTA KONSTRUKCIJE PERILICE POSUĐA PRILAGOĐENE RECIKLIRANJU

14 VARIJANTE PERILICE ZA RUBLJE b) NAJBOLJA - najmanji broj dijelova i - najmanji troškovi održavanja i rastavljanja

15 PONOVNO I DALJNJE ISKORIŠTAVANJE PROIZVODA sastoji se od: potpunog rastavljanja čišćenja kontrole ponovne uporabe dijelova, popravaka potrošenih dijelova izrade dijelova prema uzorku, zamjene dijelova novima ponovnog sklapanja i ispitivanja

16

17 Resursi i emisije u životnom ciklusu perilice za rublje

18 EKOINDIKATORI Iz podataka procjene životnog ciklusa proizlaze brojevi koji izražavaju ukupan utjecaj proizvoda ili postupka na okoliš, a nazvani su ekoindikatori. Što je iznos indikatora viši, veći je utjecaj proizvoda na okoliš. Vrijednosti ekoindikatora mogu se smatrati bezdimenzijskim, međutim koristi se naziv bod (ili milibod) ekoindikatora (eng. point = Pt). 1 Pt odgovara 1/1000 godišnjeg utjecaja na okoliš koji izvrši jedan prosječni stanovnik Europe.

19 EKOINDIKATORI

20 INDIKATORI - BODOVI ZA: Materijale uključene su sve faze proizvodnje sirovine od vađenja rudače do zadnjeg stadija proizvodnje te transporta unutar procesa dobivanja materijala. Nije uključena proizvodnja kapitalnih dobara kao što su građevine i potrebni strojevi. Proizvodne procese indikatori se odnose na emisije samog procesa, ali i sve emisije do kojih dolazi zbog generiranja potrebne energije. Transportne procese odnosi se na emisije vozila, ali i one proizašle iz dobivanja potrebnog goriva/energije. Procese proizvodnje energije indikatori se odnose na dobivanje i proizvodnju 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 odlaganja najprimjereniji.

21 BODOVNE TABLICE ZA PRORAČUN EKO-INDIKATORA 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) Poluproizvod sadrži samo primarnu sirovinu Platina Poluproizvod sadrži samo primarnu sirovinu Rodij (obogaćen) 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

22 Postupci obrade metala, mpt (mili bodovi) Postupak Bodovi Opis Valjanje - aluminij 0, 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 m 2 Elektrolitsko kromiranje 1100 Po m 2, debljine 1 μm, obje strane Galvaniziranje 130 Po m 2, debljine 2,5 μm, obje strane Ekstrudiranje aluminija 72 Po kg Glodanje, tokarenje, bušenje 800 Po dm 3 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, Po mm 2 odrezane površine Rezanje - čelik 0,00006 Po mm 2 odrezane površine Rezanje - RVS 0, Po mm 2 odrezane površine Proizvodnja ploča 30 Po kg iz blok materijala Prevlačenje cinkom 4300 Po m 2 debljine μm, uključujući cink Toplo galvaniziranje 3300 Po m 2 debljine 100 μm, uključujući cink Prevlačenje cinkom 49 Po m 2 debljine 1 ekstra μm, uključujući cink

23 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 dm 3 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

24 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 CO 2 Spaljivanje kartona -12 Visoka energetska vrijednost, zanemarena emisija CO 2 Pretaljivanje čelika % magnetski odvojeno, izbjegnuto sirovo željezo (Europski prosjek) Pretaljivanje aluminija % 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/m 3 veliki volumen Odlaganje pjene 20 kg/m 3 9,7 Odlaganje pjene npr. PUR gustoće 20 kg/m 3 Odlaganje pjene 100 kg/m 3 4,3 Odlaganje pjene npr. PUR gustoće 100 kg/m 3 Odlaganje Najlon 3,6 Odlaganje PVC 2,8 Odlaganje PVDC 2,2 Odlaganje papir 4,3 Zanemarena emisija CO 2 i metana Odlaganje karton 4,2 Zanemarena emisija CO 2 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 m 3 otpada

25 Recikliranje otpada, mpt/kg (mili bodovi po kg) Bodovi Recikliranje otpada Opis Ukup. Proces* Materijal Recikliranje PE Recikliranje PP Recikliranje PS Recikliranje PVC Recikliranje papira -1, Recikliranje kartona -8, Recikliranje stakla Recikliranje aluminija Recikliranje čelika Ako nije pomiješan sa ostalim polimerima. Ako nije pomiješan sa ostalim polimerima. Ako nije pomiješan sa ostalim polimerima. Ako nije pomiješan sa ostalim polimerima.

26 EKOINDIKATORI - APARAT ZA KAVU

27 Proračun Eco-indikator 99 bodova aparata za kavu Komponenta Količina x Indikator Rezultat Proizvodnja Polistiren PS 1 kg x Injekcijsko prešanje PS 1 kg x Aluminij 0,1 kg x Ekstruzija aluminija 0,1 kg x 72 7,2 Čelik 0,3 kg x 86 25,8 Staklo 0,4 kg x 58 23,2 Plin potreban za taljenje stakla 4 MJ x 5,3 21,2 Proizvodnja ukupno [mbod.] 536 Uporaba Papir 7,3 kg x ,8 Električna energija 375 kwh x Uporaba ukupno [mbod.] Kraj životne faze aparata Komunalni otpad, PS 1 kg x 2 2 Komunalni otpad, metali 0,4 kg x -5,9-2,4 Komunalni otpad, papir 7,3 kg x 0,71 5,183 Kućanski otpad, staklo 0,4 kg x -6,9-2,8 Kraj životne faze aparata ukupno [mbod.] 2 Eco-indikator ukupno [mbod.] 15114

28 Primjer 2. Električno šiljilo za olovke 0,31 kg 0,06 kg 1,32 kg 0,03 kg 0,11 kg 0,06 kg 0,05 kg 12,6 kwh

29 Proračun Eco-indikator 99 bodova električnog šiljila Komponenta Količina x Indikator Rezultat Polikarbonat PC Elastomer PMDA Injekcijsko prešanje Čelik-motor i vijci Feromagnetski lim Kabel PVC Bakrena žica Karton za pakiranje Proizvodnja 0,31 kg x 0,32 kg x 0,33 kg x 0,34 kg x 0,35 kg x 0,36 kg x 0,37 kg x 0,38 kg x ,1 115,2 14,52 29,24 318,5 100, ,22 Proizvodnja ukupno [mbod.] 1280,58 Transport-brodom Električna energija Uporaba 11,8 ton-km x 12,6 kwh x 12,98 277,2 Uporaba ukupno [mbod.] 290,18 1,1 22 Odlagalište-PC Odlagalište-PMDA Odlagalište-Čelik Odlagalište-PVC Odlagalište-Bakrena žica Odlagalište-Karton Kraj životne faze aparata 0,31 kg x 0,32 kg x 0,69 kg x 0,35 kg x 0,37 kg x 0,38 kg x 4 4,5 1,4 2, ,24 1,44 0,966 0,98 8,14 1,52 Kraj životne faze aparata ukupno [mbod.] 14,286 Eco-indikator ukupno [mbod.] 1585,046

30 RJEŠENJE: RUČNI POGON ŠILJILA

31 EKOINDIKATORI BLOKA MOTORA Usporedba utjecaja na okoliš dva bloka motora sa unutarnjim izgaranjem koji su izrađeni od sivog i aluminijskog lijeva

32 Postupak izrade bloka motora LIJEVANJE GLODANJE GORNJE POVRŠINE GLODANJE DONJE POVRŠINE

33 Postupak izrade bloka motora (2) BUŠENJE PROVRTA I NAREZIVANJE NAVOJA OBRADA LEŽIŠNIH MJESTA OBRADA CILINDARA

34 Kvantifikacija materijala i procesa Svi potrebni podaci o masama i volumenima dobiveni su iz CATIA-e. Udio u ukupnoj potrošnji goriva tijekom životnog vijeka vozila računat je tako da je izračunata ukupna prosječna potrošnja goriva tijekom životnog vijeka vozila koja pomnožena s masenim udjelom bloka motora u vozilu daje količinu potrošenog goriva tijekom životnog vijeka vozila koja otpada na blok motora. Za tako dobivenu količinu goriva računaju se ekoindikator bodovi za proizvodnju benzina. Korišteni su podaci o prosječnoj masi (1500 kg) potrošnji (9 l/100 km) i ukupno prijeđenim kilometrima ( km).

35 RAČUNANJE INDIKATORA Materijal, proces ili vrsta prerade Količina Jed. mjere Indikator Bodovi SL Al SL Al Proizvodnja SL 145 kg Al 50 kg Odvajanje čestica (ukupno) 2 dm Uporaba Proizvodnja benzina - SL 1822 kg Proizvodnja benzina - Al 607 kg Kraj životne faze Recikliranje SL 130 kg Recikliranje Al 45 kg Ukupno