Životni ciklus motora sa unutrašnjim sagorevanjem

piše: M. M.

Briga za zaštitu životne sredine sa razlogom sve više raste. Nijedna ljudska aktivnost nije, niti može biti potpuno „prijateljska“ za životnu sredinu, odnosno bez uticaja na nju. To negativno delovanje ljudi traje suviše dugo, pa je stanje životne sredine postalo alarmantno. Pošto se ljudske aktivnosti ne mogu zaustaviti, jedini izlaz jeste da se one kontrolišu, odnosno da se njima upravlja vodeci racuna o životnoj sredini. To je i smisao ekološkog upravljanja koje je predmet medjunarodnih standarda serije ISO 14000. Ovi standardi se preuzimaju kao jugoslovenski standardi serije JUS ISO 14000. U toj seriji važno mesto ima grupa standarda koji se odnose na ocenjivanje uticaja proizvoda u toku njihovog životnog ciklusa (od sirovine i energije, preko proizvodnje, do konacnog odlaganja na otpad). Ovoj grupi standarda pripadaju sledeci standardi:

• ISO 14040: Upravljanje zaštitom životne sredine – Ocenjivanje životnog ciklusa – Principi i okvir
• ISO 14041: Upravljanje zaštitom životne sredine – Ocenjivanje životnog ciklusa – Utvrdjivanje ciljeva i obima i analiza inventara životnog ciklusa
• ISO 14042: Upravljanje zaštitom životne sredine – Ocenjivanje životnog ciklusa – Ocenjivanje uticaja životnog ciklusa
• ISO 14043: Upravljanje zaštitom životne sredine – Ocenjivanje životnog ciklusa – Interpretacija životnog ciklusa
• ISO 14048: Upravljanje zaštitom životne sredine – Ocenjivanje životnog ciklusa – Format dokumentovanja podataka o ocenjivanju uticaja životnog ciklusa
• ISO 14049: Upravljanje zaštitom životne sredine – Ocenjivanje životnog ciklusa – Primeri primene ISO 14041 u definisanju cilja i predmeta i u analizi inventara

Prvi iz te grupe, standard ISO 14040 daje metodološko uputstvo za ocenjivanje životnog ciklusa proizvoda. Iako je relativno kratko na snazi, može se efikasno primeniti za sagledavanje i planiranje složenog postupka ocenjivanja životnog ciklusa svakog proizvoda, pa i motora sa unutrašnjim sagorevanjem.

S obzirom da saobracaj i korišcenje razlicite mehanizacije spadaju u delatnosti ciji je negativan uticaj na životnu sredinu vrlo veliki, bilo je ocekivano da se prve studije ocenjivanja životnog ciklusa proizvoda sprovedu upravo u ovoj oblasti. Ovakve studije su, po pravilu, vrlo složene i sprovode se za proizvod, u ovom slucaju vozila, u celini. S obzirom da motor sa unutrašnjim sagorevanjem, kao pogonski agregat, najviše dorinosi negativnom uticaju vozila na životnu sredinu, vrlo je ilustrativno baš na njegovom primeru objasniti šta je to životni ciklus proizvoda i kako se vrši ocenjivanje životnog ciklusa proizvoda. Ova istraživanja su vrlo aktuelna u svetu i može se reci da više nema relevantnih proizvodjaca motora i vozila koji nisu sproveli ovakve studije za svoje proizvode.

ŽIVOTNI CIKLUS PROIZVODA

Životni ciklus se definiše kao niz medjusobno povezanih faza sistema proizvoda, od dobijanja sirovina ili generisanja prirodnih izvora do konacnog odlaganja na otpad. Pri tome se sistem proizvoda definiše kao skup procesa, povezanih preko materijala ili energije, kojima se obavlja jedna ili više utvrdjenih funkcija.

Ocenjivanje životnog ciklusa obuhvata registrovanje i vrednovanje svih ulaza i izlaza, kao i potencijalnih ekoloških uticaja proizvoda u toku celog njegovog životnog ciklusa.

Faze ocenjivanja životnog ciklusa su:

• utvrdjivanje cilja, na primer, uvodjenje sistema ekološkog upravljanja ili dobijanje ekološkog znaka (za neke od komponenata ili za proizvod u celini) i dr.;
• utvrdjivanje opsega, na primer, celokupni životni ciklus proizvoda ili njegov deo vezan za odredjenu fabriku;
• izrada i analiza inventara životnog cilkusa, na primer, svi ulazi i izlazi (sirovina, energije, gotovih proizvoda, otpadaka i dr) i svi ekološki uticaji;
• analiza ekoloških uticaja;
• interpretacija rezultata prethodnih faza.

Faze analize životnog ciklusa

Primenjujuci odredbe ovog standarda na složen i kompleksan proizvod kao što su motori sa unutrašnjim sagorevanjem, procedura ocenjivanja životnog ciklusa može se, veoma uopšteno, svesti na:

1. Rasclanjavanje proizvoda na komponente;
2. Rasclanjavanje životnog ciklusa svake komponente na faze;
3. Ocenjivanje ekološkog uticaja svake komponente u svakoj fazi njenog životnog ciklusa;
4. Ocenjivanje udela ekološkog uticaja svake komponente i svake faze (ponderisanje);
5. Ocenjivanje mogucnosti smanjenja ekološkog uticaja svake komponente u svakoj fazi njenog životnog ciklusa.

RASCLANJIVANJE MOTORA SA UNUTRAŠNJIM SAGOREVANJEM NA KOMPONENTE

Motor sa unutrašnjim sagorevanjem ima veoma mnogo komponenata ciji je ekološki uticaj u toku životnog ciklusa razlicit. Ne ulazeci u detaljno rasclanjavanje, sve komponente motora mogu se podeliti na:

• Komponente koje se proizvode u maticnoj fabrici motora;
• Komponente koje se proizvode u drugim fabrikama.

Na taj nacin se utvrdjuju granice sistema proizvoda u okviru kojih ce se obavljati ocenjivanje.

Druga podela bi bila na:

• metalne delove;
• nemetalne delove;
• goriva;
• maziva;
• rashladna sredstva i dr.

Komponente se mogu grupisati i prema pogonima u kojima se izradjuju, što je posebno pogodno kada se analiziraju ekološki uticaji zbog otpadaka ili otpadnih voda i sl.

RAŠCLANJIVANJE ŽIVOTNOG CIKLUSA MOTORA NA FAZE

Kada se ocenjuje životni ciklus svake komponente motora moraju se analizirati:

• Razvoj, projektovanje i konstruisanje;
• Tehnološka priprema proizvodnje;
• Sirovine i energija;
• Proizvodnja;
• Eksploatacija;
• Održavanje;
• Odlaganje na otpad.

OCENJIVANJE UTICAJA NA ŽIVOTNU SREDINU U TOKU ŽIVOTNOG CIKLUSA

Uticaj na životnu sredinu (ekološki uticaj) jeste svaka promena životne sredine, bilo pogoršanje ili poboljšanje, koja je, potpuno ili delimicno, rezultat aktivnosti, proizvoda ili usluga neke organizacije.

Razvoj, projektovanje i konstruisanje

U ovoj fazi životnog ciklusa motora SUS nema bitnih direktnih ekoloških uticaja, ali se upravo u ovoj fazi odlucuje o tome kakav ce biti ekološki uticaj u ostalim fazama životnog ciklusa. Dobrim projektovanjem svakog postupka i procesa, kao i konstrukcijom svake komponente ili motorskog podsistema, mogu se postici znacajna smanjenja kasnijih ekoloških uticaja, kako u fazi proizvodnje, tako i u fazi eksploatacije.

U ovoj fazi se može ici i daleko izvan postavljenih granica sistema proizvoda. Na primer, može se voditi racuna i o ekološkim uticajima u ekstraktivnoj metalurgiji, što znaci znatno pre same proizvodnje motora, i o ekološkom uticaju pri odlaganju na otpad, odnosno znatno posle proizvodnje i eksploatacije.

Tehnološka priprema proizvodnje

U ovoj fazi životnog ciklusa motora SUS takodje nema direktnih ekoloških uticaja, ali se u njoj odlucuje o ekološkim uticajima u fazi proizvodnje.

Sirovine i energija za proizvodnju motora

Ako se granice sistema proizvoda u kome ce se obavljati ocenjivanje životnog ciklusa postave tako da se obuhvati maticna fabrika motora SUS i, naravno, eksploatacija motora SUS, znaci da ce se ekološki uticaj sirovina i energije za proizvodnju goriva, ulja i maziva, plasticnih masa, otkovaka, odlivaka (gvozdenih i od obojenih metala), filtera, katalizatora i sl. ocenjivati u okviru drugih fabrika.

Komponente koje se proizvode u tipicnoj fabrici motora su uglavnom metalni delovi koji se mehanicki, termicki i površinski (galvanski) obradjuju.

Sa aspekta sirovina ove komponente mogu imati znacajan ekološki uticaj, s obzirom da su mnogi metali vec sada, ili potencijalno deficitarni.

Sa aspekta utroška energije pri proizvodnji, ovako definisana fabrika motora SUS ne spada u velike potrošace elektricne energije, osim odeljenja termicke obrade i galvanizacije.

Proizvodnja motora

Znacajni ekološki uticaji pri proizvodnji motora poticu od površinske obrade (galvanizacije), zbog velikih kolicina otpadnih voda, a nešto manji od otpadnih tecnosti i ulja iz mehanicke obrade. Takodje znacajni ekološki uticaj imaju otpadna ulja i maziva, otpadne vode i gasovi iz farbare itd.

Što se tice zagadjenja vazduha, fabrika motora SUS ne spada u velike neposredne zagadjivace. Ipak, i u ovom pogledu postoji dosta veliki posredan negativan uticaj, jer je ovakva fabrika potrošace elektricne i toplotne energije.

Kada se radi o otpadu pri proizvodnji, koji uglavnom cine otpaci metala, on se skoro potpuno može reciklovati, pa ne bi trebalo da prouzrokuje znacajan ekološki uticaj. Naravno, ovo važi samo ako je u fabrici organizovan sistem reciklovanja otpada iz proizvodnje.

U toku procesa proizvodnje ostvaruje se i znacajan ekološki uticaj emitovanjem buke u okolinu.

Naravno, pri detaljnoj analizi ekoloških uticaja pri proizvodnji moraju se uzeti u obzir i uticaji pomocnih aktivnosti, na primer unutrašnjeg transporta, pakovanja grejanja i provetravanja, laboratorijskih i motorskih ispitivanja, komunalnih otpadnih voda i otpadaka i dr.

Eksploatacija motora

Najznacajniji ekološki uticaji motora javljaju se u fazi eksploatacije. To su uticaji vezani za potrošnju goriva, buku i, pre svega, za zagadjenje vazduha, vode i zemljišta.

Ekološki uticaj motora SUS u fazi njihove eksploatacije ispituje se i ocenjije vec nekoliko decenija. Sa porastom broja vozila problem izduvne emisije i buke od lokalnog, prelazi u regionalni (zbog prekogranicnog prenosa zagadjenog vazduha, medjunarodnog saobracaja itd.), pa i globalni (efekat staklene bašte). Stoga nije cudno da je ovaj problem regulisan medjunarodnim propisima, pre svega pravilnicima Evrposke ekonomske komisije – ECE  i direktivama Evropske unije – EEC za homologaciju delova i opreme motornih vozila. Suština ovih propisa je u:

• homologaciji tipa motora koji se proizvodi,
• održavanju nivoa kvaliteta u proizvodnji (tzv. saobraznost proizvodnje)
• sprecavanju pogoršanja kvaliteta rada motora u eksploataciji.

Može se reci da je ekološki uticaj motora u toku eksploatacije proucen, ocenjen, regulisan medjunarodnim i nacionalnim propisima i, najzad, ugradjen u naucno-istraživacke i razvojne projekte.

Održavanje motora SUS

Sami postupci održavanja motora SUS izazivaju ekološke uticaje zbog otpadnih tecnosti, otpadnih goriva, ulja i maziva, metalnih i nemetalnih otpadaka i dr.

Medjutim, održavanje znatno utice na ekološke uticaje motora SUS u eksploataciji: potrošnju goriva, izduvne emisije, buku. Efekat održavanja nekih kategorija motora (vozilskih) na ekološke uticaje u fazi eksploatacije indirektno je obuhvacen važecim medjunarodnim propisima. Ovim propisima definiše se dozvoljeni stepen pogoršanja izduvne emisije tokom odredjenog veka eksploatacije motora.

Odlaganje na otpad

Kada se radi o odlaganju na otpad, mora se analizirati motor u celini, kao i njegove komponente. Može se reci da ekološki uticaj odlaganja na otpad ne bi bio znacajan kada bi se iskoristila mogucnost reciklovanja skoro svih njegovih komponenata.

OCENJIVANJE UDELA UTICAJA NA ŽIVOTNU SREDINU SVAKE KOMPONENTE U SVAKOJ FAZI ŽIVOTNOG CIKLUSA

Smanjenje ekološkog uticaja jedne komponente, i/ili u jednoj fazi životnog ciklusa cesto može prouzrokovati povecanje uticaja druge komponente i/ili u drugoj fazi životnog ciklusa. Tako, na primer, smanjenje izduvne emisije prouzrokuje povecanje utroška deficitarnih metala (primena platine za katalizatore) a takodje utice na povecanje emisije sumpornih jedinjenja i platine, primena kvalitetnijih goriva zahteva veci utrošak sirove nafte i energije za njihovu proizvodnju, reciklovanje metala dovodi do povecanja utroška energije itd. Da bi se utvrdili ciljevi zaštite životne sredine mora se oceniti udeo svih ekoloških uticaja (ponderisanje). Za ovo se koriste složene statisticke metode. Ocenjivanje ekološkog uticaja nekog kompleksnog proizvoda, kao što je motor SUS, izuzetno je složen problem jer u standardima za proizvode koji predstavljaju komponente motora SUS još nisu utvrdjeni odgovarajuci zahtevi.

Narocito je teško ocenjivanje udela odredjenog ekološkog uticaja, pošto se razni ekološki uticaji izražavaju na razlicite nacine. Tako, na primer, utrošak pojedinih sirovina izražava se po jedinici proizvoda; utrošak energije, najcešce po jedinici proizvoda ili kao godišnja potrošnja; utrošak goriva u eksploataciji, po broju predjenih kilometara pod utvrdjenim uslovima ili po jedinici razvijene snage u jedinici vremena; emisija izduvnih gasova u gramima po jedinici razvijene snage u jedinici vremena ili u gramima po predjenom kilometru pri utvrdjenim uslovima; buka u dB itd. Osim toga, ekološki uticaji mogu biti trenutni ili dugotrajni; prolazni ili kumulativni; lokalni regionalni ili globalni itd.

Da bi se ekološki uticaji mogli uporedjivati mora se naci zajednicka mera. Tako, na primer, kada se govori o uticaju zagadjujucih gasova na stvaranje efekta staklene bašte, svi gasovi se izražavaju kao ekvivalent CO2, emisija HC u odnosu na C3H8 ili CH4 itd.

MOGUCNOSTI SMANJENJA NEGATIVNIH EKOLOŠKIH UTICAJA

U svakoj fazi životnog ciklusa svake komponente postoje mogucnosti smanjenja ekološkog uticaja:

• razvoj, projektovanje i konstruisanje – primenom savremenih metoda za proracun i upravljanje radnim procesom može se znatno uticati na potrošnju goriva i toksicnu izduvnu emisiju motora; primenom svremenih kompjuterskih metoda projektovanja i konstruisanja mogu se bolje optimirati konstrukcije pojedinih delova ili podsistema motora, cime se, izmedju ostalog, postižu znacajne uštede materijala, supstitucija skupljih i deficitarnih meterijala jeftinijim, a pre svega materijalima koji se mogu u najvecoj meri reciklovati itd.
• tehnološka priprema proizvodnje – pravilnim izborom tehnologije, adekvatnom pripremom i dobrom organizacijom proizvodnje mogu se znacajno smanjiti ekološki uticaji u fazi proizvodnje. Na primer, mogu se postici: uštede u potrošnji energije, sredstava za podmazivanje i hladjenje mašina, smanjenje otpada pri mehanickoj obradi, smanjenje kolicine otpadnih voda iz površinske i termicke obrade itd.
• proizvodnja – smanjenje zagadjenja vode i zemljišta putem reciklovanja i ponovnog korišcenja otpadnih tecnosti, ulja i maziva; smanjenje zagadjenja vazduha uvodjenjem filtera; smanjenje zagadjenja zemljišta sprecavanjem incidentnih izlivanja otpadnih voda, goriva, maziva i drugih hemikalija; smanjenje kolicine otpadaka zahvaljujuci reciklovanju metalnih i drugih materijala. Drugim recima, proizvodnja motora SUS mora se sve više razvijati po koncepciji preciznih tehnologija koje daju maksimalni profit, uz maksimalne uštede prirodnih resursa i minimalni štetan uticaj na životnu sredinu.
• eksploatacija – smanjenje izduvne emisije i buke; smanjenje potrošnje goriva u skladu sa zahtevima iz važecih propisa.
• održavanje – smanjenje potrošnje goriva, izduvne emisije i buke zahvaljujuci pravilnom održavanju u skladu sa zahtevima iz važecih propisa.
• odlaganje na otpad – smanjenje otpadnog materijala putem reciklovanja komponenata motora; smanjenje zagadjenja zemljišta i vode putem pravilnog, privremenog ili trajnog, odlaganja itd.

Navedene mogucnosti smanjenja ekoloških uticaja ugradjuju se u ekološku politiku fabrike. Tako, na primer, jedan od najvecih proizvodjaca motora i automobila, GM – Opel, postavio je pred svoje razvojne službe sledece zadatke: smanjenje toksicne izduvne emisije motora kako putem poboljšanja procesa sagorevanja (primena najmodernijih konstruktivnih i regulacionih rešenja), tako i obaveznim naknadnim tretmanom izduvnih gasova (primena katalizatora); smanjenje emisije buke primenom odgovarajucih konstruktivnih rešenja na motoru; supstitucija kriticnih materijala (na primer, metala plastmasama, gde god je to moguce); povecanje pouzdanosti motorskih delova i motora kao celine; produženje perioda zamene motorskog ulja; recikliranje materijala i razvoj ekologicne tehnologije proizvodnje (na primer: primenom najmodernijih postupaka obrade, unifikacijom auto delova i postupaka, efikasnom organizacijom proizvodnje, organizovanjem sistema za reciklovanje cvrstih i tecnih otpadaka iz proizvodnje itd.). Sveto je rezultiralo najnovijim generacijom Ecotec motora. Slicne programe sproveli su i ostali vodeci proizvodjaci motora.

ISO 14040 (JUS ISO 14040) predstavlja metodološku pomoc za analizu i ocenjivanje životnog ciklusa motora u pogledu njihovog uticaja na životnu sredinu. Primena ovog standarda omogucava sagledavanje svih ekoloških uticaja i, samim tim, predstavlja korak u rešavanju problema zaštite životne sredine. Na taj nacin proizvodjaci motora i komponenata mogu da udovolje zahtevima za uvodjenje sistema upravljanja zaštitom životne sredine (tzv. ekološkog upravljanja), za njihovu certifikaciju i eventualno dobijanje ekološkog znaka.

Ogromni napori proizvodjaca u pogledu smanjenja negativnih uticaja proizvoda na životnu sredinu podržani su odgovarajucim ekonomskim stimulacijama od strane maticnih država, cime je pospešeno ulaganje u vrlo skupe tehnologije koje nisu agresivne u odnosu na životnu sredinu. Pored toga, ove aktivnosti su pracene i odgovarajucim marketinškim promocijama, tako da se proizvodjaci motora i vozila uturkuju da potencijalnim kupcima dokažu koliko je njihova tehnologija i poslovna filozofija odmakla u pogledu zaštite životne sredine. Takodje, cine se i veliki napori u edukaciji stanovništva u pogledu odnosa prema životnoj sredini. Naravno, sve ovo važi za ekonomski visoko ravijene zemlje. Medjutim, i ostale zemlje moraju da pokušavaju prate ove trendove, ako ni zbog cega drugog, onda da se ne bi našle u situaciji da njihovi proizvodi ne mogu da prevazidju vancarinske barijere koje ce biti postavljene i putem standarda ISO 14000.

Izvor: Auto MARKET