基於對環保的重視及認知產品在生產製造與消費使用時可能產生環境相 關衝擊,為了更加了解並降低這些衝擊的方法,因而發展出生命週期評估(Life Cycle Assessment, LCA)的概念,指的是評估產品系統從原料開採、生產製造、
使用及棄置四階段的全程生命週期中,對環境產生的衝擊,又可定義做從搖 籃到墳墓(Cradle to Grave)的盤查方式,LCA參照的ISO國際標準有(Finkbeiner M.., 2006):
1. ISO 14040:2006環境管理-生命週期評估-原則與架構
2. ISO 14044:2006 環境管理-生命週期評-要求事項與指導綱要
3. ISO 14047/TR:2003環境管理-生命週期衝擊評估-ISO 14042之應用範 例
4. ISO 14048/TS:2002環境管理-生命週期評估-數據文件化格式
5. ISO 14049/TR:2000環境管理-生命週期評估-ISO14041目的與範疇界定 及盤查分析之應用範例(ISO 14040, 2006)、(CNS ISO 14040,2009) 傳統上評估不同產品對環境之衝擊時,大都把焦點放在管末處理上,以 產品使用後棄置產生之環境負荷作為該產品對環境衝擊影響之大小;對於產 業廢棄物之管制亦集中在生產過程中所產生的污染物,往往疏於考慮原料取 得及使用後(post consumer)之污染條件。隨著環保意識的提高及全球環境永續 發展共識的達成,使得侷限於廢棄物污染評估方向改朝全面性的思考模式,
即利用產品生命週期的觀念,藉由整合原料開採、生產製造、產品使用及棄
置等各階段對環境產生之影響,評估產品的「生命週期」中對環境的衝擊程 度。此種評估概念的轉變,使得過去在棄置階段中,環境衝擊較小的產品,
極可能因在其他生命週期階段中的衝擊量較高,而導致截然不同的分析結果。
以圖2.1-1 為例,產品A及產品C雖然在最終棄置階段造成的環境衝擊較 產品B小,但在其他生命週期階段所造成的之環境衝擊卻較產品B為大,若以 整個生命週期評估階段來看,產品B對環境所造成的總衝擊程度反較其他兩種 產品為低。相同的比較之下,在開採、製造、使用、棄置各階段中,各項產 品產生之污染均只能代表其衝擊總量(或稱污染總量)的一部份。因此,在比較 那一類產品或製程較符合環保要求時,應由原料開採-生產製造-消費使用-棄 置處理之全程進行評估,而非僅由單一環節考量,此即生命週期評估之基本 訴求及考量基礎。
(資料來源:工研院黃英傑,2009) 圖2.1-1 不同產品在不同階段之環境衝擊
而產品利用生命週期評估將有助於鑑別其在生命週期各細節處環境污染 負荷的改善機會及提供產業界、政府或非政府機構在環境考量面上有更多的 決策;再則評估的結果也可運用在環境績效相關指標及其量測技術之選擇,
以及進一步進行產品市場行銷與區隔,實行生命週期評估的架構可分為:1.
目的與範疇界定2.盤查分析3.衝擊評估4.結果闡釋,以下分別簡要說明。(ISO 14044, 2006)、(CNS ISO 14044,2008)
1.目的與範疇界定
一般企業進行生命週期評估的目的大致歸納有 (1).提供客戶環境特性說明書(Eco-profile)
(2).比較不同生命週期階段的環境負荷,找出清潔生產改善的機會 (3).進行不同產品方案的比較,做為設計方案擇優執行之參考 而範疇的定義則主要考慮下列幾點
(1).功能單位:如每片晶圓(Wafer)
(2).系統界限:工廠內部生產製程與供應商提供之盤查數據的調查與運算 (3).數據品質要求:數據來源來自工廠內部或上游公司至少一層詢問而得
的資料
2. 生命週期盤查分析
一般生命週期盤查的分類可為三種,即是按盤查的程度及階段來區分盤 查的結果:一是所謂搖籃到墳墓,二為搖籃到大門,三是大門到大門。其實 也就是針對產品各階段的能源、原物料和環境污染排放物進行盤查。
對於每個蒐集而來的數據資料,或無法蒐集到的數據但可利用電腦輔助 模式而得的數據,都必頇註明清楚其資料來源,因為可能由於數據的時間性、
地理性…等因素,在分析過程中會造成影響。而蒐集來的數據必頇以標準化 的格式表現,當選擇多個數據來源時,頇說明使用之帄均或權重方法。數據 蒐集十分耗費人力,在進行過程中可能遭遇的限制,頇在報告中說明。
實際在進行生命盤查分析時,受研究時間、經費或其他因素限制,通常 無法清查特定產品在所有生命週期階段的環境負荷。因此,必頇根據生命週 期評估的研究目標,界定盤查的範圍,才能使盤查過程中,獲得此研究的所 需的數據。以下簡略針對電子產品其上、中、下游在做生命週期估時所可能 會需要盤查到的數據做一舉例說明。
(1).原物料的開採至晶片製造階段(上游):
簡單舉例來說,晶圓從原料矽礦製造成矽晶片的過程所需盤查的項目,
包含以下7大類:化學品使用、下腳料產生、能/資源使用、廢氣排放、廢棄物 產生、廢水排放、及原物料使用等,而生產所需使用到的大量原物料上游供 應廠商都需要做以上進一步的盤查與分析,以利後續分析統出原物料所造成 的環境污染負荷。必要數據的取得可進行實際的工廠生產製造盤查或利用如 Boustead Model、SimaPro、EcoPro、Gabi等電腦資料庫,選取適合的數據套 用之。
(2).晶圓(Wafer)與電子產品生產製造階段(中游):
在前端原物料或晶片製造完成之後,接下來是半導體最重要的電子元件
產品生產製造的過程,舉例來說如記憶體產品製造的過程,會因為產品的需 求不同,使得中間步驟會有不同的的循環次數,也因此從產品的重量或能源 含量、價值等不同負荷,可擇一做為盤查生產共同數據的分配選擇權重係數,
在這生產製造階段,盤查內容又大致可分為五大類:原物料使用量、水/電/
燃料等能資源耗用量、廠內空氣污染/水污染/廢棄物等三廢的排放量或產生 量、包裝材料使用以及運輸過程之環境污染排放。
(3).出廠後及使用、棄置階段(下游):
電子產品在經過了原料開採製造及晶圓生產兩大階段的生命週期盤查之 後,就可因應出產品生命週期評估結果的其一數據型態-搖籃到大門的盤查方 式,然若因不同需求與評估階段的考量,再加上出廠後續相關作業的產品「切 割和封裝」成另一銷售產品,再加上被消費者進行「使用」及產品「最終棄 置」等階段的盤查數據分析,就可完成所謂的產品從搖籃到墳墓的完整生命 週期評估。
3. 生命週期衝擊評估
依照美國環境毒理及化學協會(Society of Environmental Toxicology and Chemistry, SETAC) 對衝擊評估所做的定義,所謂衝擊評估是指「對衝擊結果 的合理預期」,也就是依照衝擊評估架構處理盤查資料的方式,目的就是在依 擬定之方法架構下預期環境衝擊是否合理。SETAC所擬定的衝擊評估架構則 可分為三個要項:
(1).分類(Classification)
進行分類的目的在確定產品所要關心的是那些類別的環境衝擊,並在盤 查結果清單中將會造成那些衝擊之環境負荷或污染排放因子歸類到該環境衝 擊類別之下。不同的因子可能引發相同的環境衝擊,而一個因子也可能引發 數類的環境衝擊。而分類的方式,主要可分為四種:人體健康、生態影響、
資源消耗、社會衝擊等項目。
(2).特徵化(Characterization)
特徵化的主要意義就是選擇一種衡量衝擊的方式,透過特定評估工具之 應用,將不同的負荷或排放因子在各型態環境問題中之潛在衝擊加以分析,
並量化成相同的型態或是同單位的大小。例如可以將各種溫室效應氣體之效 應量,全部以CO2之當量來表示之。或是將不同之致癌化學物之致癌性用相對 之致癌風險來表示等。換言之,特徵化的方法可應用在單一的衝擊類別,將 盤查數據加以模式化,但無法應用於不同的衝擊類別之間。
一般常見用於表現特徵化後對生命週期評估有意義的分類衝擊類別有以 下幾項,分別是溫室效應、優養化、酸沈降、水生毒性、人類毒性、冬季煙 霧、夏季煙霧、廢棄物總量、能源總量、水資源總量及臭氧層破壞等。
(3).評價(Valuation)
不同的環境衝擊類別之間彼此並沒有特定的連結,也沒有一致的標準來 作為比較的基礎,而在特徵化的步驟後,得到是單項環境問題類別的衝擊加 總值,評價則是將這些不同的各類別環境衝擊問題給予相對的權重,藉以得 到整合後的衝擊指標,使經營者在決策的過程中,能夠一次完整的捕捉及考
量所有面向的環境衝擊,不會因資訊不足、差異或缺乏比較而產生偏差。比 較常被應用的評價方式有如願付價格法、分析層級程序法、衝擊分析矩陣法 等,而這些方法都會牽涉到人為主觀價值判斷,以不違背理性和邏輯思考的 原則下,給予各衝擊類別相對價值的權重,然後視數據分析的需求加以加總,
因此,呈現出來的整合性環境指標性數據在應用上必然會產生其爭議性,這 也是衝擊評估結果常常無法一致化的原因。
4. 評估結果闡釋
生命週期評估結果的闡釋一般來講就是合併盤查分析與衝擊評估的觀察 結果,或可說是將盤查分析的觀察結果與目的與範疇整合一致的步驟,藉以 達成結論與建議,提供決策者明確且有參考價值的判斷依據。因此報告的通 用的格式如環境特性說明書(Eco-profile),提供經過衝擊評估後之特徵化數 據,利於各類產品進行分析比較;或是提供未經衝擊評估之原始生命週期盤 查數據,由客戶自行選擇其衝擊類別及其特徵化係數,再利用經過權重後評 價方法,加總成單一指標值,或可稱為環境負荷指標(ELI),讓決策者可輕易 決定不同產品或製程在環境方面的表現。