analiza okoljskih vplivov proizvodnje …univerza v mariboru fakulteta za kemijo in kemijsko...

UNIVERZA V MARIBORU

FAKULTETA ZA KEMIJO IN KEMIJSKO TEHNOLOGIJO

Renata Balajc

ANALIZA OKOLJSKIH VPLIVOV

PROIZVODNJE PIVA IZ VIDIKA CELOTNEGA

ŽIVLJENJSKEGA CIKLA

Diplomska naloga

Maribor, oktober 2010

Diplomsko delo I

Diplomska naloga univerzitetnega študijskega programa

ANALIZA OKOLJSKIH VPLIVOV PROIZVODNJA PIVA IZ VIDIKA

CELOTNEGA ŽIVLJENJSKEGA CIKLA

Študentka: Renata Balajc

Študijski program: univerzitetni, kemijska tehnologija

Smer: kemijska tehnologija

Predvideni strokovni naziv: univ.dipl.inţ.kem.tehnol.

Mentorica: izr. prof. dr. Andreja Goršek

Somentor: doc.dr. Damjan Krajnc

IZJAVA

Izjavljam, da sem diplomsko delo izdelala sama, prispevki drugih so posebej označeni.

Pregledala sem literaturo s področja diplomskega dela, in sicer po naslednjih elementih:

Vir: Chemical Abstracts, Science Direct

Gesla: Pivo, proizvodnja piva, PET, LCA

Skupine gesel: /

Časovno obdobje: /

Število referenc: 16

Število prebranih izvlečkov: 8

Število prebranih člankov: 13

Število pregledanih knjig: 6

Maribor, oktober 2010

Podpis študenta

Diplomsko delo II

Diplomsko delo III

ZAHVALA

Diplomska naloga je bila opravljena na Fakulteti za kemijo in

kemijsko tehnologijo v Mariboru. Za pomoč in strokovne

nasvete bi se zahvalila mentorici izr. prof. dr. Andreji Goršek

in somentorju doc. dr. Damjanu Krajncu.

Zahvala gre staršem, ki so mi omogočili študij.

Diplomsko delo IV

ANALIZA OKOLJSKIH VPLIVOV PROIZVODNJE PIVA IZ VIDIKA

CELOTNEGA ŽIVLJENJSKEGA CIKLA

UDK: 641.87:664(043.2)

Povzetek:

V okviru diplomskega dela smo z analizo ţivljenjskega cikla (LCA ) ocenili vplive na okolje

(abiotsko izkoriščanje surovinskih delov, potencial acidifikacije, evtrofikacije, globalnega

segrevanja, tanjšanja ozonske plasti, tvorbe fotokemičnega smoga), ki nastajajo v

celotnem ţivljenjskem ciklu proizvodnje piva, ki obsega: pridobivanje surovin, dobavo in

transport materialov in embalaţe, proizvodnjo ter ravnanje z embalaţo po uporabi.

Analizirali smo okoljske vplive posameznih faz proizvodnje piva s primerjanjem različnih

vrst embalaţ (nepovratna steklenica, pločevinka, PETplastenka). Z analizo rezultatov smo

ugotovili, da je polnjenje piva v nepovratne steklenice okolju najbolj škodljivo. Druga

najslabša moţnost embaliranja piva so pločevinke in najboljša moţnost pakiranje piva v

PET plastenke.

Ključne besede: analiza ţivljenjskega cikla, LCA, proizvodnja piva, embalaţa, vplivi na

okolje.

Diplomsko delo V

ENVIRONMENTAL IMPACT ASSESSMENT OF BEER

PRODUCTION FROM LIFE CYCLE PERSPECTIVE

UDK: 641.87:664(043.2)

Abstract:

This diploma work evaluates environmental impacts (abiotic depletion, acidification

potential, eutrophication potential, global warming, ozone depletion, photochemical

potential) generated throughout the life cycle of beer production by life cycle analysis

(LCA). Life cycle consisted of: raw materials utilization, supply and transportation of

materials and packing, production and management of packing after use. Environmental

impacts of beer production have been analyzed by comparing the different packing

options (glass, cans, PET bottles). Results showed that, the highest environmental impact

is caused with filling beer in glass bottles, followed by aluminium cans. The best option is

packing beer into PET bottles.

Key words: life cycle assesment, LCA, beer production, packing, environmental impacts.

Diplomsko delo VI

UPORABLJENE KRATICE

AP - potencial acidifikacije

EP - potencial evtrofikacije

GWP - potencial globalnega segrevanja

HDPE - polietilen visoke gostote

LCA - analiza ţivljenjskega cikla

LCIA - ocenitev ţivljenjskega cikla

LDPE - polietilen nizke gostote

ODP - potencial ozonske plasti

PE - polietilen

PET - polietilen tereftalat

Diplomsko delo VII

VSEBINA 1. UVOD ....................................................................................................................... 1

2. TEORETIČNI DEL .................................................................................................... 4

2.1. Procesne stopnje proizvodnje piva .................................................................... 4

2.1.1 Proizvodnja pivine-varjenje piva................................................................... 5

2.1.2 Proizvodnja piva - fermentacija in zorenje .................................................... 5

2.1.3 Filtracija in stabilizacija piva ......................................................................... 6

2.1.4 Polnjenje piva .............................................................................................. 7

2.2. Embalaţa .......................................................................................................... 7

2.2.1 Steklenice .................................................................................................... 7

2.2.1.1 Tehnično pridobivanje in predelava stekla ................................................. 8

2.2.1.2 Etiketiranje steklenic .................................................................................. 9

2.2.1.3 Pritrjevanje pokrovčkov ......................................................................... 9

2.2.2 Pločevinke ................................................................................................... 9

2.2.2.1 Proizvodnja aluminija ...........................................................................10

2.2.2.2 Izdelava pločevink ...............................................................................13

2.2.2.3 Označevanje pločevink ........................................................................13

2.2.3 Plastenke ....................................................................................................13

2.2.3.1 Izdelava PET plastenk .........................................................................14

2.2.3.2 Zapiranje plastenk ...................................................................................15

2.3. Definiranje okoljskih vplivov ..............................................................................15

3. METODOLOGIJA ANALIZE ŢIVLJENSKEGA CIKLA .............................................18

3.1. Metoda LCA .....................................................................................................18

3.1.1 Definiranje namena in obsega analize LCA ................................................19

3.1.2 Inventura in popis .......................................................................................20

3.1.3 Ocenitev vplivov .........................................................................................20

3.1.4 Interpretacija ...............................................................................................21

3.1.5 Omejitve in pomanjkljivosti metode LCA .....................................................21

3.2. Programsko orodje »Gabi 4« ............................................................................22

3.2.1 Kratek opis izbranih funkcij Gabi 4 ..............................................................22

3.2.1.1 Opis posameznih funkcij ...........................................................................22

3.2.1.1.1 Uporabniški vmesnik .......................................................................22

3.2.1.1.2 Fleksibilno modeliranje in vizualizacija ............................................23

3.2.1.1.3 Parametrni raziskovalec ..................................................................23

Diplomsko delo VIII

3.2.1.1.4 Grafični vmesnik ..............................................................................23

3.2.1.1.5 Analiza scenarijev ...........................................................................23

3.2.1.1.6 Spreminjanje parametrov ................................................................23

3.2.1.1.7 Analiza občutljivosti .........................................................................23

3.2.1.1.8 Monte Carlo analiza.........................................................................24

3.2.1.1.9 Serija načinov analitika Gabi ..........................................................24

3.2.1.1.10 Razširjene bilance .........................................................................24

3.2.1.1.11 Kategorizacijski filter ......................................................................24

3.2.1.1.12 Pogled ravnoteţja ..........................................................................24

3.2.1.1.13 Analiza šibkih točk .........................................................................24

4. EKSPERIMENTALNI DEL ........................................................................................25

4.1. Namen in cilji ....................................................................................................25

4.2. Inventarizacija ..................................................................................................25

4.3. Ocenitev vplivov ...............................................................................................33

4.3.1 Prikaz rezultatov za polnjenje in proizvodnjo piva v steklenice ....................33

4.4. Interpretacija rezultatov ....................................................................................40

5. ZAKLJUČEK IN DISKUSIJA ...................................................................................45

6. LITERATURA ...........................................................................................................47

Diplomsko delo IX

SEZNAM SLIK

Slika 2-1: Prikaz proizvodnje piva . ................................................................................... 4

Slika 3-1: Stopnja v ţivljenjskem ciklu neke aktivnosti .....................................................18

Slika 3-2: Koncept analize ţivljenjskega ciklusa . .............................................................19

Slika 4-1: Proces proizvodnje piva (polnjenje v pločevinke). ............................................27

Slika 4-2: Proces polnjenja piva v pločevinke. ..................................................................28

Slika 4-3: Proces proizvodnje piva (polnjenje v steklenice). .............................................29

Slika 4-4: Polnjenje piva v steklenice. ..............................................................................30

Slika 4-5: Proces proizvodnje piva (PET plastenk). .........................................................31

Slika 4-6: Polnjenje piva v PET plastenke. .......................................................................32

Slika 4-7: Abiotsko izčrpanje od različnih vrst embalaţe. ................................................40

Slika 4-8: Potencial acidifikacije od različnih vrst embalaţe. ............................................41

Slika 4-9: Potencial evtrofikacije od različnih vrst embalaţe. ............................................41

Slika 4-10: Globalno segrevanje od različnih vrst embalaţe. ............................................42

Slika 4-11: Tanjšanje ozonske plasti od različnih vrst embalaţe. .....................................42

Slika 4-12: Fotokemični potencial od različnih vrst embalaţe. ..........................................43

Slika 4-13: Primerjava treh sistemov, kjer so okoljski vplivi prevedeni v eko-točke. ..........44

Diplomsko delo X

SEZNAM PREGLEDNIC

Preglednica 4-1: Teţe komponenet 0,5 litrske steklenice. ................................................25

Preglednica 4-2: Teţe komponent 0,5 litrske pločevinke. .................................................25

Preglednica 4-3: Teţe komponent 0,5 litrske PET plastenke. ..........................................26

Preglednica 4-4: Izbrane LCIA vrednosti za steklenice. ...................................................33

Preglednica 4-5: Vrednosti parametrov za steklenice.......................................................33

Preglednica 4-6: Izbrane LCIA vrednosti za pločevinke. ..................................................35

Preglednica 4-7: Vrednosti parametrov za pločevinke. .....................................................35

Preglednica 4-8: Izbrane LCIA vrednosti za PET plastenke. ............................................37

Preglednica 4-9: Vrednosti parametrov za PET plastenke. ..............................................37

Preglednica 4-10: Okoljski vplivi izraţeni v eko-točkah. ...................................................37

Diplomsko delo 1

1. UVOD

Z namenom zmanjšanja vplivov industrijskih in človeških aktivnosti na okolje, so se

načrtovalci procesov v preteklosti običajno osredotočali le na eno stopnjo ţivljenjskega

cikla določene aktivnosti. Na primer, pri zavzemanju k ohranitvi okolja pred emisijami iz

industrijskih procesov so se pogosto zatekli k čiščenju in izpustu. Kljub temu, da

tehnologije čiščenja na izpustu zmanjšajo neposredno onesnaţevanje, poraba energije in

kemikalij ter potreba po nadaljnji obdelavi in odlaganju ustvarjenih odpadkov v procesu

čiščenja pogostokrat vodi v dodatno onesnaţevanje celotnega procesa. Namesto, da

varujemo okolje, lahko nenamerno povečamo vpliv procesa na okolje. Da bi zagotovili

varovanje okolja v celoti, je potrebno uvesti sistematičen pristop ocenitve okoljskih vplivov

proizvodov v posameznih fazah njihovega ţivljenjskega cikla, ki je poznan kot analiza

ţivljenjskega cikla.

V diplomskem delu smo z analizo LCA ocenili vplive na okolje, ki nastajajo v celotnem

ţivljenjskem ciklu proizvodnje piva, tj. od pridobivanja surovin, dobave in transporta

materialov in embalaţe, same proizvodnje, do ravnanja z embalaţo po uporabi. Določili

smo okoljske vplive posameznih faz proizvodnje s primerjanjem različnih embalaţ.

Raziskavo smo izvedli, da bi zmanjšali vplive na okolje, ki jih izzovejo izbrani proizvodi, da

bi stimulirali takšne trţne aktivnosti, ki bodo v največji meri pospešile porabo oz. uporabo

okolju primernejših izdelkov.

V celotnem ţivljenjskem ciklu proizvodnje piva ima sam proces (varjenje piva, hlajenje

pivine) in primarno pakiranje največji vpliv na okolje. Transport in sekundarno pakiranje

ima majhen vpliv na okolje [13]. Glavna okoljska vprašanja so povezana s: porabo

energije in vode, končnimi odpadki ter izpusti CO2.

Proizvodnja piva potrebuje 50 % več energije od distribucije proizvodov in pakiranja.

Pakiranje v steklenice je zelo problematično za okolje, saj proizvodnja steklenic potrebuje

veliko energije in vode. Steklenice so zaradi svoje mase problematične tudi glede končnih

odpadkov. Stopnja recikliranja je pomemben dejavnik zlasti za aluminijske pločevinke. Če

je deleţ aluminija visok, so pločevinke boljša izbira za pakiranje. Dobra izbira za

Diplomsko delo 2

pakiranje so tudi PET plastenke saj zahtevajo najmanj goriva za prevoz in proizvodnjo od

drugih materialov [15].

V diplomskem delu smo se podrobneje spoznali s procesom proizvodnje piva. Osnovne

sestavine za proizvodnjo piva so voda, ječmen in hmelj. Za nastanek dobrega piva je

potrebna kakovostna voda.

Osnovno surovino za izdelavo piva (slad) dobijo s kaljenjem ječmena v sladarni. Različne

vrste slada, svetli, karamelni, barvni so namenjeni varjenju različnih vrst piva. Za izdelavo

slada se uporablja dvoredni jari ječmen, katerega klas je sestavljen iz dveh pravilnih redov

zrn enake velikosti, bogatih s škrobom. Ječmen se najprej očisti in sortira, potem se

namoči in prečrpa na kaljenje, ki traja več dni. Nastane tako imenovani »zeleni slad«, ki

ga je treba posušiti. Posušen in očiščen slad mora pred uporabo v varilnici dozorevati vsaj

mesec dni.

Piva ni brez hmelja, ki z grenkimi in aromatičnimi snovmi pivu daje značilno prijetno aromo

in osveţilno grenkobo. Hmelj je ţe dolgo znan tudi kot zdravilna rastlina. Nekatere

njegove zdravilne sestavine ostanejo tudi v pivu in mu poleg osveţujočih dajejo še

zdravilne lastnosti.

Tehnološki postopek proizvodnje piva se nadaljuje v varilnici. Z varjenjem se doseţejo

optimalni pogoji za delovanje encimov, da se pripravi čim boljša hrana za delovanje

kvasovk. Slad se navlaţi s kakovostno vodo ter se zmelje. Ta faza se imenuje drozganje,

mešanica vode in slada pa drozga. V posebnih posodah se z dvigovanjem temperature

ustvarijo pogoji za delovanje encimov in s tem razgradnjo snovi v sladu. Pri niţjih

temperaturah se pod vplivom proteolitičnih encimov razgrajujejo beljakovine, pri višjih

temperaturah pa pod vplivom amilolitičnih encimov ogljikovi hidrati. Nastale topne snovi se

imenujejo ekstrakt, tekočina pa sladica. S precejanjem se loči sladico od netopnih delov

slada, precejšen del ekstrakta, ki je še v netopnem delu, pa se izpere z vodo.

Dobljena tekočina, imenovana pivina, se kuha v kuhalni posodi, kjer se ji v več obrokih

doda hmelj. Hmeljna pivina se prečrpa v posebno posodo, kjer se izloči vroča usedlina.

Pivina se nato ohladi na začetno temperaturo vrenja, prezrači s sterilnim zrakom in se ji

doda kvas, da se začne alkoholno vrenje. Nastajajo alkohol, ogljikov dioksid in stranski

Diplomsko delo 3

produkti. Ob tem se sprošča tudi toplota, zato je za vzdrţevanje ţelene temperature treba

pivo med vrenjem hladiti. Po končanem vrenju nastane mlado pivo, ki ga je treba ohladiti,

mu odstraniti kvas ter ga prečrpati v tanke za zorenje.

Proces zorenja glede na vrste piva traja različno dolgo. Po končanem zorenju je pivo še

vedno bolj ali manj motno. Za kristalno bistrost piva in njegovo čim daljšo obstojnost je

treba pivo še prefiltrirati. Vsi procesi v tej fazi so avtomatizirani in računalniško vodeni.

Pred polnjenjem se pivo toplotno obdela-pasterizira, s čimer se podaljša predvsem

biološka trajnost piva.

Zelo pomembno pri proizvodnji piva je njegovo skladiščenje. Pivo je občutljivo na sončno

svetlobo in toploto ter velike temperaturne spremembe. Zato ga je potrebno hraniti v

temnem in hladnem prostoru do 10 stopinj. Pivo je trajno dokler je bistro. Takšno pa bo

dokler bo pravilno skladiščeno [1].

Diplomska naloga je razdeljena na naslednja poglavja: Uvod, Teoretični del, kjer podamo

opis proizvodnje piva in definicijo okoljskih vplivov. Eksperimentalni del opisuje katere

komponente in v kakšnih količinah sodelujejo pri procesu proizvodnje piva. Podane so tudi

sheme procesov pakiranja v različno embalaţo. Interpretacija rezultatov vsebuje

ugotovitve, ki temeljijo na podlagi dobljenih rezultatov. Poglavje Zaključek in diskusija

vsebuje primerjavo dobljenih rezultatov z drugimi obstoječimi raziskavami. Na koncu

diplomskega dela podajamo citirano in uporabljeno literaturo.

Diplomsko delo 4

2. TEORETIČNI DEL

2.1. Procesne stopnje proizvodnje piva

Za proizvodnjo piva so potrebne štiri osnovne surovine: pivovarski ječmen, ki se po

posebni tehnologiji predela v slad, kakovostna voda, hmelj, pivski kvas. Vsaka od štirih

sestavin ima v proizvodnji natanko določeno vlogo[ 1, 2, 6].

Slika 2-1: Prikaz proizvodnje piva [1].

Voda, ki je glavna sestavina tudi drugih napitkov, je pri izdelovanju piva namenjena za

topilo. Kvantitativno je najpomembnejša surovina, ki vpliva na karakter in kvaliteto piva v

skoraj vseh stopnjah procesa. Voda ne sme vsebovati suspendiranih fizikalnih delcev

raztopljenega kisika, ki bi povzročil neţeleno oksidacijo in pantogene mikroorganizme.

Slad daje pivu sestavine ekstrakta, od katerih sta odvisna polnost in jakost končnega

izdelka. Uporaba slada, to je ječmena bazira na dejstvu,da ima visoko vsebnost škroba

ter, da ovojnica ostane pritrjena na zrno tudi po mlatenju in proizvodnji slada. Hmelj

konzervira pivo in mu daje značilen vonj ter prijetno grenak okus. Pivski kvas povzroča

alkoholno vrenje, med katerim se sladkor spremeni v alkohol in ogljikov dioksid[1, 2].

Diplomsko delo 5

2.1.1 Proizvodnja pivine-varjenje piva

Da se zagotovijo potrebni pogoji fermentacije je potrebno prvotno netopne komponente

slada pretvoriti v topne produkte. Bistvo varjenja je fermentacija teh komponent, ki poteka

v naslednjih fazah:

mletje slada;

drozganje (Encimi najprej razgradijo ovojnice okrog škrobnih zrn, nato se s

pomočjo β-glukanaz razgradijo β-glukani (topne vlaknine, ki vplivajo na

filtrabilnost), sledi razgradnja beljakovin do aminokislin, kratkih peptidov in dolgih

peptidov, ki pri kuhanju koagulirajo. Aminokisline tvorijo z reducirajočimi sladkorji

produkte Maillardove reakcije melanoidine, ki dajejo pivu barvo. Aminokisline

predstavljajo vir dušika kvasovkam. Na koncu sledi še razgradnja škroba do

maltoze (40-45 %), glukoze (5-7 %) in drugih sladkorjev (mejni dekstrini in drugi

fermentabilni sladkorji) pod vplivom amilolitičnih encimov);

filtracija drozge (V postopku filtracije se iz piva odstrani kvas, višjemolekularne

beljakovine in ostali trdni delci, ki povzročajo motnost. Kot filtracijsko sredstvo se

uporablja diatomejska zemlja, ki se naplavlja na filtrne plošče ali filtrne sveče.);

kuhanje pivine (Med procesom kuhanja pivine prihaja do naslednji fizikalno-

kemijskih sprememb: razgradnja in raztapljanje hmelja v enostavnejše spojine,

koagulacija beljakovin v obliki kosmičev, ki nato sedimentirajo, izparevanje vode z

namenom doseganja standardne koncentracije osnovnega ekstrakta, sterilizacija

sladice, inaktivacija encimov, barvanje sladice, oksidacija sladice, nastajanje

reducirajočih snovi.);

sedimentacija (sedimentirajo koagulirane beljakovine, delci hmelja ter ostanki

plevic);

hlajenje pivine (Zbistrena pivina se ohladi na začetno temperaturo fermentacije

(12-14˚C)) [2].

2.1.2 Proizvodnja piva - fermentacija in zorenje

Pri procesu fermentacije poteka pretvorba sladkorjev do etanola in CO2. Ohlajena pivina

se prezrači s sterilnim zrakom, potem pa se ji doda kvasna biomasa. Zaradi hitrejše rasti

in razmnoţevanja kvasovk na začetku aerobne faze, se pivina prezračuje s kisikom, kar

traja 24-36 ur. Alkoholno vretje (anaerobna razgradnja )se prične, ko se porabi ves O2. Da

kvasovke pričnejo hitreje sedimentirati, pivino ohladimo s 13 na 0˚C. Po končani primarni

Diplomsko delo 6

fermentaciji (v celoti traja 4-6 dni) se odčrpa sedimentirana kvasna biomasa, mlado pivo

pa se ohladi na –1 ˚C in prečrpa v zorilne tanke (zorenje poteka 2-4 tedne). Istočasno pa

še vedno poteka alkoholno vretje. Med tem se razgradijo neprijetne aromatične snovi, ki

so nastale tekom primarne fermentacije, določene komponente pa se šele formirajo.

Fermentacijski soprodukti veliko prispevajo k polnosti okusa, vendar imajo lahko nanj tudi

zelo negativen učinek. Med fermentacijo nastajajo soprodukti, najpomembnejši so diacetil

(značilen okus po maslu), nekateri aldehidi - najpomembnejši je acetaldehid, višji alkoholi,

estri (najpomembnejša komponenta okusa piva, nastanejo z estrefikacijo maščobnih kislin

tekom glavne fermentacije) in ţveplove spojine (nastanejo zaradi metabolizma kvasovk,

dajejo značilen okus in vonj). Med fermentacijo potečejo še druge pomembne reakcije,

kot so raztapljanje CO2 v pivu, spremembe v sestavi dušikovih spojin, zniţevanje ph in

barve piva ter sedimentacija kvasovk, beljakovin, polifenolno beljakovinskih kompleksov -

naravno bistrenje [2].

2.1.3 Filtracija in stabilizacija piva

Ko pivo dozori, se začne filtracija piva, s čimer se odstranijo še preostale kvasovke in

nosilci motnosti. Filtracija je moţna tudi preko posebnega stabilizacijskega filtra, ki

odstrani polifenole (s tem se pivo stabilizira, saj se le-ti ne morejo vezati z beljakovinami in

posledično tvoriti oborine) ta postopek se imenuje koloidna stabilizacija piva. PVPP

(polivinil polipirolidon) in pripravki silika gelov ali pa tudi kombinacija obojega se uporablja

kot stabilizacijsko sredstvo. Moţna je tudi uporaba antioksidantov (askorbinska kislina itd).

V pivovarski industriji se uporablja tudi mikrobiološka stabilizacija piva. Pivina je po

končanem kuhanju sterilna, vendar se lahko mikrobiološka stabilnost piva skrajša z

nečisto proizvodnjo v nadaljevanju, s preobremenjenim filtrom, kot rezultat vdora kisika,

previsoko temperaturo skladiščenja ipd.

Mikrobiološka stabilizacija se lahko izvede kot:

ploščna pasterizacija (kratkotrajna pasterizacija preko toplotnega izmenjevalca)

ali

tunelska pasterizacija ( pivo se v tunelu, ţe napolnjeno v steklenice ali

pločevinke, segreje na pasterizacijsko temperaturo in nato ponovno ohladi- z

uporabo oblivne vode.) [2].

Diplomsko delo 7

2.1.4 Polnjenje piva

Delovno najbolj intenziven proces je polnjenje piva. V steklenice (nepovratne in povratne)

in pločevinke se napolni večina piva, manjše količine piva pa v sode, sodčke in plastenke.

Med polnjenjem je izredno pomembno, da se ohranijo kvalitetni parametri piva oz.

ostanejo nespremenjeni. Osnovni princip polnjenja piva je, da se prefiltrirano pivo prečrpa

v t.i. tlačne tanke, od tu naprej pa poteka razvod piva na vsako posamezno polnilno linijo.

Pri polnjenju piva je potrebno upoštevati naslednja pravila:

potrebno je narediti vse, da med polnjenjem kisik ne pride v stik s pivom ( v ta

namen se steklenica ali pločevinka najprej preevakuira s CO2 in šele nato ga pivo

izpodrine; pri polnjenju v PET te moţnosti zaradi lastnosti materiala ni, se izvede

izpiranje plastenke s prebitnim CO2),

stalen mora biti tlak na strani piva,

polnilne liniji morajo biti redno čiščene v skladu z zahtevami [2].

2.2. Embalaža

Če je bila v preteklosti embalaţa zgolj nujno sredstvo, s katerim so zaščitili izdelek in

omogočili varen transport, je danes zgodba povsem drugačna. Embalaţa je podvrţena

zahtevam izdelka, ceni, predvsem pa ima neverjeten trţni učinek. Prav embalaţa je

namreč postala tisti odločilni dejavnik, ki odloča o tem, ali se bo kupec v trgovini odločil za

izdelek pred sabo, čeprav je denimo enak izdelek na sosednji polici konkurenčen in

cenejši, morda celo še boljši. Embalaţa torej ustvarja imidţ izdelka in mu v mnogih

primerih določa tudi ceno. V preteklosti se je večina pijače kupovala v steklenicah, vračljivi

embalaţi, zadnja leta pa so prinesla vzpon nove vrste embalaţe za pijače PET plastenke,

ki jih je mogoče po uporabi reciklirati.

2.2.1 Steklenice

Glede higienske neoporečnosti, je steklo fizikalno in kemijsko najprimernejši material za

embaliranje. Glavne prednosti steklene embalaţe so: inertnost materiala (ne vpliva na

okus ţivil), odpornost na permeabilnost plinov, toplotna odpornost ter odpornost proti

deformaciji stekla. Slabosti steklene embalaţe so v njeni lomljivosti, teţi in s tem

povezanimi teţavami pri transportu in manipuliranju. Steklo se lahko razbije, kar se ne

more zgoditi pri plastenkah, pločevinkah in tetrapaku. Poleg navedenega je izrednega

pomena tudi faktor barva stekla. Znano je, da na okus piva izredno negativno vpliva

svetloba valovne dolţine med 350 in 500 nm. Velja, da je tvorba arome odvisna od časa

izpostavljenosti piva svetlobi in njene intenzitete. Najboljša raven steklenic se doseţe z

Diplomsko delo 8

uporabo rjavih steklenic. V primeru uporabe zelenih steklenic ali celo belih steklenic pa je

izredno nujno pivo do končne uporabe zaščititi na kakšen drug primeren način. Steklo je

vsaka snov, katere talina se pri ohlajevanju zaradi podhladitve strdi v amorfno, krhko in

prozorno snov. S fizikalnega stališča je steklo tekočina, ki je zaradi svoje viskoznosti videti

trdna. Obstajajo naravna stekla in umetna oziroma tehnična stekla. Steklo je lahko

produkt anorganskih ali organskih tekočin. V širšem pomenu je steklo produkt taljenja

silicijevega dioksida z drugimi oksidnimi primesmi. Znanost pojmuje stekla kot trdne snovi,

ki nastanejo pri hlajenju taline in se nahajajo v amorfnem, ne kristalnem stanju. Glavna

sestavina stekla je kremen, to je silicijev dioksid. Najde se predvsem v pesku, kjer pa je

pomešan z različnimi nečistočami. Zelo čisti se nahaja v kameni streli. Kremen je glavna

sestavina skoraj vseh stekel in od njega so odvisne tudi osnovne lastnosti in struktura

stekla.

Da je izdelava stekla cenejša, pesku primešajo še nekatere druge snovi, večinoma sodo.

Ta snov kremenu zniţa visoko tališče. Pesku in sodi dodajo še zmleti apnenec, ki steklu

poveča trdnost in kemijsko odpornost proti številnim kemijskim snovem. Pri segrevanju

snovi izhaja ogljikov dioksid in nastajajo silikati. Glede na uporabo stekla pri izdelavi,

dodajajo tudi druge surovine in sicer različne okside, ki steklo obarvajo. Kobaltov oksid

obarva steklo modro, aurati ga obarvajo rdeče, svinčev oksid pa povzroči večji lom

svetlobe, zato se uporablja za kristalno steklo. Tudi druga barvila se lahko v mikroskopsko

majhni obliki porazdelijo v snovi. Steklo se kali npr. s kalcijevim fosfatom, cinkovim

dioksidom in kriolitom. Pogosta je tudi kasnejša obdelava z brušenjem ali jedkanjem s

fluorovodikom. Za pridobivanje čiste brezbarvne snovi dodajo manganov dioksid, saj ta

odstrani zeleno in rjavo obarvanje, ki ga povzročijo sledi ţeleza [3].

2.2.1.1 Tehnično pridobivanje in predelava stekla

Drobno zmletim surovinam dodajo 20 do 50 % odpadnega stekla. To zmes, nato z

generatorskim plinom v kadnih pečeh, stalijo. Kadne peči so do 40 metrov dolge in do 6

metrov široke, temperatura v njih pa se giblje od 1000 do 1600 ˚C. V 24-ih urah dobijo

med 100 in 400 ton taline. Postopek taljenja je še posebno pomemben za kasnejšo čistost

stekla. Po sintranju in segrevanju, pri čemer nastajajo plini, iz zmesi nastane nehomogena

talina polna mehurčkov in gostin, ki pa v procesu prečiščevanja izginejo. Prečiščevalna

sredstva povzročijo nastanek velikih mehurčkov, v katere se izločijo mali. Ti povzročijo, da

se talina premeša tako, da gostine izginejo in talina postane homogena. Na koncu talino

ohladijo na pribliţno 1100 ˚C pri čemer se trdnost poveča do te stopnje, da je moţna

nadaljnja predelava. Danes steklo skoraj izključno predelujejo strojno, le nekatera

Diplomsko delo 9

posebna in okrasna stekla so izdelana ročno. Postopki za nadaljnjo predelavo taline so

različni, od vlivanja, valjanja, vlečenja do pihanja in stiskanja. Steklenice in steklene

posode proizvajajo s pihanjem, serijske izdelke (steklenice, svetila, steklene embalaţe) na

avtomatskih strojih, posebne oblike pa s steklopihaško cevjo. Med orodja za izdelavo

stekla sodijo cevka za pihanje, palica, klešče, škarje in valjska plošča. Pri strojnem

pihanju stekla najprej kapljo taline napihnejo v modelu nato pa ga robot prenese v drug

model, kjer ga ponovno segrejejo in s pihanjem izdelek dokončno oblikujejo [3].

2.2.1.2 Etiketiranje steklenic

Po izdelavi steklenic sledi etiketiranje. Avtomatsko etiketiranje poteka na naslednje

načine:

stroj nanaša lepilo direktno na etikete, ki jih drţijo posebni vakuumski oprijemk,

lepilo je naneseno najprej na ploščo oziroma stolpic, ki med vrtanjem nanaša lepilo

na etiketo,

malo lepila je nanesenega na steklenico, malo se ga prenese na etiketo in ta se

nato ovije okrog steklenice,

varjenje folije iz umetnih mas (običajno PE) okrog steklenice, brez lepljenja [3].

2.2.1.3 Pritrjevanje pokrovčkov

Na koncu procesa proizvodnje steklenice sledi pritrjevanje pokrovčkov. Pokrovčki se

potrebujejo za zapiranje steklene embalaţe. So iz bele ali pa iz aluminijeve pločevine. Za

zapiranje steklene embalaţe uporabljamo pokrovčke, ki so lakirani in imajo naneseno

tesnilno maso, ki omogoča dobro zapiranje in tesnjenje ter preprečuje uhajanje tekočin.

Za steklenice se uporabljajo predvsem pry-off pokrovčki. To so pokrovčki, ki se odpirajo z

vzvodom. Sem spadajo omnia (alupo) pokrovčki, ki so iz aluminija lakirani in s tesnilno

maso. Pokrovčki so po obodu zaobljeni in med zapiranjem povzročijo, da zleze ta

zaobljeni del pod rob kozarca. V to skupino se prištevajo tudi kronski pokrovčki za

zapiranje steklenic (mineralna voda, pivo, vino), ki so iz bele pločevine [3].

2.2.2 Pločevinke

Pločevinke imajo dobre mehanske lastnosti. So zelo toplotno prevodne, kar omogoča hiter

prenos toplote pri sterilizaciji in ohlajanju izdelka. Ne prepuščajo svetlobe, vode, plinov,

prahu, niso prepustne za mikroorganizme. Lahko se reciklirajo in pri tem prihranijo veliko

energije [3].

Diplomsko delo 10

2.2.2.1 Proizvodnja aluminija

Vključevanje in obvladovanje načel ter vidikov gospodarjenja z materiali je izjemnega

pomena, saj je aluminijska panoga zelo zahtevna in razvejena industrijska panoga.

Aluminij se deli na primarni aluminij (proizveden z elektrolizo glinice, ki razen vlivanja ni bil

predelan) in na sekundarni aluminij (proizveden po pretaljevanju kovinskih odpadkov).

Aluminij se pojavlja tudi v zlitinah, ki jih je danes nekaj tisoč. Običajno vsebujejo 87 %

aluminija, legirni elementi pa so drugi kemijski elementi, ki ţe v majhnih količinah lahko

spremenijo lastnosti in namen njihove uporabe. Proizvodni proces primarnega aluminija

se deli v dve glavni proizvodni fazi: proizvodnjo glinice in elektrolizo glinice. Proizvodnja

glinice temelji v največji meri po Bayerjevem postopku. Bayerjev postopek zajema več

medsebojno povezanih, soodvisnih ter zahtevnih tehnoloških postopkov.

Najpomembnejša ruda za pridobivanje aluminija je boksit. Surovine za proizvodnjo glinice

so ruda boksit, natrijev hidroksid in voda, poleg tega je potrebna še električna energija.

Tehnološka voda je za aluminijsko industrijo izrednega pomena, saj je potrebna za

številne tehnološke postopke. Ker je pomembna še njena kakovost, jo je potrebno

predhodno pripraviti, to je čistiti in mehčati. Pomembno je tudi čiščenje industrijskih

odplak, ki vsebujejo razne škodljive snovi. Na zahtevnost Bayerjevega postopka kaţejo

podatki, da je potrebno v tehnološkem postopku spremljati več kot 200 parametrov

(pretoki fluidov, usedline v posodah, temperature, koncentracije raztopin, analiza

kakovosti). Zato so sodobne naprave za proizvodnjo glinice opremljene s procesnimi

računalniki, ki omogočajo prihranke surovin, električne energije, pare in tehnološke vode.

Proizvodnja glinice temelji na elektrolitski redukciji glinice v primarni aluminij. Vstopni

parametri v proces proizvodnje aluminija so: glinica, kriolit, anodna masa, katodni bloki,

phalna masa in električna energija. Glinica ima tališče pri 2050 ˚C. Za kakovosten aluminij

je potrebna zelo čista glinica. Kriolit je mineral, ki se dodaja v proces elektrolize z

namenom, da se zniţa tališče glinice na 950 ˚C. Elektrode potrebne za dovod električne

energije v talino, so v obliki anodne mase, katodnih blokov in phalne mase, proizvedene

na osnovi katranske smole in koksa. Anodna masa sega v notranjost elektrolitske peči, v

talini dogoreva in omogoča elektrolizo glinice. Proces dovajanja anodne mase v

elektrolitsko peč je neprekinjen. Anode se lahko reciklirajo in ponovno uporabijo. Za

nemoten tehnološki proces proizvodnje aluminija je tako nujna neprekinjena dobava anod,

zato ima večina proizvodnih sistemov organizirano lastno proizvodnjo anod. Notranji del

elektrolitske peči obdajajo katodni bloki. Med procesom ne spreminjajo svoje oblike,

vendar jih morajo po določenem času v celoti obnoviti. Za elektrolizo aluminija je

nenadomestljiva električna energija, hkrati pa mora biti stalna in nenadomestljiva. Ker je

Diplomsko delo 11

tehnološki proces elektrolize neprekinjen, pomeni vsaka prekinitev preskrbe z električno

energijo in vsako nihanje njene napetosti poslabšanje hoda elektrolitskih peči, njihova

nekajurna ohladitev pa zamrznjenje kovine in taline v peči. Elektroliza glinice je

elektrotermični postopek, ki poteka v talini glinice in kriolita. V katodo nasujejo kriolit v

prahu in glinico, ki prehaja, pri 950 ˚C v talino. Po njeni redukciji se raztaljeni aluminij

useda na dno katodne obloge. S kontinuiranim merjenjem ugotavljajo raven aluminija v

talini in ko le-ta doseţe določeno točko, ga prečrpavajo iz peči v posebne lonce in

odvaţajo v livarno. To je talilniški aluminij. Količina tako proizvedenega aluminija je

odvisna od velikosti celice oziroma peči ter od jakosti električnega toka. Za elektrolizo

potrebujejo istosmerni tok določene napetosti in jakosti, ki znaša za elektrolitske peči

50.000-100.000 A, odvisno od velikosti in konstrukcije peči. Za proizvodnjo 1 t aluminija

porabijo danes v dobro vodenih sodobnih postopkih elektrolize okoli 13.000-14.000 kWh

električne energije. Za proizvodnjo 1 t primarnega aluminija potrebujejo pribliţno 2 t glinice

oziroma 4-5 t boksita in 0,5 t ogljikovih anod. Prečrpani aluminij še ni dovolj čist. Zaradi

proizvodnje v različnih elektrolitskih pečeh tudi ni enak po kakovosti, zato vodijo tekoči

aluminij v livarne, kjer ga v električnih pečeh čistijo z dodajanjem raznih talil in soli. Tako

proizveden aluminij se imenuje rafinirani aluminij. Sodobni livni stroji omogočajo

neposredno povezovanje z avtomatiziranimi operacijami valjanja. Bistvo kombiniranega

litja in valjanja je v tem, da se dobi določena stopnja predelanega aluminija ţe

neposredno iz tekočega rafiniranega aluminija iz peči in da takšnih polproizvodov ni

potrebno voditi v predelovalno industrijo oziroma jih tam ponovno segrevati pri visokih

temperaturah. Aluminijska industrija je izjemno intenzivna. Poraba energije (toplotne in

električne) je velika v vseh fazah proizvodnega procesa, zato je zniţevanje porabe

energije na tono proizvedenega oziroma predelanega aluminija ključnega pomena za

gospodarno in konkurenčno proizvodnjo. To je skozi vsa pretekla desetletja dajalo velike

spodbude za iskanje inovativnih tehnoloških rešitev in njihovo uvajanje v prakso.

Aluminijska industrija je snovno in energijsko izjemno intenzivna panoga. Če je za

proizvodnjo 1 t primarnega aluminija potrebno 2 t glinice oziroma 4-5 t boksita in 0,5 t

ogljikovih anod. Pomeni to v povprečju 3-4 t odpadkov raznih vrst za 1 t proizvedenega

aluminija v njegovem celotnem ţivljenjskem ciklu. Ob vse stroţjih okoljevarstvenih

zahtevah in zniţevanju stroškov na vseh ravneh proizvodnje, je integrirano varstvo okolja,

z uvajanjem čistejših tehnologij v zadnjem letu še dodatno pridobilo na pomenu. Ob tem je

potrebno poudariti, da so se vplivi na okolje omejevali skupaj z inovativnimi tehnološkimi

rešitvami. Za pretekla obdobja je za aluminijsko industrijo značilno stalno zniţevanje

porabe energije in posredno zniţevanje emisij v ozračje. Postopno zniţevanje emisij CO2

Diplomsko delo 12

in drugih emisij v ozračje, v aluminijski industriji, je predvsem posledica naslednjih

trendov: večje energijske učinkovitosti tehnološke opreme, zmanjševanje porabe

električne energije v procesu elektrolize in preselitve marsikaterih obratov za proizvodnjo

primarnega aluminija na lokacije, kjer je dostopna električna energija iz hidroelektrarn.

Večji okoljski problemi aluminijske industrije so emisije fluoridov, ki nastajajo v procesu

elektrolize glinice. Pri sodobnih elektroliznih pečeh te pline zbirajo in vodijo skozi čistilni

sistem, kjer se v dotiku z aktivno glinico absorbirajo in ponovno vrnejo v proces

elektrolize. Praviloma so pri vsaki novi izvedbi elektroliznih peči, v preteklih desetletjih,

upoštevali koncepte čistejše tehnologije in s tem postopoma zmanjševali škodljive emisije

fluoridov. V aluminijski industriji je pri ravnanju z okoljem izredno pomembno tudi

gospodarjenje z odpadnim aluminijem, ki vključuje postopke reciklaţe. Aluminij ima zelo

dobro sposobnost reciklaţe, saj se z današnjimi postopki pretaljevanja njegove lastnosti

ne spreminjajo. Med poglavitne prednosti reciklaţe aluminija sodi tudi dejstvo, da pri

reciklaţi porabijo v povprečju le 5 % energije v primerjavi s proizvodnjo primarnega

aluminija iz glinice. Zmanjšajo se tudi količine emisij. Danes zajema reciklirani aluminij v

Evropi 30 % deleţ celotnega trga aluminija. Za učinkovito in ekonomsko upravičeno

predelavo sekundarnih surovin oziroma odpadnega aluminija so potrebni različni ukrepi:

strokovno in organizirano zbiranje, sortiranje, transport do obratov za predelavo in

skladiščenje odpadkov. Pomembna je tudi homogenost sestave odpadkov. V splošnem

postopek predelave odpadkov odpadnega aluminija zajema operacije sortiranja,

pretaljevanja, rafiniranja, legiranja in litja. Večino odpadkov preoblikujejo v polproizvode

(ingote, brame), ki jih nato ponovno uporabijo v postopkih valjanja, stiskanja ali ulivanja.

Stopnja reciklaţe je pogojena s stopnjo potreb trga in s sistemom zbiranja odpadnega

aluminija iz različnih sektorjev uporabe oziroma različnih faz proizvodnje. Poleg tega je

stopnja reciklaţe odpadnega aluminija odvisna tudi od razpoloţljivosti rabljenih izdelkov iz

aluminija. Le-ti imajo razen embalaţnih proizvodov bolj ali manj dolge ţivljenjske dobe,

zato lahko odpadni aluminij pokrije praviloma le del potreb po materialu za večino

sektorjev njegove uporabe [3].

Diplomsko delo 13

2.2.2.2 Izdelava pločevink

Pločevinke izdelujejo iz bele in aluminijaste pločevine. Debelina te pločevinke je med 0,15

mm in 0,5 mm. Pločevinke se lahko delijo na različne načine: glede na ţivilo, za katerega

so namenjene in po številu delov, iz katerega so sestavljene:

tridelne pločevinke- izdelane so iz plašča dna in pokrova. Plašč zvijejo iz ustrezno

odrezanih plošč ter naredijo nepredušen spoj. Spoj je lahko varjen spajkan ali

zapognjen. Nato na eni strani plašča namestijo dno in njegove robove zapognejo

skupaj z robovi plašča. Pokrov namestijo na enak način kot dno, vendar po

polnjenju izdelka. K tridelnim pločevinkam se prištevajo tudi pločevinke, pri

katerih je pokrov preprosto poveznjen na pločevinko. Te pločevinke niso

hermetično zaprte, zato so po potrebi ovite še s folijo iz umetnih mas;

dvodelne pločevinke- izdelane so iz posodice in pokrovčka. Posodica nastane z

globokim vlečenjem pločevine. Obstajata dve moţnosti globokega vlečenja:

vlečenje in likanje- pri tem načinu izsekano ploščo najprej razvlečejo v posodico z

ţelenim premerom, nato dalje likajo samo steno, dno pa ostane debelejše in ga

vbočijo. Na dvodelne pločevinke potrdijo pokrov enako, kot na tridelne [3].

2.2.2.3 Označevanje pločevink

Sledi postopek označevanja, ki poteka na dva načina:

označevanje s tiskom - najpogosteje se naknadno tiska na embalaţo rok

trajanja ţivila in lot, ker sta odvisna od dneva polnjenja in se ne da ta

predhodno natisniti na etiketo;

označevanje z izsekovanjem - pred lepljenjem etikete stroj na točno

označenem mestu izseka etiketo [3].

2.2.3 Plastenke

PET plastenke so poleg stekla in pločevink edina ekološko spremenljiva embalaţa za

pakiranje alkoholnih in brezalkoholnih pijač. Okrog 50 % proizvodov v Evropi je pakiranih

v plastenke.

Diplomsko delo 14

Glavne prednosti PET embalaţe so:

odpornost proti udarcem oziroma nelomljivost (primerne za uporabo na

piknikih, koncertih, večjih športnih prireditvah, kjer tradicionalna steklena

embalaţa predstavlja določeno varnostno tveganje),

majhna teţa (tipične PET-plastenke običajno tehtajo le od 22 do 40 g (0,5 l),

kar predstavlja le desetino teţe primerljive steklene embalaţe),

moţnost ponovnega zaprtja z originalnim pokrovčkom (v primeru uporabe

navojnih pokrovčkov),

transparentnost (v primerjavi s kovinsko embalaţo omogočajo dobro

preglednost),

moţna je velika fleksibilnost pri določitvi barve in designa PET-plastenke,

proizvajalci pijač lahko sami proizvajajo plastenke,

izdelane so izredno dimenzijsko natančno ter

v veliki večini jih lahko recikliramo [4, 5].

Zasnovane in prirejene so za posebne potrebe z izkoriščanjem njihove prilagodljivosti za

predelavo, skladiščenje, transport, varovanje in ohranjanje izdelkov. Pakiranje plastenk,

zahteva manj goriva za proizvodnjo in prevoz od drugih materialov, na ta način se varčuje

z energijo od začetka do konca ţivljenjske dobe. PET, iz katerega je plastenka, je

poliester, pridobljen iz tereftalove kisline in etilenglikola. Je trd, ţilav, transparenten,

fiziološko neoporečen in toplotno obstojen. Zaradi nizke cene je primeren za široko

uporabo: folije, plastenke za mineralno vodo, plastenke za vroče polnjenje, povratne

plastenke, plošče za zasteklitve, reklame in sintetična vlakna. Pokrovčki na plastenkah so

iz polipropilena [6].

2.2.3.1 Izdelava PET plastenk

Za izdelavo plastenke se uporablja tehnika vbrizgavanja plastike. Vbrizgavanje poteka

tako, da se zmehčan material vbrizga skozi šobo v zaprt kalup. Tako se izdela večje

število manjših predmetov, pa tudi izdelki velikosti preko 2 m in teţe 100 kg. Plastična

masa granulat je sestavni material za izdelavo plastenk. Stroj za izdelavo se imenuje

brizgalni stroj in ima štiri glavne sestavne komponente: injekcijo, orodje, odpiralno mizo,

mehanizacijo in elektronsko podporo stroja. V injekciji se granulat stali na določeno

temperaturo, ki ga pod določenim pritiskom vbrizgajo v orodje, kjer se ohladi, da dobi

ţeleno obliko. Ko se orodje odpre, izbijači izvrţejo polizdelek. Za izdelavo plastenke se v

omenjenem stroju in orodju ali kalupu izdela izbrizganec, ki je po obliki podoben

Diplomsko delo 15

laboratorijski epruveti. Ko je epruveta narejena gre v drug stroj, kjer se ponovno segreje

na temperaturo 230 ˚C. V orodju se pod velikim pritiskom 120 barov v majhno epruveto

doda plin dušik, ki epruvetko razlije po stenah orodja. Za izdelavo plastenke se lahko

uporablja tudi drugačen postopek, ki bazira na vakuumu in deluje podobno, kot

komprimiran plin. Orodje je vodno hlajeno. Plastenka se ohlaja pribliţno 10 sekund. In

tako epruveta napihnjena z zrakom dobi dokončno podobo plastenke.[2, 3,6].

2.2.3.2 Zapiranje plastenk

Poleg izbire materiala plastenke, je zelo pomemben dejavnik pri vnosu kisika in temu

posledično dolţini roka uporabnosti, tudi izbor materiala in vrsta pokrovčkov plastenk. Na

trgu so na voljo različne moţnosti: polimerni (HDPE ali LDPE) in aluminijasti navojni

pokrovi, kronske zaporke in t.i ring- pull pokrovčki. Odločitev, kateri pokrovček uporabiti, je

v veliki meri odvisna od zahtev potrošnika in seveda lastnosti embaliranih moţnosti.

Najpogosteje se uporabljajo polimerni navojni pokrovčki, katerih prednost je, da imajo

moţnost ponovnega zaprtja [3-5].

2.3. Definiranje okoljskih vplivov

Sodobna okoljska zakonodaja je na podjetja prenesla velik del odgovornosti glede

zmanjševanja vplivov na okolje. Okoljsko neosveščena podjetja tako ne predstavljajo več

le lokalne groţnje, ampak se jim zapirajo vrata na mednarodne trge. Okoljska zakonodaja

in trţni mehanizem bodo organizacije vedno bolj silili v vzpostavljanje in nenehno

vzdrţevanje postopkov za prepoznavanje tistih okoljskih vidikov svojih dejavnosti, izdelkov

in storitev, s katerimi lahko obvladujejo oziroma zmanjšajo ali odpravljajo negativne

posledice za okolje [7].

Z integracijo okoljske dimenzije v hierarhijo podjetniških ciljev so v politiki podjetja potrebni

predvsem naslednji ukrepi:

povečana kompleksnost glede na vključitev okoljskih vrednostnih meril v

sistemu ciljev podjetja ter v oblikovanje ustreznih strategij in načrtovanja

ukrepov;

razširitev vpliva okoljske dimenzije na vsa funkcijska področja v podjetju

(razvoj, nabava, proizvodnja, marketing, računovodstvo, finance, organizacija);

potreba po novih informacijskih kategorijah, ki omogočajo sistematično

pridobivanje in obdelavo za okolje pomembnih podatkov;

interdiscipliniranost in s tem nujnost komuniciranja z več strokami;

Diplomsko delo 16

oblikovanje kontrolnega sistema v delovanju celoletnega okoljskega

menedţmenta v podjetju glede na postavljene cilje [7].

Nove razseţnosti v okoljski miselnosti torej zahtevajo, da se zasidrajo v podjetniško

filozofijo in jih profesionalno uveljavijo. Okoljska politika tako postaja del strategije razvoja

podjetja, temelji pa na učinkovitem gospodarjenju z energijo, vodo in odpadki,

zmanjševanju uporabe nevarnih snovi, uvajanju obnovljivih virov energije, obvladovanju

gospodarjenja z materiali in analizo proizvodnje ter procesov ob poznavanju zakonodaje.

Številni primeri iz prakse dokazujejo, da uvajanje sodobnih metodoloških pristopov

okoljskega menedţmenta vodi do zmanjševanja porabe materialov in energije na enoto

izdelka, ob zmanjšanju količin emisij in tveganja pa omogoča organizacijam, da dodatno

zniţujejo proizvodne stroške [7].

Vplivi na okolje pri procesu proizvodnje piva:

abiotsko izkoriščanje surovinskih virov (izkoriščanje naravnih virov za prihodnje

generacije; izkoriščanje anorganskih neobnovljivih surovinskih virov vključuje

izkoriščanje fosilnih goriv, kovin in mineralov),

tanjšanje ozonske plasti (večina plasti ozona se nahaja v zgornjem delu

atmosfere. Ta plast se imenuje statosfera in je več kot 10 km nad površino

Zemlje. Človek s svojimi dejavnostmi, oziroma emisijami v ozračje, pripelje do

tanjšanja ozonske plasti s plini kot so CFC, CCl4 in CH3CCl3. Statosferno

tanjšanje ozona se navezuje na tanjšanje ozonske plasti pod vplivom

antropogenih emisij. To povzroča večji deleţ ultravijoličnega sevanja na Zemljino

površino in posledično škodljive vplive na zdravje ljudi (pogosta rakava obolenja

koţe in siva mrena) in ţivali ter vplive na kopenske in vodne ekosisteme,

biokemične cikle in snovi),

globalno segrevanje (Mehanizem učinka tople grede je mogoče opaziti v

manjšem obsegu, kot ţe ime pove, na rastlinjakih. Ti učinki se pojavljajo tudi v

svetovnem merilu. Kratkovalovno sevanje od sonca pride v stik z zemeljsko

površino in jo delno absorbira, deloma pa se odraţa, kot infrardeče sevanje.

Infrardeče sevanje absorbira s tako imenovanimi toplogrednimi plini v troposferi in

se ponovno oddaja v vse smeri tudi nazaj na zemljo. Pojav tople grede je globalne

narave. V naslednjih petdesetih letih naj bi narastel do te mere, da bo prizadel

milijone ljudi. Premikanje podnebnih pasov proti severu bo morda spodbudilo

prava preseljevanja narodov.),

Diplomsko delo 17

fotokemična tvorba oksidantov (Fotokemijsko nastajanje ozona v troposferi,

znano tudi kot smog, predstavlja velike vremenske posledice in onesnaţevanje

zraka. Visoke koncentracije ozona so strupene za ljudi. Sevanje sonca in

prisotnosti dušikovih oksidov in ogljikovodikov povzroča zapleten snop kemičnih

reakcij, ki proizvajajo agresivne reakcije, med katerimi je tudi ozon. Dušikov oksid

sam po sebi ne povzroča visoke koncentracije ozona. Emisije ogljikovodikov

nastanejo iz nepopolnega zgorevanja, v povezavi z naftno predelavo (skladiščenje

in promet z gorivom). Visoke koncentracije ozona se pojavljajo, ko je temperatura

še vedno visoka, vlaţnost nizka, če je zrak statičen in ko gre za visoke

koncentracije ogljikovodikov. Višje koncentracije ozona se pogosteje pojavljajo na

območjih čistega zraka, kot so gozdovi, kjer je manj CO),

evtrofikacija (Evtrofikacija je obogatitev hranil na določenem mestu. Lahko poteka

v vodi ali na kopnem. Onesnaţevanje zraka, odpadna voda in gnojenje v

kmetijstvu vse to prispeva k evtrofikaciji. Posledica evtrofikacije v vodi je

pospešena rast alg, kar preprečuje sončni svetlobi, da doseţe niţje globine. To

vodi do zmanjšanja fotosinteze in proizvodnje kisika, ki je potreben za razkroj

mrtvih alg. Zmanjšana koncentracija kisika v vodi pripelje do umiranja rib in

anaerobne razgradnje. Pri tem se proizvajata vodikov sulfid in metan, kar lahko

povzroči, med drugim, uničenje ekosistema. V tleh, kjer je prisotna evtrofikacija, je

večja dovzetnost rastlin na bolezni in škodljivce, opaţena je degradacija

stabilnosti rastlin),

acidifikacija (Zakisljevanje tal in vode se pojavlja predvsem v okviru prenosa

onesnaţenega zraka v kisline. To vodi do zmanjševanja pH vrednosti deţevnice

in megle do 4 ali niţje. K zakisljevanju prispevajo ţveplov dioksid, dušikovi oksidi

in njihove kisline. Zakisljevanje ima tako neposredne in posredne škodljive vplive

(na primer hranila se sperejo iz tal ali poveča se topnost kovin v tleh). Lahko se

poškodujejo tudi zgradbe in gradbeni materiali. Povzroči se škoda na

ekosistemih, pri čemer je propadanje gozdov najbolj znan učinek) [10].

Diplomsko delo 18

3. METODOLOGIJA ANALIZE ŽIVLJENSKEGA CIKLA

3.1. Metoda LCA

LCA je metoda za zbiranje in ovrednotenje vtokov, iztokov in potencialnih okoljskih vplivov

produkta skozi njegov ţivljenjski cikel [9].

Obravnava naslednje stopnje v ţivljenjskem ciklu neke aktivnosti:

pridobivanje in obdelava surovin,

proizvodnja,

transport in distribucija,

uporaba, ponovna uporaba in vzdrţevanje,

obtakanje ,

končna odstranitev [9].

Pridobivanje inobdelava surovin

Proizvodnja

Uporaba

Končnaodstranitev

Ponovna uporaba in/ali obtakanje

Primarnesurovine

Emisije inodpadki

Slika 3-1: Stopnja v ţivljenjskem ciklu neke aktivnosti [9].

Diplomsko delo 19

LCA je standardizirana s serijo standardov ISO (ISO, 1997;1998) in vključuje naslednje

faze:

definiranje namena in obsega (ISO 14 041),

inventuro in popis (ISO 14 041),

ocenitev vplivov (ISO 14 042) ter

interpretacijo (ISO 14 043).

Ocenitev življenjskega ciklusa

Definiranje namena inciljev

Inventurna analiza

Ocenitev vplivov

Interpretacija

Slika 3-2: Koncept analize ţivljenjskega ciklusa [9].

3.1.1 Definiranje namena in obsega analize LCA

Prva faza LCA vključuje definiranje:

sistema in njegovih mej,

namena študije in nameravane uporabe,

kvalitete podatkov, predpostavk in omejitev študije in

funkcijske enote.

V prvi fazi LCA se opredelijo cilji raziskave in tudi razlogi zanjo in ciljno skupino, ki so ji

rezultati raziskave namenjeni. Natančno je potrebno opisati predmet raziskave, torej

podrobno specifikacijo proizvoda, ki se preučuje ter njegovo uporabnost. Nujno potrebna

je določitev časovnih, prostorskih in stvarnih omejitev, ki so odvisne od več dejavnikov (od

podatkovnih omejitev, namena uporabe rezultatov, izbranih kriterijev). Funkcijska enota je

eden izmed najpomembnejših elementov analize LCA. Le-ta predstavlja kvantitativno

meritev vpliva produkta oz. storitve nekega sistema. V primerjalnih študijah LCA je

pomembno, da so sistemi primerjani na osnovi ekvivalentnih funkcij, tj. funkcijskih enot.Ta

Diplomsko delo 20

faza ocenjuje tudi ocenitev kvalitete podatkov in postavitev zahtev o kvaliteti podatkov [9,

10].

3.1.2 Inventura in popis

V inventurni analizi se ugotovijo in določijo okoljske obremenitve v ţivljenjskem ciklu

raziskovane aktivnosti. Obremenitve so definirane z energijsko in snovno porabo v

sistemu, emisijami v zraku, tekočimi iztoki, trdnimi odpadki, ki so izpuščeni v okolje.

Inventurna analiza vsebuje naslednje stopnje:

zbiranje podatkov,

določitev okoljskih obremenitev v več funkcijskih sistemih,

natančno definiranje raziskovanega sistema in

kvantifikacija obremenitev.

Inventarizacija predstavlja podatkovno jedro LCA, saj obsega zbiranje podatkov in

količinsko zajemanje vtokov in iztokov, ki jih povzroča določen proizvod v določenem

ţivljenskem ciklu. Surovine, pomoţna in obratna sredstva, zrak, voda in energija

predstavljajo vtoke, medtem ko glavni in stranski proizvodi, odpadki ter emisije v zrak in v

vodo predstavljajo iztoke. Podatki se zbirajo tako za posamezno fazo, kot tudi za celoten

ţivljenski cikel in so lahko specifične narave. Poleg internih podatkov, ki jih je za določene

snovne in energijske tokove mogoče pridobiti v podjetju, je potreben še širok spekter

zunanjih informacij [9,10].

3.1.3 Ocenitev vplivov

V tej fazi se ovrednotijo vplivi vtokov in iztokov določenega izdelka na okolje, ki izhajajo iz

predhodne faze. Ovrednotenje vplivov je proces, pri katerem se poveţejo podatki in

informacije, pridobljene z inventarizacijo ter s konkretnimi okoljskimi vplivi in se pri tem

ugotavljajo vzroki in posledice njihovega nastajanja. Kvantitativno ovrednotenje ni vselej

moţno, saj je delovanje škodljivih snovi pogosto zakrito, prav tako pa je potrebno pri

posledicah vplivov na okolje upoštevati tudi časovno komponento. Proces ovrednotenja

vplivov vključuje naslednje korake:

pripravo liste kategorij učinkov (učinki tople grede, razgradnja ozonskega sloja,

fotokemični učinek, izčrpavanje neobnovljivih resursov),

klasifikacijo (vzpostavljanje razmerja med parametri, pridobljenimi z

inventarizacijo, s kategorijami učinkov),

uravnoteţenje (zdruţitev in primerjava dobljenih podatkov) [9,10].

Diplomsko delo 21

3.1.4 Interpretacija

Interpretacija je zadnja faza LCA in od vseh predhodnih faz, ki se izvajajo z znanstvenimi

metodami in instrumenti, še najmanj znanstveno utemeljena. V tej fazi se identificira,

kvalificira, kontrolira in vrednotijo informacije iz izsledkov inventarizacije in faze

ovrednotenja vplivov. Potrebno je podati sklep, ki mora biti v skladu z zahtevami oziroma

cilji, ki so opredeljeni v prvi fazi. Glavni namen interpretacije je zmanjšati število izmerjenih

podatkov in tako olajšati odločitev, ki temelji na končnem rezultatu. Prav tako se lahko v

zaključek vključi še priporočilo za okoljsko ukrepanje oz izboljšavo, vendar to ne sodi

neposredno v LCA, saj so za presojo potrebni še drugi vidiki predvsem ekonomski in

druţbeni [9,10].

3.1.5 Omejitve in pomanjkljivosti metode LCA

Metoda LCA je le ena od mnogih za opisovanje učinkov v okolju s poudarkom na izdelkih.

Edinstvena in drugačna je zaradi analize in ovrednotenja vplivov na okolje v celotnem

ţivljenskem ciklu izdelka oziroma vplivov, preračunanih glede na funkcijo izdelka. Pri

uporabi metode LCA se v praksi srečujejo s številnimi praktičnimi omejitvami. Marsikatere

metodološke pomanjkljivosti so skupne vsem skupinam izdelkov. Raznovrstnih

pomanjkljivostih metode se je potrebno zavedati, saj je le tako lahko interpretacija

rezultatov pravilna. Za zanesljivost dobljenih rezultatov so ključnega pomena kakovostni

in aktualni podatki. Pri metodi LCA je zelo pomembno tudi zavedanje o razmerju med

kompleksnostjo neke študije in njeno praktično uporabnostjo. Pomembno je poudariti, da

rezultati LCA nikakor niso neposredno prenosljivi iz drţave v drţavo, iz panoge v eni

drţavi v drugo, ali iz enega podjetja v panogi v drugega, saj so bili v izračunih LCA

upoštevani različni geografski specifični podatki. Raziskave LCA se lahko medsebojno

razlikujejo tudi glede mej obravnavanega sistema, funkcionalne enote, kakovosti

podatkov, alokacije vstopkov in izstopkov iz procesov. Poseben primer lahko predstavljajo

primeri, kjer se reciklirani material ne uporablja za isti namen uporabe. Rezultati LCA

vsekakor ne morejo ponuditi odgovora, kateri izdelki so za okolje splošno primernejši, še

manj ali bi bilo potrebno katerega na podlagi LCA umakniti iz trga. Prav tako rezultati LCA

niso primerni za oblikovanje predpisov za splošno varnost, zdravje oziroma postavljanje

zakonsko dopustnih koncentracij. LCA, zaradi celostne in sistematične analize omogoča

posredno primerjavo izdelkov, vendar daje predvsem dokaj natančen odgovor, kje v

ţivljenskem ciklu izdelka obstajajo ozka grla glede onesnaţevanja, katere materiale,

dodatke in sestavne dele bi bilo potrebno zamenjati, da bi bili okolju prijaznejši [9,10].

Diplomsko delo 22

3.2. Programsko orodje »Gabi 4«

Gabi je profesionalno orodje za zbiranje, analiziranje in spremljanje okoljskega delovanja

proizvodov in storitev. Omogoča enostavno modeliranje in analiziranje kompleksnih

ţivljenjskih ciklov na sistematičen in pregleden način, v skladu s priporočili standardov

serije ISO 14040.

Gabi predstavlja procese ţivljenjskega cikla zaporedno v modularni, moderni obliki.

Individualne faze ţivljenjskega cikla so lahko zdruţene skupaj ali lahko potekajo ločeno

ena od druge. Druga posebnost modularne strukture je, da sta računalniška podatkovna

baza in programska oprema neodvisni ena od druge. Vse informacije, sorodne produktu,

so shranjene v računalniški podatkovni bazi. Gabi računalniška podatkovna baza je

skladna z osnovno strukturo. Razvoj programske opreme in izkušnje proizvajalca

programske opreme Gabi zagotavljajo visoko raven kakovosti programske opreme,

podatkov in strokovno podporo [11].

3.2.1 Kratek opis izbranih funkcij Gabi 4

Vsestranska funkcionalnost Gabi 4, vodi do novih dimenzij in naprednih standardov za

preprosto uporabo.

Nekatere izbrane funkcije, ki so uvedene tukaj:

ergonomsko oblikovan uporabniški vmesnik,

prilagodljivo modeliranje in grafični vmesnik,

analizer Gabi,

ocena moţnosti znotraj bilance,

ţivljenjski cikel stroškov in

vključitev ţivljenjskega cikla delovnega časa [11].

3.2.1.1 Opis posameznih funkcij

3.2.1.1.1 Uporabniški vmesnik

Glavne značilnosti: neposredno preklapljanje med vrstami predmetov, z desnim klikom

izvajanje več menijev, preko menija pomikanje besedila in zagotavljanje informacij,

razširjena raziskovalna funkcionalnost, ločitev LCA, z zavihki in zmoţnostjo, da se

prilagodi barvi tokov o načrtih v skladu s kategorijo.

Diplomsko delo 23

3.2.1.1.2 Fleksibilno modeliranje in vizualizacija

Neomejene moţnosti in dodelitev parametra funkcionalnosti občutno izboljša modelirane

sposobnosti programa Gabi. Poleg procesnih parametrov, lahko v Gabi opredelimo načrt

in globalno raven parametra. Globalni parametri veljajo v celotni zbirki podatkov in se

lahko uporabijo v vsakem načrtu in v vsakem postopku.

3.2.1.1.3 Parametrni raziskovalec

Parametrni raziskovalec Gabi je bil razvit v programu, da omogoči pregledno uporabo več

vrst parametrov v kompleksnih modelih. Raziskovalec prikazuje vse procese in prikaţe

lokacije parametrov v vzorcu. Vse parametre je mogoče spremeniti iz ene lokacije na

drugo in sicer na usklajen način.

3.2.1.1.4 Grafični vmesnik

Grafični vmesnik vključuje referenčne količine na podlagi načrtov, kot so neobvezno

prikazovanje pretoka količine ter imena in sposobnost za prikaz slike in postopka polj.

3.2.1.1.5 Analiza scenarijev

Analiza scenarijev omogoča primerjavo vpliva različnih konfiguracij sistema/pogojev.

Vsako izbrano število parametrov lahko ustvari scenarij in to je mogoče neposredno

primerjati z drugimi scenariji.

3.2.1.1.6 Spreminjanje parametrov

Spreminjanje parametrov omogočajo izvajanje postopne spremembe ključnih

spremenljivk, ki omogočajo razumevanje, kako bo sistem deloval v spremenjenih pogojih.

3.2.1.1.7 Analiza občutljivosti

V analizi občutljivosti se določi sprememba rezultatov glede na spremembo vhodnih

vrednosti. Rezultati analize občutljivosti so razčlenjeni glede na najbolj občutljive vhodne

spremenljivke. To omogoča določitev ključnih parametrov, ki vplivajo na sistem in kako se

spreminjajo pogoji v okviru različnih sistemov.

Diplomsko delo 24

3.2.1.1.8 Monte Carlo analiza

V analizi Monte Carlo se naključni rezultati distribucije za izbrane parametre in pretoke

podatkov o modelu uporabljajo za določitev stohastičnih moţnih rezultatov ravnoteţja.

3.2.1.1.9 Serija načinov analitika Gabi

Gabi analiza se lahko izračunava v seriji načinov. To pomeni, da se lahko izvaja več

zapletenih scenarijev, sprememb analiz občutljivosti ali Monte Carlo analiz, ko PC ni v

uporabi.

3.2.1.1.10 Razširjene bilance

Okno bilanc Gabi je bilo razvito, da analizira ţivljenjski cikel, pa tudi zaradi laţjih dostopov

do splošnih rezultatov.

3.2.1.1.11 Kategorizacijski filter

Gabi omogoča ocenitev procesa verige v smislu različnih kategoričnih filtrov. Te kategorije

so opredeljene na enoto procesa. Procesi kategorije so: vrsta kategorije, obratovanje,

uporabniško definiranje. To omogoča na primer ločiti odstotek notranjih in zunanjih

procesov v bilanci. Poleg tega se lahko določa deleţ vseh transportnih načinov. Moţno je

identificirati odstotek notranjih emisij podjetja v primerjavi s skupnimi emisijami.

3.2.1.1.12 Pogled ravnoteţja

Če nas na primer zanima samo primarna poraba energija ali potencial globalnega

segrevanja, se lahko ravnoteţje opredeli tako, da vključuje le ţelene tokove in skrije

druge.

3.2.1.1.13 Analiza šibkih točk

Z analizo šibkih točk so rezultati lahko skriti ali barvno poudarjeni v bilančnem oknu. Ta

funkcija omogoča opredelitev mejnih vrednosti za izključitev iz rezultatov bilance [11].

Diplomsko delo 25

4. EKSPERIMENTALNI DEL

4.1. Namen in cilji

Cilj diplomske naloge je analizirati okoljske vplive posameznih faz proizvodnje piva s

primerjanjem različnih embalaţ (PET plastenka, pločevinka, nepovratna steklenica).

Namen diplomske naloge je zmanjšati vplive na okolje, ki jih izzovejo izbrani proizvodi v

celotnem ţivljenjskem ciklu, in stimulirati takšne trţne aktivnosti, ki bodo v največji meri

pospešile porabo oz. uporabo okolju primernejših izdelkov.

4.2. Inventarizacija

Meritve teţ so bile narejene v laboratoriju. Podatke o teţah za palete smo dobili v trgovini.

Preglednica 4-1: Teţe komponent 0,5 litrske steklenice.

Komponenta Teţa Enota

Steklenica 480 g

Pokrovček 2,02 g

Oznaka 0,19 g

Lepilo 0,2 g

Gajbica (24 steklenic) 2700 g

Paleta (576 steklenic) 276 480 g

Preglednica 4-2: Teţe komponenet 0,5 litrske pločevinke.


Pločevinka 40,20 g

Pladenj (6 pločevink) 30 g

Folija 5 g

Škatla (6 pločevink) 60 g

Lepilo 2 g

Paleta (1848) 22000 g

Diplomsko delo 26

Preglednica 4-3: Teţe komponent 0,5 litrske PET plastenke.


Plastenka 53 g

Pokrovček 2,0 g

Oznaka 0,6 g

Lepilo 0,2 g

Folija 10 g

Paleta (960 plastenk) 22080 g

.

V naslednjih diagramih so prikazani vsi postopki v procesu proizvodnje piva. Vse od

pridobivanja surovin (ječmen, hmelj, silikagel, kemikalije, diatomejske zemlja), dobave in

transporta materialov in embalaţe, same proizvodnje do polnjenja piva v steklenice,

pločevinke in PET plastenke. Za pridobitev teh diagramov preko programske opreme Gabi

je potrebno kot vhodni tok navesti mase vseh snovi. Program samodejno izračuna

vrednosti proizvodnje tokov. Ko so ustvarjeni vsi postopki, jih je mogoče enostavno

povezati iz polja enega procesa v drugega.

Diplomsko delo 27

Slika 4-1: Proces proizvodnje piva (polnjenje v pločevinke).

Diplomsko delo 28

Slika 4-2: Proces polnjenja piva v pločevinke.

Diplomsko delo 29

Slika 4-3: Proces proizvodnje piva (polnjenje v steklenice).

Diplomsko delo 30

Slika 4-4: Polnjenje piva v steklenice.

Diplomsko delo 31

Slika 4-5: Proces proizvodnje piva (PET-plastenk).

Diplomsko delo 32

Slika 4-6: Polnjenje piva v PET-plastenke.

Diplomsko delo 33

4.3. Ocenitev vplivov

LCIA (ocenitev vplivov na okolje), klasificira in karakterizira rezultate tako, da jih

primerja med seboj in normalizira rezultate. Vrednotenje rezultatov je narejeno z

CML2001 Dec.07, Experts IKP (Central Europe). Za normalizacijo je uporabljeno

CML2001 Dec.07, Western Europe (EU).

4.3.1 Prikaz rezultatov za polnjenje in proizvodnjo piva v steklenice

Preglednica 4-4: Izbrane LCIA vrednosti za steklenice.

Izbrani LCIA parametri (CML 2001) Proizvodnja

piva

Polnjenje

piva Enota

Abiotsko izkoriščanje surovinskih virov (ADP)

Potencial acidifikacije (AP)

Potencial evtrofikacije (EP)

Globalno segrevanje (GWP)

Tanjšanje ozonske plasti (ODP)

Fotokemični potencial (POCP)

3,37E-08

3,45E-08

2,61E-08

6,08E-08

2,08E-09

2,78E-08

2,93E-08

2,70E-08

1,18E-08

7,32E-08

1,63E-09

2,22E-08

kg Sb-ekv.

kg SO2-ekv.

kg fosfat-ekv.

kg CO2-ekv.

kg R11-ekv.

kg eten-ekv.

Preglednica 4-5: Vrednosti parametrov za steklenice.

Kategorija Proizvodnja piva Polnjenje piva Enota

Energijska sredstva 22027,823 18911,270 MJ

Neobnovljivi energijski viri

Obnovljivi energijski viri

21948,619

79,203011

18832,066

79,203

MJ

MJ

Surovinski viri 1045803,4 938042,099 kg

Neobnovljivi elementi

Neobnovljiva sredstva

Obnovljiva sredstva

1222,3911

2769,2610

1016901,828

1037,834

26850,122

910154,134

kg

kg

kg

Surova nafta 5684,204 4034,161 kg

Črni premog 3565,576 3264,997 kg

Lignit 3258,440 2485,591 kg

Naravni plin 9440,303 9047,203 kg

Uran 0,093 0,073 kg

Diplomsko delo 34


Zračne emisije 46680,275 40941,380 kg

Teţke kovine

Anorganske zračne emisije

Organske zračne emisije

Halogenske organske emisije

Delci v zraku

0,324

46487,219

156,819

0,032

35,911

0,281

40773,698

137,300

0,031

30,107

kg

kg

kg

kg

kg

Emisije v sladki vodi 1058,776 738,649 kg

Analitične meritve

Teţke kovine

Anorg.emisije

Org.emisije

Halog.org.emisije

Ogljikovodiki

Delci v sladki vodi

211,155

5,949

828,714

10,067

0,005

9,753

2,888

194,142

4,470

529,289

8,260

0,003

7,973

2,487

kg

kg

kg

kg

kg

kg

kg

Emisije v morski vodi 272294,358 272099,613 kg

Analitske meritve

Teţke kovine

Anorganske emisije

Organske emisije

Emisije halogenov

Ogljikovodiki

52,223

0,204

232,173

2,857

2,58E-11

2,8407

45,393

0,168

45,551

2,074

2,49E-11

2,0603

kg

kg

kg

kg

kg

kg

Emisije na kmetijskih zemljiščih 11,973 9,166 kg

Teţke kovine

Organske emisije

Ostale emisije

Pesticidi

0,065

10,433

1,424

1,123

0,086

8,741

0,291

0,011

kg

kg

kg

kg

Emisije na industrijskih zemljiščih 12,039 11,177 kg

Teţke kovine

Anorganske emisije

Organske emisije

Ostale emisije

Pesticidi

1,529

9,853

0,640

0,016

0,000

1,395

9,364

0,403

0,013

0,000

kg

kg

kg

kg

kg

Diplomsko delo 35

Preglednica 4-6: Izbrane LCIA vrednosti za pločevinke.


piva

Polnjenje

piva Enota



Potencial eutrofikacije (EP)




1,70E-08

1,99E-08

1,93E-08

3,21E-08

1,07E-09

2,01E-08

1,26E-08

1,25E-08

4,98E-09

4,46E-08

6,21E-10

1,45E-08

kg Sb-ekv.

kg SO2-ekv.

kg fosfat-ekv.

kg CO2-ekv.

kg R11-ekv.

kg eten-ekv.

Preglednica 4-7: Vrednosti parametrov za pločevinke.





13110,913

0,001

9994,360

0,001

MJ

MJ




Obnovljiva sredstva

2465,424

3702,807

708706,301

2280,867

2873,668

601958,607

kg

kg

kg

Surova nafta 4403,672 2753,629 kg

Črni premog 4104,357 3803,779 kg

Lignit 3053,363 2280,512 kg

Naravni plin 1549,386 1156,326 kg

Uran 0,133 0,113 kg


Teţke kovine

Neorganske zračne emisije


Halogenske zračne emisije

Delci v zraku

0,224

24796,260

66,262

0,527

53,044

0,181

19082,738

46,743

0,526

47,241

kg

kg

kg

kg

kg

Diplomsko delo 36



Analitične meritve

Teţke kovine

Anorganske emisije

Organske emisije


Ogljikovodiki

Delci v sladki vodi

122,776

5,698

550,656

9,6206

0,003

9,513

2,623

105,763

4,218

251,231

7,813

0,001

7,732

2,222

kg

kg

kg

kg

kg

kg

kg


Analitske meritve

Teţke kovine

Anorganske emisije

Organske emisije

Emisije halogenov

Ogljikovodiki

45,092

0,147

222,895

2,575

4,34E-12

2,558

45,393

0,168

45,551

2,074

2,49E-11

2,0603

kg

kg

kg

kg

kg

kg


Teţke kovine

Organske emisije

Ostale emisije

Pesticidi

-0,009

10,564

1,177

1,113

0,011

8,871

0,004

0,002

kg

kg

kg

kg


Teţke kovine

Anorganske emisije

Organske emisije

Ostale emisije

Pesticidi

0,509

1,990

0,482

0,016

0,000

0,375

1,502

0,245

0,013

0,000

kg

kg

kg

kg

kg

Diplomsko delo 37

Preglednica 4-8: Izbrane LCIA vrednosti za PET-plastenke.


piva

Polnjenje

piva Enota



Potencial eutrofikacije (EP)




1,99E-08

1,78E-08

1,64E-08

2,26E-08

5,43E-09

1,88E-08

1,54E-08

1,03E-08

2,13E-09

3,51E-08

9,40E-11

1,31E-08

kg Sb-ekv.

kg SO2-ekv

kg fosfat-ekv.

kg CO2-ekv.

kg R11-ekv.

kg eten-ekv.

Preglednica 4-9: Vrednosti parametrov za PET-plastenke.





12358,113

166,150

9241,560

166,150

MJ

MJ




Obnovljiva sredstva

194,089

973,961

402088,027

9,527

144,823

295340,333

kg

kg

kg

Surova nafta 5143,485 3493,443 kg

Črni premog 2468,829 2168,250 kg

Lignit 823,152 50,301 kg

Naravni plin 3922,620 3529,559 kg

Uran 0,025 0,005 kg


Teţke kovine

Anorganske zračne emisije


Halogenske zračne emisije

Delci v zraku

0,079

21864,434

150,796

0,009

15,862

0,037

16150,912

131,277

0,008

10,058

kg

kg

kg

kg

kg

Diplomsko delo 38



Analitične meritve

Teţke kovine

Anorganske emisije

Organske emisije


Ogljikovodiki

Delci v sladki vodi

31,290

1,595

318,460

3,606

0,001

2,455

2,147

14,276

0,116

19,035

1,799

0,000

0,675

1,746

kg

kg

kg

kg

kg

kg

kg


Analitske meritve

Teţke kovine

Anorganske emisije

Organske emisije

Emisije halogenov

Ogljikovodiki

8,442

0,037

187,046

0,921

3,46E-12

0,919

1,612

0,001

0,425

0,138

2,60E-12

0,138

kg

kg

kg

kg

kg

kg


Teţke kovine

Organske emisije

Ostale emisije

Pesticidi

-0,017

1,807

1,163

1,115

0,003

0,115

0,031

0,004

kg

kg

kg

kg


Teţke kovine

Anorganske emisije

Organske emisije

Ostale emisije

Pesticidi

0,152

0,578

0,252

0,003

4,80E-05

0,018

0,090

0,016

0

5,03E-06

kg

kg

kg

kg

kg

Diplomsko delo 39

Preglednica 4-10:Okoljski vplivi izraţeni v eko-točkah.

Okoljski vplivi

Polnjenje

piva v

pločevinke

Polnjenje

piva v

plastenke

Polnjenje piva v

steklenice

Acidifikacija

Toksičnost

Raba zemljišča

Globalno segrevanje

Ozonska plast

Sevanje

Organske emisije

Anorganske emisije

Surovinski viri

37,779

8,2351

977,42

223,72

0,1561

10,380

0,9271

947,88

8034,8

36,154

2,5511

0

375,22

0,0791

3,5611

2,1391

523,07

0

82,918

11,054

1049,6

422,99

0,3031

27,759

1,8231

862,49

1977,7

Diplomsko delo 40

4.4. Interpretacija rezultatov

Proizvodnja in polnjenje piva v embalaţo (PET plastenke, pločevinke in nepovratne

steklenice) ima različen vpliv na okolje. V tem razdelku je grafično predstavljeno, katera

embalaţa je za okolje najbolj škodljiva.

Abiotsko izčrpanje se nanaša na izčrpanje naravnih virov, kot so ţelezo ali baker. Vplivi

obravnavani v tej kategoriji so tisti, ki izvirajo iz pridobivanja mineralnih snovi in fosilnih

goriv. Analiza slike 4-7 kaţe, da abiotsko izčrpanje izhaja večinoma iz proizvodnje in

polnjenja nepovratnih steklenic. Najboljša embalaţa, ki predstavlja najmanjšo vrednost

abiotskega izčrpanja so pločevinke.

Slika 4-7: Abiotsko izkoriščanje surovinskih virov od različnih vrst embalaţe.

Potencial acidifikacije povzroča dušikov dioksid, dušikovi oksidi in njihove kisline.

Analiza slike 4-8 kaţe, da največji potencial acidifikacije povzroča proizvodnja in

polnjenje piva v nepovratne steklenice. Proizvodnja in polnjenje v pločevinke in PET

plastenke ima podoben učinek na potencial acidifikacije.

Diplomsko delo 41

Slika 4-8: Potencial acidifikacije od različnih vrst embalaţe.

Evtrofikacija pomeni povečanje koncentracije anorganskih hranil v ekosistemu v tolikšni

meri, da se to odraţa v povečanju primarne produkcije. Največkrat je to posledica

vnašanja odpadne vode iz kanalizacije in gnojenje kmetijskih površin v naravno okolje.

Analiza slike 4-9 kaţe, da največji potencial evtrofikacije povzroča proizvodnja in

polnjenje v nepovratne steklenice, najboljša moţnost pakiranja glede na evtrofikacijo

pa so PET plastenke.

Slika 4-9: Potencial evtrofikacije od različnih vrst embalaţe.

Globalno segrevanje povzročajo fosilna goriva in izpusti ogljikovega dioksida v ozračje.

Analiza slike 4-10 kaţe, da največji vpliv na globalno segrevanje povzroča proizvodnja

in polnjenje nepovratnih steklenic. Najboljša moţnost pakiranja pa so PET plastenke.

Diplomsko delo 42

Slika 4-10: Globalno segrevanje od različnih vrst embalaţe.

Tanjšanje ozonske plasti povzroča uporaba kemikalij, kot sta brom in klor, ki ju izloča

mnogo razpršilcev in hladilnih naprav. Analiza slike 4-11 kaţe, da ima proizvodnja in

polnjenje PET plastenk, največji vpliv na tanjšanje ozonske plasti. Najboljša moţnost

pakiranja so pločevinke.

Slika 4-11: Tanjšanje ozonske plasti od različnih vrst embalaţe.

Fotokemični potencial povzročajo dušikovi oksidi in hlapne organske spojine pod

vplivom ultravijolične svetlobe. Analiza slike 4-12 kaţe, da ima proizvodnja in polnjenje

nepovratnih steklenic največji vpliv na fotokemični potencial. Najboljša moţnost

pakiranja so PET plastenke.

Diplomsko delo 43

Slika 4-12: Fotokemični potencial od različnih vrst embalaţe.

Metoda Eco-indicator 99 meri različne okoljske vplive na znanstven in pragmatičen

način. Je osnova za izračun eko-točk za materiale in procese. Te točke se uporabljajo

za okoljsko presojo izdelka v nekaj minutah. Metoda je razdeljena na tri dele:

proizvodnja in predelava surovin,

prevoz proizvoda, uporaba energije, uporaba blaga,

odstranjevanje[12].

Slika 4-13 prikazuje primerjavo med 3 sistemi, kjer so okoljski vplivi prevedeni v eko-

točke po metodi Eco-indicator 99. Analiza slike kaţe, da največje emisije prihajajo od

neorganskih emisij, virov materiala in rabe zemljišča. V vseh kategorijah, razen pri

neorganskih emisijah in virih materiala vsebujejo nepovratne steklenice največ emisij.

Na drugem mestu z manjšimi odstopanji so pločevinke. S tem, da glede na

neorganske emisije in surovinske vire, vsebujejo višje emisije kot steklenice. PET

plastenke vsebujejo najmanjše emisije v vseh kategorijah.

Diplomsko delo 44

Slika 4-13: Primerjava treh sistemov, kjer so okoljski vplivi prevedeni v ekot-točke.

Diplomsko delo 45

5. ZAKLJUČEK IN DISKUSIJA Preučevani proces proizvodnje piva je vseboval naslednje proizvodne faze: proizvodnjo

in pridobivanje surovin, materialov in energije, proces kuhanja, varjenja in polnjenja

piva, embaliranje proizvoda in transportne poti.

Analizirali smo okoljske vplive in sicer: abiotsko izčrpanje, potencial acidifikacije,

potencial evtrofikacije, globalno segrevanje, ozonska plast in fotokemični potencial.

Z analizo ţivljenjskega cikla (LCA ) smo ugotovili, da največ energije potrebujemo za

polnjenje piva v nepovratne steklenice in sicer 18911,3 MJ. Za polnjenje piva v

pločevinke potrebujemo 9994,361 MJ in najmanj energije 9407,7 MJ potrebujemo za

polnjenje piva v PET plastenke. Največjo izčrpavanje neobnovljivih energijskih virov

18832,1 MJ povzroča polnjenje piva v nepovratne steklenice. Najmanjšo izčrpavanje

neobnovljivih energijskih virov 9241 MJ pa povzroča polnjenje v PET plastenke. Proces

polnjenja piva v nepovratne steklenice povzroča tudi največje emisije v zrak in sicer

40941,33 kg. Najmanjše zračne emisije 9241,56 kg povzroča polnjenje v PET

plastenke. Emisije v sladki vodi so najvišje 738,65 kg pri polnjenju v nepovratne

steklenice in najmanjše 36,97 kg pri polnjenju v PET plastenke. Spet najvišje emisije v

morski vodi 272099,61 kg so pri polnjenju v nepovratne steklenice in najmanjše 2,206

kg pri polnjenju v PET plastenke. Proces polnjenja piva v nepovratne steklenice

vsebuje tudi največje emisije na kmetijskih in industrijskih zemljiščih 20,34 kg,

najmanjše emisije 3,08 kg pa polnjenje v PET plastenke. Polnjenje piva v nepovratne

steklenice predstavlja največje okoljske obremenitve, ţe za sam proces polnjenja v

nepovratne steklenice je potrebno skoraj enkrat toliko energije kot za polnjenje v

pločevinke in PET plastenke. Proces polnjenja v PET plastenke pa je za okolje najbolj

ugoden. Potrebuje najmanj energije, povzroča najmanjšo izčrpavanje neobnovljivih

virov ter najmanjše emisije (zračne, v sladki vodi, v morski vodi, na kmetijskih in

industrijskih zemljiščih).

Ugotovili smo, da proces polnjenja v nepovratne steklenice povzroča največje

posledice na abiotsko izčrpanja, acidifikacijo, evtrofikacijo, globalno segrevanje in

fotokemični potencial. Najmanjše posledice na prej našteto pa povzroča polnjenje v

PET plastenke. Edino glede tanjšanja ozonske plasti so PET plastenke najslabša

moţnost in pločevinke najboljša izbira.

Diplomsko delo 46

Primerjava naših rezultatov z ostalimi analizami narejenimi v drugih drţavah je

podobna oziroma vsi smo prišli do podobnih ugotovitev, da je najslabša moţnost

embaliranje piva v nepovratne steklenice in najboljša izbira PET plastenke. Na

Danskem so naredili raziskavo v kateri so primerjali okoljske vplive različnih sistemov

pakiranja gaziranih pijač in sicer pakiranje v povratne in nepovratne steklenice in

aluminijske ter jeklene pločevinke. Ugotovili so; ’da je sistem, pri katerem se

uporabljajo povratne steklenice za okolje najbolj ugoden, ker porablja najmanj energije.

Vračljive steklenice niso ugodne za pakiranje, saj povzročajo izkoriščanje kositra in

nastajanje nevarnih odpadkov. Pločevinke povzročajo nastajanje nevarnih in

nuklearnih odpadkov in vplivajo na izčrpavanje aluminija. Najboljša izbira za pakiranje

so PET plastenke, nato povratne steklenice, potem nepovratne steklenice in najslabša

moţnost pakiranja aluminijske in jeklene pločevinke.[13 ]

V Italiji so naredili analizo s katero so primerjali polnjenje v povratne jeklene sode in

nepovratne steklenice. Rezultati so pokazali; da pivo v sodčkih predstavlja manjše

okoljske obremenitve, kot pivo v steklenicah, kar je posledica višjih emisij in večje

energijske potrebe pri pakiranju piva v steklenice. 14 ]

Izvedli so tudi analizo v kateri so primerjali okoljske vplive pri pakiranju gaziranih pijač

v povratne in nepovratne steklenice in aluminijske pločevinke. Ugotovili so; da so za

gazirane pijače povratne steklenice najbolj ugodne za pakiranje, ker imajo najmanj

odpadkov. Druga najboljša moţnost je pakiranje v aluminijske pločevinke in najslabša

moţnost pakiranje v nepovratne steklenice. [15]

Raziskava, ki jo je izvedla Sidel Group je primerjala polnjenje piva v aluminijske in

jeklene pločevinke, PET plastenke in nepovratne steklenice. Ugotovili so; da

proizvodnja in pakiranje v steklenice povzroča največje okoljske obremenitve

(strupenost zemlje, fotokemični smog). Ţivljenjski cikel steklenice povzroča pet krat

večje okoljske obremenitve kot katerikoli drug sistem pakiranja. Ugotovili so, da je

dolgoročno gledano najboljša moţnost pakiranja jeklene pločevinke, potem aluminijske

pločevinke, nato PET plastenke in najslabša moţnost pakiranja nepovratne

steklenice.[16]

V Sloveniji se največ piva pakira v steklenice, potem v pločevinke in majhen deleţ v

PET plastenke. Iz rezultatov vidimo, da največje negativne vplive na okolje povzroča

polnjenje piva v nepovratne steklenice. Ker najmanjše vplive na okolje povzroča

polnjenje v PET-plastenke, bi bilo najboljše, da bi se pivo v večji meri polnilo vanje.

Deleţ nepovratne embalaţe pri pivu znaša 40 %. V prihodnje bi bilo z vidika

zmanjševanja porabe energije in vplivov na okolje uvesti več povratne embalaţe.

Diplomsko delo 47

6. LITERATURA 1. Interno gradivo Pivovarne laško;d.d.

2. Kunze W., Technology Brewing and Malting, 3 rd Edition, VLB Berlin, 2004.

3. Leskovar Mesarič P., Tehnološki procesi z varstvom pri delu, embalaţa in

logistika, 3 del, Maribor: Višješolski izobraţevalni program Ţivilstvo in prehrana,

2008.

4. PET planet insider, Beer in PET Packing, PET Planet Publisher, Vol.6; No. 09/08.

5. PET planet insider, Beer in plastic containers, PET Planet Publisher, Vol.6: No

04/05.

6. Belitz H., Grosh W., Schieberle P., Food Chemistry, 3rd Edition, Alcoholic

Beverages-Beer, Springer-Verlag, 2007.

7. Radonjič A., Embalaţa in varstvo okolja, Zahteve smernice in podjetniške

priloţnosti, 2008.

8. Aluminium Association, Inc. Life Cycle Impact Assesment of Aluminium Beverage

Cans, Report.

9. Bauman H., Tilman A. The hitch hiker’s guide to LCA: an orientation in life cycle

assessment methodology and application. Lund, Sweden: Studentlitteratur, 2004.

10. Guinee J.B. Handbook on life cycle assesment: operational guide to the ISO

standards, Dordrecht, Boston: Kluwer Academic Publishers, 2002.

11. Gabi Software, PE International.

12. Goedkoop M,Effting S,Collignon M. The Eco-indicator 99, Manual for

Designers, 2000

13. Ekvall T, Person L,et al.,1998.LCA of Packing Systems for Beer and Soft Drinks.

14. Cordella M, Tugnoli A, Spadoni G, et al.,2008. LCA of an Italian lager beer. Int J

Life Cycle Ass 13(2):133-139

15. Plinke E. Getrankeverpackungen, Schonert M.,Umweltbundesamt n.d.Okobilanz

fur, Zwischenbericht zum Forschungsvorhaben 296 92 504, Texte 37/00.

16. The Sidel Group, November 2008, Study synthesis.

Diplomsko delo 48

analiza okoljskih vplivov proizvodnje …univerza v mariboru fakulteta za kemijo in kemijsko...

Documents