中技社97年度春季環境與能源研討會

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物質流分析與管理-以EuP、WEEE為例

林群超、李佳禾 呂靜雯、洪明龍

2008-06-11

中技社97年度春季環境與能源研討會

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簡報內容

z 前言

z 物質流分析簡介

z EuP指令背景說明

z EuP作業實施方法

z WEEE物質流研究案例

z 結論

前言

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前言

z 大自然與生態有獨特的力量讓許多物質移動 且循環

z 工業化對物質流產生快速又大量的衝擊

z 物質流分析可瞭解物質的來源、使用、與流 向

z 分析結果提供資源及廢棄物管理的策略

物質流分析簡介

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目的與範疇

z 物質流分析的種類包括

–

Material Flow

–

Substance Flow （Emission Flow）

–

Energy Flow

z 假設：

–

設定系統邊界（BC），及起始點（IC）與終止點等條件

–

藉由前後或進出之平衡法則，輔助流動現象之分析

z 研究範疇

–

電子電器產品實例：滑鼠與洗衣機

–

以 Top Down 及 Bottom Up 雙軌實施作業說明

–

環境管理、保護資源、廢棄物管理、及都市代謝

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物質流之動靜脈平衡

EuP指令背景說明

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歐盟指令

z

WEEE：廢電機電子指令

– Waste Electrical and Electronic Equipment

– 針對廢電機電子產品

– 製造者(廠牌商)建立回收體系, 並達成法定一定之回收率(55-75%)

z

RoHS：危害物質禁用指令

– Restriction of Hazardous Substance

– 電子電機產品禁用六大化學物質

– Pb, Cd, Hg, Cr6+, PBB, PBDE

z

EuP：能源使用產品生態化設計指令

– Eco-Design Requirements for Energy Using Products

– 針對能源使用產品 (運輸工具除外)

– 生命週期思維(Life Cycle Thinking)

– 建立產品生態履歷(Eco-Profile)

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歐盟三指令涵蓋範圍

資料來源: 工研院

開採 製造 使用 廢棄

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目的：綠色設計為核心

z EuP: Eco-Design Directive

z 鼓勵於自我宣告中揭示綠色設計承諾

– 改善產品組成

– 減輕能源消耗

– 提升易拆解性與循環性

– 加強模組化設計

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產品生態履歷案例

EuP作業實施方法

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LCA 執行階段與闡釋

Phase Ⅰ

Phase Ⅱ

Phase Ⅲ

CNS / ISO 14040 系列

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執行步驟 工作內容

步驟一：

廠商準備

1. 廠商是否若獲得EMAS登錄或ISO14000認證 2. 生產的產品是否取得環保標章

3. 中心廠組織分工完備 4. 中心廠主管承諾

步驟二：

產品確認

1. 選擇產品

z已有實施方法、已有標章、產品是否屬法規實施範圍中、廠商需求 2. 確認產品

z產品名稱、產品功能、產品規格、產品週期測試資訊、生產者資訊

步驟三：

蒐集產品環境規範

1. 歐盟法規

zRoHs、WEEE、POPs 規範、電池指令 2. 環保標章

步驟四：

確認環境考量因素

1. 產品環境指標選擇表 2.選定產品環境指標

z收集相關環境議題、提出指標清單、廠商選擇環境指標、確認可行指標

步驟五：

盤查作業與生命週期評 估

1.教育訓練

z起始會議、教育訓練 1.盤查資料收集

z供應商資料整理分類、設計盤查表、電訪、臨廠輔導、資料確認 1.盤查結果資料整理

1.盤查結果單位轉換 1.評估生命週期衝擊

zEco-Report、SimaPro、GaBi、DoitPro

步驟六：

Eco-Profile 內容

1.撰寫環境特性說明書Eco-Profile

z廠商基本資訊、材質組成、能資源消耗量、生命週期衝擊評估、環境指標資訊

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教育訓練

z 教育訓練

z 問卷調查

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教育訓練

z EuP介紹與盤查表說明

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工廠現勘及查驗

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盤查作業與均質演算

z 原料資料

– 整廠使用原料數量，元件中使用原料數量

– 國際編碼

z 用電量、用水量

– 工廠一般僅有一具電表

– 依據質量比推算

– 平衡計算

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盤查表設計

z 廠商基本資料

21

盤查表設計

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盤查分析-雛型網路介面

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滑鼠組成分析

14.6%

12.7%

26.7%

46.0% ^包材 _電子

模組 機構

有線滑鼠 (總重117g)

依據 EuP EcoReport 七大類區分

NetScroll-wire

51.01 43.5%

31.85 27.1%

14.40 12.3%

17.14 14.6%

1.30 1.69 1.1%

1.4%

1-BlkPlastics 2-TecPlastics 3-Ferro 4-Non-ferro 6-Electronics 7-Misc.

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滑鼠組成分析

42.6%

28.8% 6.5%

22.1%

包材 電子 模組 機構

無線電池滑鼠 (總重295 g)

依據 EuP EcoReport 七大類區分

Traveler-wireless

57.45 19.5%

30.40 10.3%

1.92 0.7%

134.65 45.8%

21.75

7.4% 47.74

16.2%

1-BlkPlastics 2-TecPlastics 3-Ferro 4-Non-ferro 6-Electronics 7-Misc.

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滑鼠組成分析

53.1%

10.5%

44.7%

32.3%

包材 電子 模組 機構

無線充電滑鼠

（總重381 g ）

依據 EuP EcoReport 七大類區分

Ergo-wireless

92.45 24.4%

2.11 0.6%

2.71 0.7%

109.94 29.0%

27.99 7.4%

144.29 38.0%

1-BlkPlastics 2-TecPlastics 3-Ferro 4-Non-ferro 6-Electronics 7-Misc.

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EcoReport 軟體

z 荷蘭VHK公司研發

– 免費下載，廠商容易自行輸入與計算

– “Unit Indicator Table” 方法

z

簡化「盤查」與「衝擊評估」階段

z

批評：

– 在因果鏈（Cause-Effect Chain）上，只考慮到物質特性，而 未括及化學宿命及暴露途徑

– 評估結果與實際環境衝擊關聯度略低（不計時間與空間變化）

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採用 EcoReport 成果

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EcoReport 計算過程

– 製程階段

z

依照元件屬性材料自動計算

– 運輸階段

z

產品體積、是否為固定裝置等

29

滑鼠 EcoReport 計算過程

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Simapro 軟體

z Impact 2002+

z 瑞士研究者Jolliet等人 所研發 (2003)

z 特點在於 Hot Spot 分 析

階 段

零組

件 材質 重量(g) 盤查資料來源

零 組 件 生 產 階 段

螺絲 Cast Iron 1.7 軟體資料庫

外殼

PS(HIPS) 19.994 軟體資料庫

塑膠ABS 28.947

軟體資料庫（以台灣電力盤查參 數帶入）

外接

線 銅鎳線 31.227

軟體資料庫（以台灣電力盤查參 數帶入）

IC IC 0.7 軟體資料庫

外包

裝 紙盒 12.708 軟體資料庫

貼紙 4.43 軟體資料庫 電路

板 耗損塑膠 8.792

軟體資料庫（以台灣電力盤查參 數帶入）

使 用 階

段 運送耗電

0.0011

mWh 以台灣電力盤查參數帶入 廢

棄 物 階 段

資源回收 6 軟體資料庫

焚化 46 軟體資料庫

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熱點分析範例圖

熱點分析 ( Hot Spot Analysis)

註：電子產品之熱點一般會是電子零件

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GaBi ^概述

z

GaBi由德國IKP大學所發展，資料庫主要由BUWAL 與 APME 發展而得，是一個整合「產業界」與「研究單

–

使用Gabi可以靈活地定義作業之範疇，並且在功能及功能單 位、資料需求、資料品質要求等項目達到透明化。

–

可利用資料庫中有效的原始資料，適時地增加。可自動進行生 命週期分析結果運算。

–

可以提供LCIA模式資料庫以便使用者進行類似模擬運算。

–

提供數種方法可以反應資料的品質，如敏感度分析、情境分析

與藉由蒙地卡羅模擬進行試誤法之計算。

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GaBi 軟體

z 輸入條件

–

有線

z Steel-sheet stamping and bending：46.25g

z Acrylonitrile-butadiene-styrene gran. (ABS) mi : 54.00g

z Paper carrier photocopier : 17.14g

–

無線電池

z Steel-sheet stamping and bending : 69.30g

z Acrylonitrile-butadiene-styrene gran. (ABS) mi : 65.07g

z Paper carrier photocopier : 160.66g

–

無線充電

z Steel-sheet stamping and bending : 87.48g

z Acrylonitrile-butadiene-styrene gran. (ABS) mi : 123.20g

z Paper carrier photocopier : 170.3g

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z 無線充電池滑鼠（Ergo)

Gabi

GHG

Ozone

Eutrophication Acidification

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Eco-Profile 平台系統架構

¾ 輸入國際號碼，做為溝 通的基礎

¾ 先以Eco-Report的模式 作為計算機制

¾ 修正 unit indicator

¾ 輔以其他軟體比對

¾ 建議結合產業界、公會 等組織建立「基礎資料 庫」較具效率與公信力

輸入：

‧盤查

‧零件

輸入 介面

計算機制

‧零(元)件資料庫

‧基礎資料庫

‧模式

環境衝擊 結果

‧LCA 彙總表

‧Eco-Profile

WEEE物質流研究案例

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WEEE物質流研究案例

z 選擇洗衣機為本次物質流研究

z 自變因子分別為

– 國內生產毛額

– 台灣地區人口數

z 假設每年洗衣機進入廢棄階段數量為一常態分配

( )

{ }

∑

×

=

1 i

t i

t

t

P f i

G

P_t-i：同一年度，不同使用期限之供給量

f_t (i) ：i時間之機率密度函數，在此假設為常態分佈

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日本與台灣洗衣機拆解重量組成比較表

洗衣機拆解重量百分比

衍生組成 日本 台灣

直接回收物質

鐵 37.37% 41.72%

銅 1.17% 0.95%

塑膠 38.74% 35.67%

鋁 0.31% 0.57%

進階處理物質

電線 1.06% 0.77%

電容/變壓器 0.83% 0.43%

IC板 0.38% 1.46%

馬達 19.83% 10.72%

玻璃纖維 0.00% 6.93%

廢棄物 0.30% 0.77%

合計 100.00% 100.00%

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台灣地區洗衣機物質流架構圖

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系統動態學推估廢棄洗衣機產生量

洗衣機供給及廢棄量預測

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500

2005 2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050 2055

year

product/waste (萬)

Electronic Supply E-Waste production

結 論

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結論

z

區域經濟活動，物質流分析將扮演重要的角色

– 我國有許多自有品牌OBM ，正積極打入國際市場

– 歐盟電機電子三大環保指令的陸續施行，將嚴重的衝擊我國電子產 業，甚至於影響到整體經濟的發展

– 使用應以物質流的觀點做整體規劃

z

EuP指令著重於整體性生命週期之管理

– EuP指令進行Eco-Profile之生命週期評估，一般選用Eco-Report、

SimaPro、及 Gabi 等軟體進行計算 （地域係數）

– 取得國際市場公信為後續實行重點

z

WEEE指令著重於製造者對於廢棄產品之回收責任

– 藉由機率數學模式及物質流平衡，可協助政府或產業對於電子電器廢 棄數量之預測

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