• 主题:建筑涂料,可持续性
建筑涂料的生命周期评估

考虑不同的防腐剂场景1

概述

进行了一项行业主导的研究,以使用从摇篮到坟墓的生命周期评估 (LCA) 来评估五种不同建筑涂料保存方案的环境性能。防腐剂在延长保质期、确保产品在使用前不会变质以及保护干燥的涂膜免受生物生长方面起着至关重要的作用。世界各地的政府机构都在探索限制和消除这些关键化合物,而没有考虑到目前可用的替代品会增加的影响。几个主要涂料、化学品和贸易协会的代表参与了这项研究的创建和完成。

方法

采用最佳实践进行的LCA并发展成为符合性与ISO 14040,2   ISO 14025,3   ISO 21930,4  以及在美国涂料协会的产品类别规则(PCR)对建筑涂料,概述了计算规则5如下:

  • 该评估中使用了建筑涂料 PCR 的功能单元(覆盖和保护 1m 2基材 60 年)。
  • 本研究中的性能值是通过行业共识制定的,与公开文献中的值一致。
  • 水基和溶剂
    基配方均来自行业来源,是可供购买的实际产品的合理代表。
  • 每个配方都被建模为至少 99.9% 的成分(按重量计),并且所有主要流量和过程都在 LCA 模型中考虑在内。

考虑了以下防腐方案:

  1. 一种典型的水性建筑涂料,其防腐剂水平足以防止腐败(WB)
  2. 与传统防腐剂(WB-N)相比,使用天然防腐剂(柠檬酸)的典型水性涂料需要更高的剂量
  3. 不含防腐剂的典型水性涂料(WB-NP)
  4. 一种典型的水基涂料,不含防腐剂,但假定配制后需冷藏(WB-NPR)
  5. 历史悠久的溶剂型配方(SB)

选择第一种情景 (WB) 是因为它代表了水性建筑涂料的当前行业现状,鉴于整个行业的 VOC 减少以提高产品可持续性,这已成为常态。如果该行业因监管或市场压力而被迫放弃其当前的保存策略,则选择了三种情景——WB-N、WB-NP 和 WB-NPR 作为可能的替代方案。最后一个场景——SB——是一种传统的溶剂型配方,选择来证明整个行业从传统的溶剂型化学品转向建筑产品的水基化学品对环境影响的显着改善。

这些场景中的每一个都在 GaBi 8.1 软件6 中使用最新和最合适的生命周期清单 (LCI) 数据库以及有关产品性能、寿命、损坏和返工的行业假设进行建模。使用的 LCI 数据库是商业上可用的第三方验证数据集,包括 ecoinvent、7   thinkstep、8  和欧洲油漆、印刷油墨和艺术家色彩行业委员会 (CEPE) 涂料行业 LCI。9 表 1确定了研究的关键假设。

该研究强调,防腐剂的实际环境影响相对于其益处而言非常温和,与涂料配方的其他部分相比,与防腐剂替代相关的权衡是严重的。

研究的总结结果如图 1表 2 的附录 A所示。

结果

结果表明,任何非基线保存方案都会导致涂层对环境的影响显着增加。相对环境影响是通过将 WB 基线与其他涂层方案进行比较来确定的。LCA 评估的环境指标是全球变暖潜能值、酸化、富营养化、臭氧消耗和烟雾形成。在图 1 中,y 轴表示环境影响相对于 WB 基线情景的百分比增加。相对于基线情景,改变保护策略会增加系统的环境负担,从高出 50% 到高出近 400% 的影响不等,具体取决于具体场景。

LCA 模型还表明,防腐剂本身通常对每个影响类别的总影响不到 1%。与它们在整个涂层系统的环境性能和可持续性效益中的重要性相比,这相形见绌。

最后,传统的溶剂型系统(不需要湿态防腐剂)是整体环境最差的系统,这表明建筑产品从溶剂型化学品转向水基化学品已取得了重大进步。

结果表明,任何非基线保存方案都会导致涂层对环境的影响显着增加。

倡导意义研究结果表明,防腐剂在涂料配方中发挥着极其重要的作用,在改变配方时必须考虑产品的整体性能,因为在不考虑产品功效影响的情况下进行替代会大大增加产品对环境的影响。此外,监管机构在审查防腐剂时考虑对下游用户的影响也很重要。SB 涂层虽然具有与 WB 相似的性能指标,但对 LCA 中建模的环境指标的影响最大。三个 WB 替代方案没有与当前 WB 公式相同的性能指标。将保质期的减少和腐败率的增加与 LCA 中五个环境指标的增加配对(如图所示)图 1 ) 对环境造成了重大影响。此外,该研究的结果表明,在三种 WB 替代方案下所经历的产品损失和腐败率增加会给下游用户带来重大的经济负担。防腐剂是当今市场上使用的低 VOC 水性配方不可或缺的关键成分。例如,当检查远离基线水性涂料时臭氧消耗的增加时,增加范围从 75% (WB-N) 到几乎 500% (SB)。该研究强调,防腐剂的实际环境影响相对于其益处而言非常温和,与涂料配方的其他部分相比,与防腐剂替代相关的权衡是严重的。词汇表足够的防腐水平:具有最低防腐水平的产品,以避免严重的产品腐败和/或过早失效。柠檬酸:一种天然存在于柑橘类水果中的弱有机酸。CEPE:欧洲油漆、印刷油墨和艺术家色彩行业委员会。干膜:涂漆后完全固化的涂膜。干膜防腐剂:一种有助于减少和预防霉菌和霉菌的添加剂。ecoinvent:  生命周期清单数据库,其中包含有关能源供应的国际工业生命周期清单数据。GaBi:由 PE INTERNATIONAL GaBi 创建,数据库是 LCA 数据库,包含随时可用的生命周期清单配置文件。LCA:生命周期评估——一种评估与产品生命周期所有阶段相关的环境影响的技术(即从原材料提取到材料加工、制造、分销、使用、维修和维护,以及处置或回收),如 ISO 14040 中所定义。LCI:生命周期清单——经过严格审查、一致且透明的数据的中心来源。LCIA:生命周期影响评估——LCA 阶段涉及识别、编译和量化与产品生命周期相关的输入和输出。对于本研究,LCIA 在附录 A 的表 2 中进行了量化。天然防腐剂:添加到产品中以防止微生物生长分解的物质。这种物质存在
于自然界中,不是由人类制造或引起的。天然防腐剂的一个例子是柠檬酸。有机溶剂:含有至少一个碳原子和一个氢原子的溶剂,分子量低,常温下以液态存在。PCR:产品类别规则——PCR 定义了创建特定产品类别的环境产品声明的规则和要求,如 ISO 14025 中所述。产品变质:由于生物生长而无法使用的产品。保质期:材料可以正常储存并仍处于可用状态的时期。溶剂型涂料:仅包含有机溶剂的涂料,如果存在水,则只有痕量。thinkstep:生命周期清单数据库,其中包含经过严格审查的能源和运输数据。VOC:挥发性有机化合物
——任何参与大气光化学反应的有机化合物;除 EPA 指定的具有可忽略的光化学反应性的有机化合物之外的任何有机化合物。水性涂​​料:挥发性成分主要为水的涂料。这些包括乳胶漆、乳胶漆和水性漆。湿态防腐剂:在产品使用过程中和使用之前抑制微生物生长的防腐剂。TIM WIERONIEY,美国涂料协会健康、安全和环境事务专家______1本报告由美国涂料协会生命周期评估起草小组创建,该小组是美国涂料协会防腐产品管理工作组的一个小组。2国际标准化组织 (ISO) 14040:2006 环境管理——生命周期评估——原则和框架。3 ISO 10425:2006 环境标签和声明——III 类环境声明——原则和程序。4 ISO 21930:2007 建筑施工的可持续性——建筑产品的环境声明。5 https://standards.nsf.org/apps/group_public/document.php?document_id=28098。6由 PE INTERNATIONAL 创建,GaBi 数据库是 LCA 数据库,包含随时可用的生命周期清单配置文件;http://www.gabi-software.com/international/support/gabi-version-history/gabi-ts-version-history/。7 https://www.ecoinvent.org/。8 https://www.thinkstep.com/software/gabi-lca。9 http://www.cepe.org/efede/public.htm#!HTML/29121。附录 A 

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