Materialflödesanalys – förenklat

En energi- och materialflödesanalys (MFA) är den målinriktade, ansvarsfulla och effektiva analysen av material- och ämnesflöden inom dina produktionssystem.

Målet med en materialflödesanalys är materialflödeshantering, för att använda naturresurser sparsamt och att skapa en hållbar produktion. Man skiljer på materialflödeshanteringen för nationell, regional eller industriell  nivå. Nationellt och regionalt fokuserar mer på att skapa ekologiskt hållbara kretslopp med syfte att skydda miljön och effektivt använda resurserna. I industriell eller operativ materialflödeshantering är det viktigaste att se till energi- och materialflöden som kan bidra till en optimering av produktionssystemen.

Inom ramen för materialflödeshantering arbetar man med instrumentet materialflödesanalys (MFA). Materialflödesanalyser har som mål att kartlägga, analysera och utvärdera alla flöden inom ett företag till exempel. Fokus ligger på energi- och ämnesflöden, resursslöseri och deras effekter på miljön.

Ursprunget till materialflödesanalysen (MFA) finns i avfallshanteringen, eftersom det blev nödvändigt att skapa kretslopp och minska på mängden avfall. Metoden för materialflödesanalys är nu etablerad i många branscher och blir mer och mer populär.

Systemgränser & objekthänsyn

Rumslig materialflödeshantering

Den rumsliga materialflödeshanteringen behandlar materialflödessystem på en global och nationell nivå, t.ex. med den globala CO₂-budgeten. För att genomföra detta tillvägagångssätt skulle dock mer konkreta miljöpolitiska krav behövas, liksom en närmare integration av regering, industri och icke-statliga organisationer.

Företagsintern och intressentrelaterad

Här kommer initiativet från ekonomiska aktörer, t.ex. kommuner, regionala näringslivsutvecklingsbyråer eller föreningar. Exempelvis beaktas vissa materialflöden från olika företag i en region eller från företag längs en värdekedja. Fler och fler nätverk av detta slag växer fram eftersom det är ett mycket lovande tillvägagångssätt.

Operationell processrelaterad

Operationell processrelaterad materialflödeshantering beskriver balansering och optimering av de ekologiskt relevanta material- och energiflödena i en enskild process, processnätverk eller inom ett helt företag. Intern materialflödeshantering kan därmed också beskrivas som processrelaterad, eftersom fokus ligger på analys och optimering av produktionssystem.

Produktorienterad

Produktorienterad materialflödeshantering omfattar en ekologisk analys och optimering av en produkt. Det är också känt som livscykelanalys (LCA) eftersom det täcker hela livscykeln från vaggan till graven när det gäller miljöpåverkan från en produkt.

Materialflödeshantering

Materialflödeshantering blir allt viktigare när vi använder vår planets resurser och företag minskar i allt högre grad det vertikala utbudet av tillverkning, vilket höjer materialkostnaderna. Därför är företag mer och mer intresserade av att öka resurseffektiviseringssystemen. Tidigare kostnadsbesparingsåtgärder har till stor del fokuserat på personalkostnader eller på effektivare processorganisation men har inte optimerat den hållbara användningen av icke-förnybara resurser och sina materialflöden. Det finns stor förbättringspotential, särskilt när det gäller energibesparing och miljövänlig avfallshantering och omhändertagande av de använda restmaterialen.

Därför ligger fokus i ekologiskt motiverad energi- och materialflödeshantering på utvecklingen av ett system som främjar miljöskydd. Det syftar till en bättre avfallshantering, minskning av avloppsvatten, markskydd, minskning av resurser och utveckling av förnybara energilösningar; slutmålet är att uppnå en så kallad ”renare produktion” för att skydda vår miljö. Materialflödesanalysen är nyckelverktyget för denna strävan. Endast genom att systematiskt kontrollera och förbättra våra materialflöden är en ”renare produktion” möjlig.

Exempel på materialflödesanalys

Materialflödesanalysen (MFA) är i detta fall en kvantifiering och bedömning av material (vatten, mat, exkrementer, avloppsvatten…) och ämnen (kväve, fosfor, kol…) samt massflöden och processer, i ett system (stad, land, etc.) under en bestämd period. Principen för MFA är baserad på lagen om bevarande av materia; flöden uttrycks i kg/år eller i kg/capita/år. Metoden gör det möjligt att identifiera problem och kvantifiera effekten av potentiella åtgärder på resursåtervinning och miljöföroreningar.

Materialflödesanalysen kan användas för att jämföra olika alternativ för sanitetsteknik med avseende på deras miljömässiga och ekonomiska konsekvenser för att stödja beslutsfattande vid val av lämpliga sanitetsalternativ.

Fördelar med en MFA

• MFA gör det möjligt att få en korrekt bild på sanitet/vattenhanteringens nuvarande status i en stad.
• MFA hjälper till att utvärdera miljövänligheten hos olika sanitetsalternativ.
• MFA kan användas som ett beslutsverktyg för att välja en hållbar sanitetsteknik.
• MFA är en idealisk teknisk grund för planering och beslutsfattande, särskilt i utvecklings- och tillväxtländer med begränsade tekniska och finansiella resurser.
• I utvecklingsländer har MFA visat sig vara ett lämpligt verktyg för att tidigt upptäcka miljöproblem och utveckla lämpliga lösningar.

Nackdelar med en MFA

• En MFA behöver mycket data för att implementeras; det finns till exempel endast begränsade, tillförlitliga uppgifter tillgängliga för utvecklingsländer.
• Det finns ett behov av att hantera osäkerheter.

Vad är materialflödesanalysen (MFA)?

Materialflödesanalysen innehåller följande huvudsteg:

• Identifiering av nyckelfrågorna (materialflödesrelaterade).
• Systemanalys (val av relevant ämne, processer, indikatorämnen (element) och systemgränser).
• Kvantifiering av massflöden av materia och indikatorämnen.
• Identifiering av svaga punkter i systemet.
• Utveckling och utvärdering av scenarier samt en schematisk representation och tolkning av resultaten.

”Indikatorämnen” som avses för MFA är i det här fallet kemiska grundämnen som kväve (N) och fosfor (P), kol (C) eller CO₂ och NH₃. Dessa ämnen kan vara antingen föroreningar (t.ex. övergödning) eller resurser (t.ex. gödselmedel i jordbruket).

”Varor” representerar ett ämne eller en blandning av ämnen som av människan har en värderad funktion såsom mat, fast avfall och avloppsvatten.

”Processer” beskriver omvandling, transport eller lagring av ”varor” och ”ämnen” såsom hushåll, avloppsreningsverk eller jordbruksmark.

Hur gör man en MFA?

Det första och andra steget i en MFA består i identifieringen av de viktigaste materialflödena och fastställandet av systemgränser (val av relevant ärende, processer, indikatorämnen). För indikatorämnet kväve, till exempel, är relevanta ”varor” in- och utflöden till och från hushållet, som innehåller kväve: det innebär mat, svartvatten, gråvatten och organiskt fast avfall.

För att få en överblick över kvävevägar på hushållsnivå är processerna hushållets (mat- och vattenförbrukning, exkrementer och köksavfall) och sanitetssystemet på plats. Kvävehaltiga ”varor” omvandlas i dessa två processer. Till exempel kommer kväve in i den mänskliga organismen som föda (hushåll) och lämnar den, efter matsmältning, med exkrementer (saneringssystemet på plats). Systemgränserna omfattar all hushållsverksamhet och sanitetssystemet på plats.

Det tredje steget består i att kvantifiera ”varor” och ämnesflöden i systemet. Endast ämnesflödena (kväveflöden i detta exempel) är av intresse i detta fall. ”Ämnesflöden” beräknas ofta utifrån massflöden av ”varor” och ämneskoncentrationer i dessa ”varor”. Till exempel kan kväveflödet i exkrementer bedömas genom att multiplicera mängden exkrementer som produceras per capita per dag med kvävekoncentrationen i exkrementerna. Källdata kan hämtas från litteratur, uppskattningar, mätningar eller beräkningar.

I det fjärde och femte steget representeras de bedömda substansflödena grafiskt och tolkas. Programvaran STAN (Software for Substance Flow Analysis), som är en öppen källkod kan användas för en grafisk representation. STAN har utvecklats av Wiens tekniska universitet och kan laddas ner gratis på internet. Det kan användas som bas för modellering av materialflöden för bedömning av materials ekonomiska resurser och miljövärden.

Brist på data kan ersättas av expertbedömningar

På grund av mängden data som behövs är genomförandet av MFA svårt i till exempel utvecklingsländer. Montangero (2006) föreslog därför att man skulle använda metoden med ”expertbedömning” för att hantera detta problem. Att använda expertbedömningar består i att översätta expertkunskap (subjektiva bedömningar) till sannolikheter för verkliga värden (data).

Att få fram expertbedömningar omfattar sju steg, det första steget består i identifieringen av de parametrar för vilka expertbedömning behövs; det andra steget består i rekryteringen av experter; följt av motiverande experter; utvecklingen av en allmän modell som återspeglar experternas tänkande; utbildning av experter i sannolikhetsbedömning; erforderliga sannolikhetsbedömningar och en dokumentation av resonemanget bakom bedömningarna; och slutligen aggregeringen av experternas sannolikhetsfördelningar (dvs. om experternas syn på samma parameter skiljer sig är det viktigt att försöka förstå varför de drar olika slutsatser).

Ytterligare kunskap som sedan erhålls genom exempelvis mätningar kan kombineras med expertkunskap.