Екологичният профил като критерий за оптимизация на иновационен продукт за топлоизолация

Прочетена: 911

Доц. д-р инж. Румяна Захариева, ас. инж. Яна Кънчева, УАСГ, инж. Ася Добруджалиева, „Хабитат Сошъл Бизнес Солюшънс“ ЕООД

Устойчивото обществено развитие изисква решаване в дългосрочен план на проблемите, свързани със сигурността, здравето и комфорта на хората в обитаваните сгради, както и тези по опазване на околната среда. В този контекст иновативният топлоизолационен продукт от рециклирани отпадъци от текстил (ТИПРОТ), създаден в рамките на проект BG161P0003-1.1.05-0270-C0001, финансиран по ОП „Конкурентоспособност 2007 – 2013”, с бенефициент „Хабитат Сошъл Бизнес Солюшънс“ ЕООД, се вписва успешно и в двете приоритетни направления на европейската икономика – ресурсна и енергийна ефективност. Той е създаден за приложение при топлоизолация на сгради с оглед икономия на енергия, като същевременно решава проблема с оползотворяване на един от сериозните отпадъчни потоци – тези от текстил. За България количеството на текстилните отпадъци се оценява на 3 – 4 хил. тона за производствените отпадъци и 35 – 40 хил. тона за текстилните отпадъци от бита (и приравнени към тях) [1].

Същевременно за оптимизирането на всеки продукт, дори когато той съдържа рециклирани материали, следва да се извършва анализ на жизнения цикъл, който изисква определяне на въздействията върху околната среда по време на целия жизнен цикъл, за да бъде избран този вариант, който съчетава най-добрите технико-икономически параметри с най-малките въздействия върху околната среда. Настоящата статия представя именно тази част от процеса при създаването на ТИПРОТ – разработване на екологичен профил на 10 разновидности въз основа на анализ на жизнения цикъл (Life Cycle Analysis – LCA) и оценка на двата най-подходящи варианта, които да бъдат предложени за производство на прототипи.

Състав и технологии за производство

В настоящото изследване се сравнява екологичният отпечатък на 10 вида ТИПРОТ, чийто избор е предварително направен на базата на 100 изследвани възможности за продукта. При избора им меродавни са били технологичните и строително-техническите им свойства. Те са произведени по 3 основни технологии, които предполагат различен разход на енергия и ресурси, позволяват включването на по-малко или по-голямо рециклирано съдържание на влакна от текстилни отпадъци, по-трудно или по-лесно рециклиране на новия. Към това следва да се прибави и различна дебелина, както и различни топлоизолационни свойства, т.е. 3-те технологии и различните състав и структура на ТИПРОТ водят до различия в екологичния им отпечатък. Трите технологии са следните: а) нагъване – термофиксиране (тип STRUTO); б) адхезивно свързване – термофиксиране (в две разновидности – свързване с напръскване с акрилатна дисперсия или с влагане на бикомпонентни нискотопими влакна); в) иглонабиване.

ТИПРОТ са описани с няколко параметъра, имащи най-голямо значение за екологичния отпечатък: технология на производство, състав, обемна плътност, дебелина и коефициент на топлопроводност X. Използвани са производствени данни и данни от лабораторни изпитания, предоставени от „НЕТРАТЕКС” ЕООД – табл. 1.

Други, макар и съществени по принцип по отношение на екологичния отпечатък, характеристики е прието, че имат еднаква тежест при изследваните ТИПРОТ (използват се едни и същи вещества в едни и същи количества) – например съдържанието на антипирени и фунгициди, така че те не са предмет на разглеждане в това сравнително изследване.

Методика на изследванията

В настоящата оценка до голяма степен е застъпена методологията, съпътстваща изготвянето на екологични декларации на продукти (ISO 21930:2007 и EN 15804) – по отношение на обхват, функционална единица и въздействия върху околната среда. Разгледан е целият жизнен цикъл на ­ТИПРОТ, като са проследени въздействията върху околната среда при следните етапи: производство, монтиране в процеса на строителство, експлоатация и премахване на сградата (краен стадий от жизнения цикъл на материала).

Факторите за оценка на екологичния отпечатък са определени въз основа на препоръките за изготвяне на екологични декларации на продуктите тип III (по БДС EN 15804). Всеки от тях може да има повече или по-малко критерии за оценка. Факторите (и критериите към тях) са разпределени в 4 основни групи: а) Потенциални въздействия върху околната среда; б) Използване на ресурси; в) Генериране на отпадъци и необходимост от депонирането им; г) Отделяне на вредни вещества към вътрешната среда, почвите и водите. Релевантните критерии за сравнителното изследване (които дават възможност да се разграничат отделните видове ТИПРОТ по екологичен отпечатък) са посочени в табл. 2 и табл. З по-долу заедно с техните стойности за всяка от десетте алтернативи. Използвани са данни на производителя на прототипите и литературни източници [2].

За функционалната единица (ФЕ) при анализа на жизнения цикъл е приет 1 т2 от ТИПРОТ с дебелина, която осигурява топлинно съпротивление R=1 m2.K/W. При коефициент на топлопреминаване U=0.35 W/m2K и предпоставка за външна зидана стена с керамични тухли с дебелина 25 cm съпротивлението, което остава да бъде поето от топлоизолацията, е R=2.23 m2K/W. По този начин – в зависимост от коефициента на топлопроводност (индиректен индикатор за енергийната ефективност в етапа на експлоатация) при различните видове ТИПРОТ се получават различни еквивалентни дебелини – табл. 2.

Един от ключовите фактори при екологичната оценка на топлоизолационните продукти (а и на строителните продукти въобще) е процентното съдържание на рециклирани суровини, тъй като това води до намаление в използването на природни суровини и ресурси. От особено значение за ефективността на ТИПРОТ е използването на несортирани текстилни отпадъци, тъй като дейността по сортиране би оскъпила производството, а и поддържането на специален състав би довело до образуване на голямо количество текстилни отпадъци за депониране. Възможностите на материалите да бъдат впоследствие рециклирани се отчитат чрез критерий „Рециклируемост“, който се оценява по качествена скала, чийто степени за оценка са: 1 – лесна, 2 – средна, 3 – трудна – табл. 2.

 

Тъй като всички проби ТИПРОТ са изработени от един производител, то процентът на ВЕИ от общата част на енергията си остава един и същ за всички проби и губи значимост при анализа, затова само енергоемкостта е оставена като „енергиен” критерий – табл. 2. Както бе споменато по-горе, индиректно отношение към консумацията на енергия има и коефициентът на топлопроводност. Друг директен енергиен критерий е свързан с потреблението на горива, като той има отношение и за емисиите от парникови газове, еутрофикацията, вкиселяването на почвата и създаването на фотохимичен озон – табл. 3. На база разходните норми за горивата, отнесени към 1 ФЕ, и литературни данни [2] са изчислени стойностите на гореспоменатите критерии за всеки вид ТИПРОТ – табл. З.

За оценка на алтернативите е приложен мултикритериен анализ (МКА), тъй като критериите, които се налага да бъдат взети предвид, не само че са много, но са и в противоречие, което утежнява избора. Използван е софтуер D-Sight. За всеки критерий в хода на анализа може да се зададе тежестен коефициент. В случая – при липса на диференциран подход в българската политика по опазване на природната среда, е възприето тежестите да са разпределени равномерно – всичките 10 критерия са с равна тежест (10%) за крайната оценка (екологичния отпечатък).

Резултати за екологичните профили на различните ТИПРОТ

Подробно класиране на всички алтернативи е представено на фиг. 1 – колкото по-висока е оценката, толкова по-благоприятен е продуктът по отношение на околната среда, тъй като има по-нисък екологичен отпечатък.

Възприето е материали, чиято комплексна оценка е над 50, да бъдат класифицирани като материали с малък екологичен отпечатък, а тези с оценка под 20 – с голям екологичен отпечатък. Стойностите между 20 и 50 характеризират материали със среден екологичен отпечатък.

Сравнителният анализ на резултатите от оценката показва, че технологията иглонабиване като цяло дава възможност за производството на материали с най-малко неблагоприятно въздействие върху околната среда. Двата иглонабити материала са доста близки по топлопроводност, но дебелината, респективно масата им на единица площ, са различни. Това предполага различна енергоемкост, потребление на горива и количество депонирани отпадъци от производството им, което позволява да бъдат разграничени по екологичен отпечатък. Технологична алтернатива се явява адхезивното термосвързване, тъй като в челната петица има и 2 вида ТИПРОТ, получени по този метод. Сравнението с иглонабитите показва, че при еднакви топлоизолационни свойства основните разлики в крайните оценки се дължат в най-голяма степен на разликите в коефициента на топлопроводност и в съдържанието на рециклирани влакна – тези с по-голям дял от несортирани текстилни отпадъци са по-благоприятни (те биха били и относително по-евтини). От третата технологична група (по метода STRUTO) с най-малък отпечатък е STR 3, но неговата практическа приложимост е относително по-малка, тъй като за него се изискват подбрани влакна, структурата му е рехава (улеснява конвекцията на въздух и топлопроводността нараства) и изисква по-голяма еквивалентна дебелина (около 10 см срещу алтернативите от 7 – 8 см), т.е. той вероятно би бил и по-скъп. В допълнение, трудната му рециклируемост води до т.нар. отложено депониране във времето, а не решава дългосрочно проблема с оползотворяването на текстилните отпадъци.

Възможностите за намаляване на екологичния отпечатък и рисковете за неговото увеличаване са демонстрирани с материалите със среден екологичен отпечатък – STR 8 и AC 73 – те са представители и на 2-те групи технологии, посочени като алтернативи, респективно нагъване-термофиксиране и адхезивно термосвързване.

Изводи

След анализа на екологичния профил на алтернативите на ТИПРОТ изборът на ТИПРОТ за производство на 2 прототипа пада върху два материала от „средната група“ – STR 8 и АС 7, тъй като при тях съществува възможност да се намали съществено екологичният им отпечатък посредством намаляване на енергоемкостта (с въвеждане на енергоспестяващи мерки, ново технологично оборудване и др.), намаляване потреблението на горива или на вида гориво (природен газ вместо нафта), намаляване количеството на производствените отпадъци, повишаване на съдържанието на рециклирани влакна от несортирани текстилни отпадъци, като същевременно имат добри строително-технически свойства и икономически показатели.

ЛИТЕРАТУРА

[1] Захариева P., М. Незнакомова, А. Добруджалиева, Управление на производствените текстилни отпадъци, сп. „Текстил и облекло“, Бр. 10, 2014 г., стр. 202 – 208.
[2] Emission factors for greenhouse gas inventories http://www.epa.gov

Сподели в социалните мрежи

Автор на 01.06.2017. Категория Анализи, Новини. Можеш да следиш всички коментари и промени по тази публикации през RSS 2.0. Можете свободно да коментирате тази публикация

Вашият коментар

Вашият имейл адрес няма да бъде публикуван. Задължителните полета са отбелязани с *