背景

ライフサイクルアセスメント (LCA) は、エネルギー源の消費と製品や生産技術の環境への影響を測定するツールです。このツールは、原材料の収集から生産、輸送、使用、そして最終的には最終処分に至るまでを測定します。LCAは1970年代に設立されました。

l 環境毒性化学協会 (SETAC) は、SETAC を、原材料の使用量、エネルギー消費、廃棄物の放出を評価することによって、製品、生産、行動が環境にどのような影響を与えるかを評価する方法として定義しています。

l 1997 年に ISO は ISO 14000 シリーズを発行し、LCA を製品システムのライフサイクル全体にわたるインプット、アウトプット、および潜在的な環境影響の編集と評価として定義しました。環境への影響には、資源の使用、人間の健康、生態系が含まれます。ISO 14040 は原則とフレームワークを定義し、ISO 14044 は要件とガイダンスを定義します。

LCA 評価には 4 つのフェーズが含まれます。

1) 目標と範囲。これは、研究の目的、システムの境界、使用するユニットの選択、およびデータの要件に関するものです。

2) 在庫分析。これにはデータの収集と廃棄が含まれます。

3) 影響評価。環境に影響を与える要素を分析することです。

4) 解釈。これは評価を終了し、結果を分析するためです。

目標と範囲

学習の目標

勉強のゴールはLCAのスタート地点です。これは、システムのパフォーマンスをより適切に評価するためであり、グリーン認証を申請するためにシステムが環境に優しいことを証明するのにも役立ちます。

システム境界

システム境界には、次のライフサイクルフェーズと関連手順が含まれている必要があります (以下はバッテリー製品のシステム境界です)。

いわゆる「ゆりかごから墓場まで」です。ゆりかごとは始まりを意味し、原料の入手を指します。墓とは終わりを意味し、スクラップやリサイクルを指します。

機能ユニット

ファンクションユニットは、システムのライフサイクルにおける入出力の計算の基準です。通常、機能ユニットは 2 つあります。1つは質量（単位：kg）、もう1つは電力量（単位：kWh）です。エネルギーを単位として採用する場合、このエネルギーは、バッテリー システムがライフ サイクル中に提供する総エネルギーとして定義されます。総エネルギーは、サイクル時間と各サイクルのエネルギーを乗算して計算されます。

データ品質

LCA 調査では、データの品質が LCA の結果に影響します。したがって、研究中に採用したデータに声明と説明を与える必要があります。

在庫査定

ライフサイクルインベントリ（LCI）はLCAの基礎です。製品のライフサイクルに必要な資源、エネルギー消費量、排出量を定量化する必要があります。ここでいうリソースには、採掘、加工、製品販売、使用、輸送、保管、廃棄、リサイクルといったライフサイクル全体が含まれます。エネルギーには、電気、化学、太陽エネルギーの消費が含まれます。排出には汚染、熱、放射線が含まれます。

(1) 目標と範囲で定義されたシステム境界に基づいて製品システム モデルを確立します。

(2) 各手順の材料、エネルギー消費、輸送、排出、上流データベースなどの関連データを収集します。

(3) 機能単位に応じて排出量を計算します。

インパクト評価

ライフサイクル影響評価（LCIA）はインベントリ分析に基づいて実施されます。LCIA には、影響カテゴリ、パラメータ、モデルの特徴付け、結果のカテゴリ、カテゴリ パラメータの計算 (特徴付けと標準化) が含まれます。

LCA 影響評価のカテゴリには次のものが含まれます。

• 非生物資源消費潜在値と化石燃料消費潜在値。非生物資源の消費は、システム入力における鉱石の精製に関連します。単位はkg Sb eqです。化石燃料の非生物的消費は発熱量に関係します。単位はMJです。
• 地球温暖化の値。気候変動に関する政府間パネル (IPCC) は、特性要因を計算するための特性モデルを開発しました。特徴付けられた要因は、100 年間の地球温暖化の可能性を表します。単位はkgCOです₂等価
• オゾン球破壊潜在値。このモデルは世界気象機関によって開発されました。さまざまなガスのオゾン層破壊の可能性を定義します。単位はkg CFC-11当量です。
• 光化学オゾン。単位はkgCです₂H₂等価
• 酸性化。SOを測定することで放出電位を表します₂排出量キログラムごとに。単位はkgSOです₂等価
• 富栄養化。単位はkgPOです₄等価
• 解釈
• 解釈は LCA の最後の段階です。目標と範囲、インベントリ分析と影響評価を組み合わせることで、製品の包括的な評価を行い、生産またはライフサイクル排出量を改善するための測定値を見つけることができます。例えば、原料生産の促進、原料選択の変更、製品加工の促進、エネルギー種類の変更、リサイクル設備の最適化などです。

結論

• LCA に関係するデータの種類は多すぎます。データの品質と完全性は結果に大きな影響を与えます。主要なコンポーネントや生産などの在庫を把握し、リサイクルの基本的なデータベースを形成できるデータ追跡プラットフォームを構築できれば、二酸化炭素排出量認証の難易度は大幅に低下します。
• 炭素排出量を削減するには、次のような対策があります。 1. 電池材料システムを革新して、エネルギー密度とサイクル寿命を向上させます。これにより二酸化炭素排出量が削減されます。2. ナトリウムイオン電池はリチウムイオン電池に比べて環境への影響が少ないです。3. 全固体電池は、製造時の炭素排出量がリチウムイオン電池よりも低い。4. 材料のリサイクルと再生産は、汚染を改善し、炭素排出量を削減することもできます。