Standardizacija in umestitev ekološko osveščenega načrtovanja
v elektrotehniki
Roman Strahija1, Tatjana Strahija
1 STMicroelectronics d. o. o. E-posta: roman.benkovic@st.com
Standardization and Inclusion of Electrotechnics Eco-Design
Consumer electronics (CE) market expansion over last decades directs changes in assessment of our design, production and recycling. Since unchanged approach in production and handling of waist electronic industry will not sustain environmental resistance, an increasing demand to change our practices is required.
There are three main "life" phases of electronic equipment - the production stage, in which the product is developed, life time of the equipment and handling of it when it is no longer useful in its original form.
In order to reduce the impact of the electronic industry on the environment, it is necessary to strive to improvement at all stages of the equipment's life cycle; eg. in the production cycle, it is necessary to reduce the use of natural resources, increase recycling of by-products, alter production process by replacing harmful processing steps with less harmful ones; but further more, it is necessary to design the product in such way that it has the longest possible life and the highest possible value for consumer; and for the final step, it is necessary to plan for its, ifpo-ssible, re-use or ability to recycle with the least possible impact on the environment.
The guidelines for environmental-friendly design are defined in several directives and standards that most companies are trying to apply; some due to awareness and responsibility towards the environment, other simply of legal basis requirements.
The article will give an overview of the eco-design field, its directives, standardization and guidelines for eco-friendly design.
Keywords: Eco Design, Environment, Sustainability, Life Cycle Assessment (LCA), Eco Design Directives (EDD), Standardization
1 Uvod
Ekolosko osvesceno nacrtovanje - Eco-Design (pogosto poimenovano tudi z drugimi izrazi: oblikovanje za okolje / Design for Environment, trajnostno oblikovanje -Sustainable Design, okolju prijazna zasnova - Environmental Conscious Design, cisti design - Clean Design, inzeniring zivljenjskega cikla - Life Cycle Engineering) je definirano kot sistematicno vkljucevanje okoljskih,
zdravstvenih in varnostnih usmeritev v celoten življenjski cikel proizvodnega procesa in izdelka, v smislu ekologije, in ekonomije. Ob tem stremimo k trem glavnim ciljem [1]:
•	minimizaciji uporabe obnovljivih in neobnovljivih virov,
•	učinkovitem upravljanju obnovljivih virov,
•	zmanjšanju in nadzoru nad toksicnimi vplivi na okolje
z namenom, da bi procese, izdelke ali storitve oblikovali tako, da se izognemo negativnim vplivom na ljudi, gospodarstvo ali okolje.
Poglavitne iniciative ekološkega nacrtovanja (po EN ISO 14006; 2011 [2]) so:
•	sprejemanje novih poslovnih modelov, povecanje znanja in konkurencnosti ter zmanjšanje stroškov v podjetjih;
•	z upoštevanjem regulativ - višja okoljska uspešnost in dostopnost do širšega trzišca;
•	spodbujanje inovativnosti zaposlenih pri oblikovanju izdelkov ter v procesih izdelave in povecanje ugleda podjetja ter motivacije zaposlenih;
•	izboljšanje, optimizacija ter sprememba zasnove in funkcionalnosti procesov ter izdelkov;
•	zmanjšanje negativnih vplivov na okolje;
•	celostna obravnava izdelkov cez celotno zivljenj-sko obdobje;
•	olajšanje recikliranja in ponovne uporabe izdelka.
Skozi pregled razlogov za vkljucevanje okoljskih vidikov v oblikovanje in razvoj izdelkov bomo predstavili še standardizacijo in umestitev področja ter nacine vkljucevanja ekološko osvešcenega nacrtovanja na elektrotehnicnem podrocšju.
ERK'2018, Portorož, 21-173
170
Slika 1: Soodvisnost korakov ekološko osveščenih procesov v podjetjih [3]
2 Pregled in razlogi za vključevanje
okoljskih vidikov v oblikovanje in razvoj izdelkov
V zadnji tretjini stoletja se je, ob ekonomskem gonilu in tržnem razcvetu, povečala količina in dosegljivost raznovrstnih izdelkov na tržišču, kar je spremenilo miselnost potrošnikov in močno skrajšalo pričakovano uporabno dobo izdelkov. Tovrstno ravnanje ima posledično negativen vpliv na okolje, zaradi česar nastaja zahteva po vpeljavi sprememb v miselnost, načrtovanje in pročese izdelave, po drugi strani pa po ustreznejšem ravnanju z odsluzšenimi, uporabniku nezanimivimi in nepotrebnimi izdelki.
Vzporedno z vse večjo potrošnjo so se, ob naraščajoči ekološki osveščenosti, razvile tudi različne direktive in standardi, ki naj bi, na eni strani, usmerjale proizvajalče v skupen boj proti odvečni porabi naravnih virov in zmanj-sšanem onesnazševanju, na drugi pa v razvoj in dopolnitve zakonodaje, ki zahteva trajnostni razvoj in boljše ravnanje v čelotnem obstoju polizdelkov, izdelkov ali njihovih delov.
Začetne spremembe v podjetjih so se začele uvajati predvsem tam, kjer je bilo na voljo dovolj razvojno-razis-kovalno pokritih finančnih virov (npr. Philips, IBM, Apple). Manjša podjetja so uvedbo smernič ekološkega načrtovanja vpeljala predvsem v namen zmanjšanja stroškov prispevkov za obremenitev okolja in porabe virov, ne da bi vpeljavo upoštevala ze v samem pročesu izdelave.
Načrtovanje določa večino (priblizno 80 % [4]) končnih vplivov na okolje in čeloten potek zivljenjskega čikla izdelka. Se tako napredna kasnejša proizvodja ali končno rečikliranje omogočata le manjše posege na vpeljavo sprememb, povečanje učinkovitosti proizvodnih proče-sov ter zmanjšanje okoljskih stroškov in vplivov. Zato je bistvenega pomena, da se očena okoljske učinkovitosti vključi v zgodnjih fazah načrtovanja (slika 1) - v integralni del zasnove samega izdelka - saj tako zmanjšamo stroške kasnejših faz in preoblikovanj ter zajamemo tudi
Slika 2: Proces načrtovanja izdelka v primerjavi z okoljskim vplivom [5]
okoljske in gospodarske vidike celotnega Zivljenjskega cikla izdelka (slika 2).
Hkrati z vpeljavo ekološko osveščenega načrtovanja v prve faze načrtovanja izdelkov in v kasnejšo fazo uporabe se je pričel tudi razvoj postopkov, orodij in pristopov k primernejšemu ravnanju z izdelki ob končni zivljenjski dobi (End-of-Life - EoL). Na ta način se olajša razstavljanje, izboljša moznost rečiklaze ter izbor materialov, ki optimizirajo uporabo naravnih virov, saj jih je mozno kasneje rečiklirati, pouporabiti ali obnoviti (t.i. design for X).
Zaradi tega se v zadnjem obdobju izpopolnjujejo različni postopki in pristopi k rečiklazi, katerih končno uspešnost pa lahko nato upoštevamo ze pri izbiri osnovnih metod načrtovanja.
Poleg klasične metode načrtovanja za rečiklazo (design for recyclability) pa so na voljo tudi številne druge metode, kot npr. načrtovanje razstavljanja (design for disassembly), načšrtovanje nadgradnje (design for upgra-
22
Slika 3: Umestitev načrtovanja izdelka v življenjski krog izdelka (LCA)
dability), načrtovanje vzdrževanja in popravil (design for maintainability and serviceability), načrtovanje ponovne uporabe (design for reuse), načrtovanje ponovne izdelave (design for remanufacturing) in načrtovanje izbora materialov (design for material selection).
Omenjene metode načrtovanja so soodvisne; le njihova kombinačija in interakčija med posameznimi sklopi zajema vse faze, optimizira kakovost in poveča učinkovitost ekološko osveščenega načrtovanja.
3 Umestitev načrtovanja izdelka v življenjski krog
Osnovni namen ekološko osveščenega načrtovanja je zmanjšati ekološko breme skozi čeloten zivljenjski krog izdelka (Life Cycle Assesment - LCA). Posamezne faze zivljenjskega kroga (slika 3) so:
•	pridobivanje surovin: uporaba vrste in količine surovin na način, ki zmanjšuje okoljsko breme ob pridobivanju (ne glede na njihov izvor), za izredno redke surovine pa minimiziranje njihove količine;
•	proizvodnja: vključitev proizvodnih pročesov na način, ki omogoča nadzor nad potekom, zmanjša odpadke ter porabljeno energijo;
•	pakiranje: načrtovanje pakiranja na način, da so izdelki čim manjši, s čimer se zmanjša količina pa-kirnega materiala in zniza strošek skladiščenja ter transporta (ozirma čelotna logistika);
•	transport in distribucija: načrtovanje krajših razdalj med proizvodnim obratom in končšnim uporabnikom;
•	namestitev in vzdrževanje: načrtovanje izdelka s poenostavljeno montazo in nezahtevnim vzdrzeva-njem;
•	uporaba: načrtovanje večstransko uporabnega izdelka s čim večjim krogom uporabnikov in visoko uporabno vrednostjo;
•	iztek življenjske dobe: načrtovanje izdelka na način, ko je mozno izdelek delno pouporabiti ali re-čiklirati s čim manjšim vplivom na okolje, s čimer je čilj pridobiti čim več delov ali materialov iz ze odsluzšenih izdelkov.
4 Direktive in standardizacija
Na področju EU je določen okvir, ki zajema splošno politiko o izdelkih (Integrated Product Policy - IPP). Ta določa splošno zakonodajo na podlagi okoljskih direktiv, ki urejajo posamezna področja. Z njihovo uvedbo so podjetja primorana uvajati izboljšave v vse faze proizvodnih pročesov.
Glavne skupine direktiv, ki urejajo področje ekološko osveščenega načrtovanja v EU, so:
•	Poraba energije v zivljenjskem ciklu: Direktiva EU za izdelke, ki so povezani z električno energijo (Energy-related Products - ErP), Direktiva EU za izdelke, ki uporabljajo električno energijo (Energy-using Products - EuP);
•	Uporaba nevarnih in prepovedanih snovi: Direktiva EU o evalvačiji in autorizačiji kemikalij (Registration, Evaluation & Authorisation of CHemicals - REACH), Direktiva EU o omejevanju nevarnih snovi (Restriction of Hazardous Substances - RoHS);
•	Uporaba baterij: Direktiva EU o baterijah;
•	Strategija ravnanja z izdelki ob zaključku ziv-ljenjske dobe: Direktiva EU o odpadni električni in elektronski opremi (Waste Electrical and Electronic Equipment - WEEE), Direktiva EU o končni zivljenjski dobi vozil (End-of-Life Vehicles - ELV).
Poleg direktiv so podjetjem, kot vodilo, na voljo tudi skupine standardov ISO 14000, ki zajemajo različna področja in pristope k ekološko osveščenem načrtovanju. Pomembnejši med njimi so:
•	ISO 14001 - načrtovanje ravnanja z okoljem;
•	ISO 14006 - smerniče za vključitev okoljsko primerne zasnove;
•	ISO 14010 - smerniče za okoljsko presojo;
•	ISO 14020 - splošna načela okoljskega označevanja;
•	ISO 14040 - načrtovanje ravnanja z okoljem -smerniče za očenjevanje zivljenjskega čikla;
•	ISO 14050 - izrazi in definičije;
•	ISO 14060 - vodič vključevanja okoljskih vidikov v proizvodne standarde.
Z razvojem in dopolnitvijo standardov se nakazejo smerniče pričakovanih sprememb zakonodaje in direktiv, na podlagi katerih se lahko podjetja dolgoročno pripravijo za optimalen nastop in konkurenčnost na trzišču.
23
5	Implementacija konceptov ekološko osveščenega načrtovanja na področju elektrotehnike
Reciklaža elektronskih delov in naprav je težavna zaradi majhnosti in/ali kompleksnosti, prav tako pa zaradi uporabe raznovrstnih materialov. Tipični primeri polizdelkov in naprav so: raznovrstni MEMS, integrirana vezja, nano-strukture, tiskana vezja, zasloni ter medicinska oprema, nadzorni in kontrolni sistemi, majhni in veliki gospodinjski aparati, uporabna elektronika, svetila, električna orodja, igrače in naprave ter IT in telekomunikacijska oprema.
Ob primernem načrtovanju postopkov izdelave naprav lahko ze v zgodnjih fazah predvidevamo kasnejše pridobivanje raznovrstnih elementov, snovi in komponent iz iztrosšenih naprav, kot so npr. platina, zlato, srebro, baker, raznovrstne plastike in plastične mase, steklo, moduli tiskanih vezij, integrirana vezja, motorji, zasloni, baterije ipd.
Za zmanjšanje vpliva na okolje se posluzujemo tudi različnih prijemov pri načrtovanju, kot npr. zasnova modularnih komponent v napravah, miniaturalizačija (kar ima lahko tudi negativen vpliv, saj otezuje postopek re-čiklaze), optimizačija zgradbe naprav ipd.
V poteku proizvodnega pročesa izdelave elektronskih naprav so uporabljene in se kot njegov stranski produkt ustvarjajo kemikalije, ki so za okolje toksičšne, zato je eden od temeljnih čiljev ekološko osveščenega načrtovanja le-te zamenjati s primernejšimi ali vsaj delno zmanjšati njihovo uporabljeno/proizvedeno količino. Direktiva RoHS trenutno omejuje uporabo zivega srebra, kadmija, šestvalentnega kroma, polibromiranega bifenila (PBB), polibromiranega difenil etra (PBDE); prav tako pa so v fazi sprejema predlogi, da naj bi se na seznam uvrstila prepoved uporabe nanosrebra in uvedlo označevanje uporabljenih nanotehnologij v izdelkih [6].
6	Sklep
Zaradi povečevanja osveščenosti uporabnikov so podjetja posledično vedno bolj spodbujena k razmišljanju o druz-benih in okoljskih vplivih njihovega delovanja. Poleg tega so zakonodajni organi primorani ob očšitnih vplivih na okolje zaostrovati zakonodajo in s tem urejati dopustno delovanje podjetij.
Podjetja se priblizujejo trem čiljem - zmanjševanju porabe surovin in vplivov na okolje (poraba virov in energije, škodljivi stranski produkti), ponovni uporabi elementov, polizdelkov in izdelkov, ki niso večš uporabni na trzišču ter čim bolj učinkoviti rečiklazi preostankov.
Glavnina odgovornosti sloni na načrtovalčih standardov, direktiv in zakonodaje na eni strani ter v čim bolj učšinkoviti vpeljavi le-teh prek načšrtovalčev izdelkov v podjetjih na drugi strani, saj bo le tako lahko druzšba kot čelota zagotovila pogoje čistejšega okolja naslednjim ge-neračijam in razvoju v njem.
Literatura
[1]	R. Gheorghe in K. Ishii: "Eco-Design Value Alignment - Keys to Success. STANFORD School of Engineering Publication, pp. 1-32. Dosegljivo: https://www.gsb.stanford.edu/sites/gsb/files/ publication-pdf/other-eco-design-value-aligment.pdf
[2]	EN ISO 14006 (2011) Environmental Management Systems - Guidelines for Incorporating Ecodesign. July 2011, Brussels.
[3]	J. B. Milojkovic, V. B. Litovski: "Eco-design in Electronics - The State of the Art". FACTA UNIVERSITATIS, Series: Working and Living Environmental Protection, vol. 2, no. 2, 2002, pp. 87-100, July 2002. Dosegljivo: http://facta.junis.ni.ac.rs/walep/walep2002/ walep2002-01.pdf
[4]	K. Schischke, M. Hagelüken in G. Steffenhagen: "An Introduction to EcoDesign Strategies -Why, What and How?". July 2018. Dosegljivo: https://www.researchgate.net/publication/ 268001428_AnJntroduction_to_EcoDesign_ Strategies.-_Why_what_and_how
[5]	J. O'Hare, E. Cope in S. Warde: "Five Steps to Eco Design - Improving the Environmental Performance of Products through Design". GRANTA Design, pp. 1-16, 2015. Dosegljivo: http://www.grantadesign.com/download/pdf/ FiveStepsToEcoDesign.pdf
[6]	M. Keskinen: "End-of-Life Options for Printed Electronics. V: Waste Electrical and Electronic Equipment (WEEE) Handbook, 2012.
[7]	T. V. Tran, S. Brisset in P. Brochet: "Approaches for the Ecodesign in Electrical Engineering Application to a Safety Transformer". 2009 6th International Multi-Conference on Systems, Signals and Devices, 23-26 March 2009, Djerba, Tunisia. Dosegljivo: https://ieeexplore.ieee.org/document/4956695/
[8]	Ecodesign. The European Commission. Dosegljivo: http://ec.europa.eu/growth/industry/sustainability/ ecodesign_en
[9]	F. Zhang, M. Rio in P. Zwolinski: "Dynamic Eco-design Strategic Options for Electric-Electronic Industry". ED2E 2016 - International Conference on Eco-Design in Electrical Engineering, March 2016, Grenoble, France. Dosegljivo: https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01357212/document
[10]	V. Goodship in A. Stevels, eds.: "Waste Electrical and Electronic Equipment (WEEE) Handbook. A Volume in Woodhead Publishing Series in Electronic and Optical Materials". 1st Edition, Woodhead Publishing Limited, 2012. Dosegljivo: https://www.elsevier.com/books/waste-electrical-and-electronic-equipment-weee-handbook/ goodship/978-0-85709-089-8
24