استفاده از روش ارزیابی چرخه‌ی حیات برای مقایسه آثار محیط زیستی بام سبز و بام معمولی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 فارغ‌التحصیل کارشناسی ارشد، دانش‌گاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

2 دانشیار گروه محیط زیست، دانش‌گاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

3 استادیار گروه محیط زیست، دانش‌گاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان(مسوول مکاتبات)

10.22034/jest.2018.17049.2564

چکیده

زمینه و هدف: بام­ سبز از جمله گزینه­های بهبود مشکلات محیط زیست شهری ­است. اما برخی نگرانی­ها پیرامون آثار محیط زیستی ایجاد بام­های سبز وجود دارد، زیرا برخلاف فواید محیط زیستی بی­شمار پوشش گیاهی آن­ها، لایه­هایی چون عایق رطوبتی در بام­های سبز اکثراً از مواد پلیمری ساخته می­شود. در این تحقیق آثار محیط زیستی یک بام سبز گسترده در طی حیاتش با یک بام معمولی مقایسه گردید.
روش بررسی: در این مطالعه از روش ارزیابی چرخه­ی حیات استفاده شد. با توجه به تعدد روش­های ساخت بام سبز ابتدا روش­های متفاوت ایجاد و مواد مختلف مورد استفاده در لایه­های آن بررسی و گردآوری شد. سپس آثار محیط زیستی چند روش ساخت با یک­دیگر مقایسه و گزینه­ی بهینه ساخت انتخاب شد، و در مرحله­ی بعد ارزیابی چرخه­ی حیات گزینه­ی بهینه با بام معمولی انجام گرفت. مقایسه­ی آثار محیط زیستی بین روش­های مختلف ساخت و هم­چنین گزینه­ی بهینه با بام معمولی به وسیله­ی نرم­افزار openLCA انجام شد.
یافته­ها: نتایج نشان داد که بام­ سبز در طول حیات خود به نسبت بام­ معمولی آثار محیط زیستی منفی کم­تری دارد. هم­چنین مشخص شد که بیش­تر بودن آثار منفی محیط زیستی بام سبز نسبت به بام­ معمولی در برخی طبقات اثر به دلیل استفاده از عایق پی وی سی و ورق ژئوتکستایل (فایبرگلاس و پلی­استر) در لایه­های آن بوده است.
بحث و نتیجه­گیری: نتایج این تحقیق را می­توان با اندازه­گیری فواید ایجاد بام سبز (برای مثال کاهش کمی و کیفی میزان رواناب) و نیز استفاده از مواد جایگزین با آثار منفی محیط زیستی کم­تر در لایه­های آن بهبود داد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


 

 

 

 

 

علوم و تکنولوژی محیط زیست، دورهبیست و یکم، شماره هفت، مهر ماه 98

استفاده از روش ارزیابی چرخه­ی حیات برای مقایسه آثار محیط زیستی بام سبز و بام معمولی

 

الما محمدی1

سید حامد میرکریمی2

مرجان محمدزاده*3

marjan.mohammadzadeh@gmail.com

تاریخ دریافت: 29/01/95

تاریخ پذیرش: 14/03/95

چکیده

زمینه و هدف: بام­ سبز از جمله گزینه­های بهبود مشکلات محیط زیست شهری ­است. اما برخی نگرانی­ها پیرامون آثار محیط زیستی ایجاد بام­های سبز وجود دارد، زیرا برخلاف فواید محیط زیستی بی­شمار پوشش گیاهی آن­ها، لایه­هایی چون عایق رطوبتی در بام­های سبز اکثراً از مواد پلیمری ساخته می­شود. در این تحقیق آثار محیط زیستی یک بام سبز گسترده در طی حیاتش با یک بام معمولی مقایسه گردید.

روش بررسی: در این مطالعه از روش ارزیابی چرخه­ی حیات استفاده شد. با توجه به تعدد روش­های ساخت بام سبز ابتدا روش­های متفاوت ایجاد و مواد مختلف مورد استفاده در لایه­های آن بررسی و گردآوری شد. سپس آثار محیط زیستی چند روش ساخت با یک­دیگر مقایسه و گزینه­ی بهینه ساخت انتخاب شد، و در مرحله­ی بعد ارزیابی چرخه­ی حیات گزینه­ی بهینه با بام معمولی انجام گرفت. مقایسه­ی آثار محیط زیستی بین روش­های مختلف ساخت و هم­چنین گزینه­ی بهینه با بام معمولی به وسیله­ی نرم­افزار openLCA انجام شد.

یافته­ها: نتایج نشان داد که بام­ سبز در طول حیات خود به نسبت بام­ معمولی آثار محیط زیستی منفی کم­تری دارد. هم­چنین مشخص شد که بیش­تر بودن آثار منفی محیط زیستی بام سبز نسبت به بام­ معمولی در برخی طبقات اثر به دلیل استفاده از عایق پی وی سی و ورق ژئوتکستایل (فایبرگلاس و پلی­استر) در لایه­های آن بوده است.

بحث و نتیجه­گیری: نتایج این تحقیق را می­توان با اندازه­گیری فواید ایجاد بام سبز (برای مثال کاهش کمی و کیفی میزان رواناب) و نیز استفاده از مواد جایگزین با آثار منفی محیط زیستی کم­تر در لایه­های آن بهبود داد.

واژه­های کلیدی: ارزیابی چرخه­ی حیات، بام سبز گسترده،آثار محیط زیستی، نرم­افزار openLCA

 
   

 


1- فارغ­التحصیل کارشناسی ارشد، دانش­گاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

2- دانشیار گروه محیط زیست، دانش­گاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

3- استادیار گروه محیط زیست، دانش­گاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان(مسوول مکاتبات)

 

J. Env. Sci. Tech., Vol 21, No.7,September, 2019

 

 

 

 


Applicationof Life Cycle Assessment Method to Compare Environmental Impacts of a GreenRoof and a Normal Roof

 

Elma Mohammadi1

 Seyed hamed Mirkarimi2

 Marjan Mohammadzadeh3*

marjan.mohammadzadeh@gmail.com

Accepted: 2016.06.03

Received: 2016.04.17

 

Abstract

Introduction: Green roof is one of the options to improve environmental problems of urban areas. Meanwhile there are some worries about the environmental impacts of creating green roofs, as despite the benefits of vegetation, some layers of green roofs like waterproof membrane, are made from polymers. In this survey, environmental impacts of an extensive green roof in its lifetime were compared with a normal roof.

Materials and Method: In this survey, life cycle assessment method was used. Since there are various methods to implement a green roof, first different methods of implementation and different materials that can be used in its layers were studied and collected. Then some of these methods were chosen to investigate their environmental impacts in order to find the optimized option to create a green roof. On the next step, life cycle assessment of optimized option and normal roof was conducted. The open LCA software was used to compare environmental impacts of different implementing methods, and also optimized option and normal roof.

Results and Discussion: Results showed that the green roof has less environmental impacts than normal roof, during its lifetime. In addition, it was indicated that in some impact categories that the environmental impacts of green roof was more than normal roof the reason was using PVC and geotextile (glass fiber and polyester) in its layers. Results of this paper can be improved by measuring benefits of creating a green roof (such as reducing quantity and quality of run off amounts), and also using materials with less environmental impacts in green roofs layers.

 Key words: Life Cycle Assessment, Extensive Green Roof, Environmental Impacts, open LCA Software

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 
   

 


1- M.Sc. in Environmental science, College of Fisheries and Environmental Science, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources

2-Associate professor, College of Fisheries and Environmental Science, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources

3- Assistant professor, College of Fisheries and Environmental Science, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources*(Corresponding Author)

 

مقدمه


گسترش روزافزون شهرنشینی و نیاز به ساخت بناهای بیش­تر سبب از بین رفتن پوشش گیاهی در شهرها شده است. ایجاد پوشش گیاهی بر روی بام­ها از گزینه­های مناسب برای افزایش مساحت فضای سبز شهری به نظر می­رسد. به طور کلی، پوشش گیاهی روی بام ساختمان­ها را بام سبز (Green Roof) می­نامد. از آن­جایی که بام سبز یک پوشش گیاهی زنده است می­توان تمام خدمات اکوسیستمی که هر محیط سبز دیگری دارد، برای آن در نظر گرفت. اما استفاده از مواد تجزیه­ناپذیر در لایه­های بام سبز برخی نگرانی­ها پیرامون آثار محیط زیستی آن ایجاد کرده است. امروزه بررسی آثار منفی محیط زیستی استفاده از مواد تجزیه­ناپذیر در ساخت بام­های سبز بسیار مورد توجه قرار گرفته است که برای این کار از روش ارزیابی چرخه­ی حیات استفاده می­شود. برای مثال سیز[1] و همکاران (1)، اثرات محیط زیستی ساختمان در سه حالت بام معمولی، بام با رنگ سفید، و بام با پوشش سبز را در طی چرخه­ی حیات آن­ها (50 سال) به وسیله نرم­افزار سیاهه نویسی ارزیابی چرخه­ی حیات SimaPro با یک­دیگر مقایسه کردند. بایانچینی و هواج[2] (2)، نیز به وسیله نرم افزار ارزیابی چرخه­ی حیات SimaPro 7.1  اثرات محیط زیستی ناشی از ساخت لایه­هایی را که در بام سبز به کار می­روند محاسبه و میزان انتشار چهار آلاینده­ی هوا (NO2, SO2, O3 و PM10) در طی ایجاد بام سبز را با میزان جذب این گازها توسط گیاهان کاشته شده روی بام در سه سناریوی مختلف مقایسه کردند. از طرفی کاسارئو و ریاز[3] (3)، هزینه و اثرات محیط زیستی یک بام سبز گسترده، یک بام سبز متمرکز فرضی و یک بام معمولی را در طی چرخه­ی حیات آن­ها با استفاده از نرم­افزار SimaPro 5.0 بررسی و مقایسه کردند. در هریک از این تحقیق­ها مواد به کار

رفته در بام معمولی و بام سبز متفاوت بوده­است. در این تحقیق به دلیل وجود تفاوت در تعداد لایه­های به کار رفته، مواد استفاده شده در ساخت و گاه ترتیب روی هم­گذاری لایه­های بام سبز در منابع مختلف، ابتدا روش­های متفاوت ایجاد بام سبز و مواد مختلف مورد استفاده در لایه­های آن بررسی و گردآوری و گزینه­های ساخت موجود از نظر آثار محیط زیستی با یک­دیگر مقایسه شدند تا گزینه­ی بهینه با کم­ترین آثار محیط زیستی انتخاب گردد. در مرحله­ی بعد آثار محیط زیستی گزینه­ای بهینه با بام معمولی مقایسه شد. برای انتخاب گزینه­ی بهینه و هم­چنین مقایسه آثار محیط زیستی بام سبز و بام معمولی از روش ارزیابی چرخه­ی حیات و نرم­افزار ارزیابی چرخه­ی حیات openLCA استفاده شد.

 

 روش بررسی

بام معمولی (بدون بام سبز) می­تواند با روش­های مختلف مانند ورق قیر اصلاح­شده (معروف به ایزوگام)، ورق پلی وینیل کلراید یا پی­وی­سی (PVC[4]) پوشیده شده باشد. در این تحقیق منظور از بام معمولی بامی عایق شده با قیر داغ است. بام سبز می­تواند به صورت گسترده (Extensive) و یا متمرکز (Intensive) باشد، که در این تحقیق بام سبز گسترده مورد توجه قرار گرفته است. در این بخش ابتدا روش­های مختلف ایجاد بام سبز و مواد مختلف مورد استفاده در لایه­های آن شرح داده شده است. سپس گزینه­های انتخابی برای مقایسه­ی آثار محیط زیستی در مرحله­ی ساخت بام سبز معرفی و نحوه­ی ارزیابی آثار محیط زیستی آن­ها و هم­چنین ارزیابی چرخه­ی حیات کامل برای بام سبز (گزینه­ی انتخابی) و بام معمولی توضیح داده شده است.

 

 

روش­های مختلف ایجاد بام سبز و مواد به کار گرفته­شده در لایه­های آن

تنوع در طراحی بام سبز و مصالح مصرفی در انواع لایه­های آن با توجه به شرایط متفاوت و به ویژه اقلیم منطقه روز به روز در حال تغییر و بهینه­سازی است (4). در کشورهایی که این تکنولوژی قدمت بیش­تری دارد به تدریج راهنما و استانداردهایی برای انتخاب نوع مصالح مصرفی در شرایط مختلف ایجاد شده­است. برای مثال در آلمان، انگلیس و کانادا استانداردهای اجرایی بر مبنای مصالح مصرفی، اقلیم و طراحی سازه و بوم­گرایی ایجاد شده­اند (4). شرکت­های مختلف نیز با پیشرفت تکنولوژی بام سبز به منظور برآورد کردن انتظارات مصرف­کنندگان مختلف و شرایط آب و هوایی مختلف سیستم­های سبز متفاوتی را به بازار ارایه می­کنند (5). همان­گونه که در جدول (1) ارایه شده است، در منابع مختلف برای ساخت بام سبز بین 5 تا 10 لایه­ی مختلف در نظر گرفته شده­است، اما به طورکلی به نظر می­رسد که وجود 6 لایه در بام­های سبز گسترده ضروری است. این لایه­ها از سمت پایین (روی بستر بام) به بالا شامل عایق رطوبتی بام، عایق ضد آب، زهکش، فیلتر خاک، محیط کشت یا خاک و گیاه است.

 

 

جدول 1- مثال­هایی از اجزای به کار رفته در بام سبز گسترده در منابع مختلف

Table 1- Some examples of different components used in extensive green roofs in different sources

شماره

لایه­های در نظر گرفته شده (از پایین به بالا)

منبع

1

عایق رطوبتی، Filtron tile، فیلتر فایبر گلاس، خاک بستر، گیاه

(1)

2

عایق حرارتی، عایق آب، کنترل بخار، مانع ریشه، زهکش، فیلتر شبکه­ای، خاک، گیاه

(6)

3

مواد محافظ بام، لایه­ی حفظ رطوبت، زهکش (با فیلتر پارچه­ای در زیر و لایه­ی مانع ریشه در بالای آن)، محیط کشت، گیاه

(7)

4

عایق رطوبتی، صفحه­ی محافظت، زهکش، محیط کشت، گیاه

(8)

5

لایه­ی محافظ، عایق فومی، فرش محافظ، زهکش، فیلتر پارچه­ای، محیط کشت، گیاه، گراول و سنگ رودخانه­ای (در فواصلی که کاشت انجام نمی­گیرد)، لبه­ی محافظ (Retaining Edge)

(9)

 

6

مانع ریشه، زهکش، فیلتر، لایه­ی حفظ آب، محیط کشت، گیاه

(5)

7

غشای ضد آب، مانع ریشه، لایه محافظت، عایق (پرکننده­ی سبک­وزن)، زهکشی و درزپوش­ها، محافظ آب، کنترل فرسایش، فیلتر، محیط کشت، گیاه، آبیاری*

(4)

8

ایزوگام، عایق نایلونی، عایق ریشه، پوکه و پرلیت (بعنوان زهکش)، عایق خاک (موکت گونی یا ابر فشرده)، گونی، خاک، گیاه

روش شناخته شده به نام "روش سنتی"

9

عایق ایزوگام، سیمان، عایق پلی وینیل کلراید، زهکش، فیلتر، خاک سبک، گیاه

شرکت (الف)

10

عایق­کاری اولیه، مش فایبرگلاس، لایه­ی کوتینگ (عایق ثانوی)، زهکش(بدون فضای نگه­دارنده­ی آب)، ضد ریشه، محافظ، زهکش (با فضای نگه­داری آب)، فیلتر خاک، خاک سبک، گیاه

شرکت (ب)

11

عایق رطوبتی، لایه­ی محافظ عایق، زهکش، فیلتر، محیط کشت، گیاه

شرکت (ج)

* به کارگیری لایه­هایی که در زیرشان خط کشیده شده الزامی دانسته شده­است. هم­چنین احتمالا ترتیب لایه­ها در نظر گرفته نشده­است.


گزینه­های انتخابی برای بررسی آثار منفی محیط زیستی در مرحله­ی ساخت

هدف اول این تحقیق انتخاب گزینه­ی بهینه از نظر آثار منفی محیط زیستی، برای ایجاد بام سبز است. بر این اساس، تعدادی گزینه انتخاب و با نرم­افزار ارزیابی چرخه­ی حیات openLCA آثار منفی محیط زیستی آن­ها در مرحله­ی ساخت محصول بررسی شدند. فیلتر ابتدایی که در این تحقیق برای انتخاب گزینه­های ساخت در نظر گرفته شد، نوع بام سبز بود. ایجاد بام سبز گسترده بر روی بام­های موجود و آتی به دلایلی مانند هزینه­ی ایجاد و نگه­داری کم­تر نسبت به بام سبز متمرکز عملی­تر به نظر می­رسد. به همین دلیل اساس این تحقیق روی بام سبز گسترده بوده است. در جدول (1) لایه­های متفاوتی که در منابع مختلف برای ساخت بام سبز استفاده و یا توصیه گردیده، گردآوری شده است. در روش شماره­ی 8 این جدول که روش سنتی نیز خوانده می­شود، چند لایه ایزوگام به عنوان عایق رطوبتی بام در نظر گرفته می­شود که این­کار ریسک نفوذ آب به ساختمان را بالا می­برد و مورد توصیه نیست. درروش شماره­ی 10 دو لایه زهکش (که یکی از آن­ها قابلیت حفظ آب را دارد) و دوبار عایق­کاری توصیه شده که این­کار خیلی محتاطانه به نظر می­رسد و استفاده از این روش شاید برای منطقه­ای با بارندگی خیلی زیاد مناسب باشد. در بین منابع دیگر این جدول، جزییات ساخت و جنس مواد به کار برده شده در منبع شماره­ی 5 به طور کامل و در منابع شماره­های 9 و 11 تا حدودی قید شده بودند و بنابراین این سه گزینه برای ارزیابی آثار منفی محیط زیستی در مرحله­ی ساخت بام سبز بررسی شدند. گزینه­ها شامل:

  • گزینه­ی اول (روش موجود در فلین، (9)): قیراندودکردن بام، عایق فومی، فرش محافظ، زهکش، فیلترپارچه­ای، محیط کشت، گیاه (سدوم)
  • گزینه­ی دوم (روش معرفی شده توسط شرکت الف):

 

ورق ایزوگام (قیراصلاح­شده) که با توجه به نبودن گزینه­ی مربوط در نرم­افزار به قیراندود کردن تغییر داده شد، سیمان، عایق پی­وی­سی، زهکش، فیلترپارچه­ای، محیط کشت، گیاه (سدوم)

  • گزینه­ی سوم (روش معرفی شده توسط شرکت ج): عایق­ پی­وی­سی، ورق ژئوتکستایل، زهکش، فیلترپارچه­ای، محیط کشت، گیاه (سدوم)

نحوه­ی اجرای مراحل ارزیابی چرخه­ی حیات بام سبز و بام معمولی

همان­طور که اشاره شد در این تحقیق برای بررسی آثار محیط زیستی بام سبز و بام معمولی از روش ارزیابی چرخه­ی حیات (LCA[5]) استفاده شد. بر اساس تعریف موسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران، ارزیابی چرخه­ی حیات عبارت است از "گردآوری و ارزیابی درون­دادها (Inputs)، برون­دادها (Outputs) و پیامدهای بالقوه محیط زیستی یک سیستم محصول[6] در سراسر چرخه­ی حــیات آن" (10). در استاندارد ایزو 14040 اصول و چارچوب ارزیابی چرخه­ی حیات و در استاندارد ایزو 14044 الزامات و راهنمایی­های آن بیان شده­اند (10 و 11). برای انجام LCA نرم­افزارهای متعددی وجود دارند. برخی از این نرم­افزارها به طور تخصصی ارزیابی چرخه­ی حیات یک محصول خاص را انجام می­دهند؛ مانند Athena Impact Estimator for Building که به طور تخصصی برای ارزیابی چرخه­ی حیات ساختمان به کار می­رود. همه­ی این نرم­افزارها نقاط قوت و ضعف دارند، برای مثال در نسخه­ی 5 نرم افزار اخیر امکان وارد کردن لایه­های بام سبز وجود دارد، اما این نرم افزار برای شمال آمریکا طراحی شده و در خارج از این قاره تنها می­تواند با اهداف آموزشی و برای مقایسه تفاوت ایجاد شده در تاثیر بر محیط با تغییر در طراحی­ ساختمان به کار رود (مکاتبه شخصی با مدیر ارتباطات موسسه مواد پایدار آتنا[7]). نرم افزار SimaPro یکی از نمونه­های برجسته نرم­افزارهای ارزیابی چرخه­ی حیات است که پایگاه داده­ی غنی و گسترده­ای دارد و در اکثر مقاله­هایی که LCA را برای بام سبز انجام داده­اند از این نرم افزار استفاده شده است (برای مثال (1) و (2))، اما هزینه­ی استفاده از آن به نسبت بالا است. openLCA نرم­افزاری رایگان برای ارزیابی چرخه­ی حیات و توسعه­ی پایدار است که در سال 2006 توسط شرکت گرین دلتا (Green Delta) ایجاد شده و هرساله نسخه­ی به روز شده آن با توانایی­ها و امکانات بیش­تر منتشر می‌گردد. در این تحقیق برای ارزیابی محیط زیستی بام سبز و بام معمولی از نرم افزار ارزیابی چرخه­ی حیات openLCA استفاده شد.

طبق استاندارد ایزو 14040 (تصویب شده در سال 2006)، ارزیابی چرخه­ی حیات از ایجاد محصول تا مرحله­ی بعد از استفاده در 4 مرحله شامل تعریف هدف و دامنه، تجزیه و تحلیل فهرست، ارزیابی اثرات و تفسیر انجام می­شود (10). در این بخش نحوه­ی اجرای مراحل LCA در نرم­افزار چرخه­ی حیات openLCA، برای گزینه­های ساخت بام سبز و همچنین گزینه­ی بهینه و بام معمولی به صورت توام بیان شده است:

تعریف هدف و دامنه

در این بخش فرآیند یا محصول مورد بررسی تعریف و توصیف شده و مرز سامانه مطالعاتی (System Boundaries) و واحد کارکردی آن مشخص     می­گردد (12). در این تحقیق ابتدا با استفاده از نرم­افزار openLCA، ارزیابی مقایسه­ای آثار محیط زیستی سه گزینه­ی اجرایی بام سبز در مرحله­ی ساخت آن انجام شد تا روشی که کم­ترین آثار محیط زیستی را دارد مشخص گردد (گزینه­ی بهینه). در مرحله­ی بعد ارزیابی چرخه­ی حیات گزینه­ی بهینه و بام معمولی انجام و نتایج آن­ها از نظر آثار محیط زیستی با یک­دیگر مقایسه شد. هر دو ارزیابی (مقایسه­ی روش­ها­ی ساخت و مقایسه­ی گزینه­ی بهینه و بام معمولی) به­وسیله­ی نرم­افزار ارزیابی چرخه­ی حیات openLCA انجام شد. مرز سامانه مطالعاتی بام یک ساختمان فرضی و واحد کارکردی یک مترمربع از بام در نظر گرفته شد. انتخاب محدوده­ی کار یا مرز سامانه مطالعاتی به صورت تقریبی است و طی مراحل بعدی امکان افزایش و یا کاهش محدوده­ی کار وجود دارد، این امر می­تواند به دلیل بهینه­سازی عمل ارزیابی و یا عملی نبودن اندازه­گیری بخش­هایی از آن صورت پذیرد. برای مثال حمل و نقل مواد از فرآیندهایی است که در اکثر ارزیابی­ها وجود دارد. اگر چرخه­ی حیات وسیله­ی باربری و به دنبال آن چرخه­ی حیات تک تک اجزا و وسیله­های نقلیه­ای که خود اجزا را جا به جا کرده­اند، در نظر بگیریم، زنجیره­ای تو در تو و ناپایان خواهیم داشت، هم­چنین برای مثال سهم اثر محیط زیستی­ای ساخت پیچ موجود در وسیله­ی نقلیه در ارزیابی چرخه­ی حیات یک محصول بسیار ناچیز است و چشم پوشی از آن تاثیری روی نتایج نخواهد داشت. در واقع هدف مدل­سازی چرخه­ی حیات یک محصول یا فرآیند است و مدل، ساده­شده­ی حقیقت است و ساده­سازی یعنی تحریف آن (13). در نتیجه برای مرزبندی سیستم، برخی مواد و فرآیندها را می­توان نادیده گرفت، تا جایی که تغییر زیادی در نتایج ایجاد نکند. در این تحقیق تولید لایه­های بام سبز و معمولی و مرحله­ی استفاده و بعد از استفاده از لایه­های به کار رفته شده در بام­ها در نظر گرفته شد. حمل و نقل لایه­های ساخته شده به محل استفاده به دلیل در دست نبودن اطلاعات صحیح در نظر گرفته نشد. محل ساخت لایه­های انتخاب­شده در نرم­افزار، اکثراً در کشورهایی مانند سوئد بودند، در حالی که برخی از این لایه­ها در کشور نیز تولید می­شوند و یا از برخی شرکت­های خارجی واقع در چین یا سنگاپور وارد می­گردند.

تجزیه و تحلیل فهرست (سیاهه­ی) چرخه­ی حیات

تجزیه و تحلیل سیاهه عبارت از گردآوری و کمی­سازی درون دادها و برون­دادها برای یک سیستم محصول در طول چرخه­ی حیات آن است (10). گردآوری اطلاعات باید بر اساس هدف و مرز مطالعه صورت پذیرد. نرم­افزارهایی که ارزیابی چرخه­ی حیات را انجام می­دهند اکثر فرآیند­ها و مواد مورد نیاز برای مدل­سازی چرخه­ی حیات یک محصول یا فرآیند را به صورت آماده دارند. برای فهرست نویسی چرخه­ی حیات از نرم­افزار (openLCA) استفاده شد. پایگاه اطلاعات استفاده شده در نرم­افزار نسخه­ی 3.1 اکواینونت (Ecoinvent) بود. فهرست­نویسی مرحله­ی ساخت سه گزینه­ی انتخاب شده در جداول (2)، (3) و (4) نشان داده شده است. در فهرست­نویسی چرخه­ی حیات بام سبز در فلین (9)، گراول، لبه­ی آلومینیومی محافظ، ماشین بالابر، نیروی کار و حمل و نقل نیروی کار و مواد نیز موجود بودند که در این تحقیق در نظر گرفته نشدند. فهرست نویسی مرحله­ی استفاده و مرحله­ی بعد از استفاده از بام سبز (که فقط برای گزینه­ی بهینه انجام شد) در جدول (5) نشان داده شده است. با مقایسه­ی آثار محیط زیستی سه نوع روش ساخت گزینه­ی سوم کم­ترین آثار محیط زیستی را داشته و گزینه­ی بهینه است. مرحله­ی نگه­داری شامل سرکشی برای بررسی سالم بودن سیستم و گیاهان، آبیاری، کوددهی و کاشت گیاهان جدید در صورت نیاز است. به دلیل این­که از بین فرآیندهای ذکر شده، کوددهی می­تواند تاثیر بیش­تری روی محیط زیست داشته باشد، کوددهی در فهرست در نظر گرفته­شد. لاکت (7)، کوددهی سالانه را برای 3 تا 5 سال اول ضروری و برای سال­های بعد از استقرار فقط در قسمتی از بام که نیاز به کود دارد لازم دانسته­است و فلین (9)، دو بار کوددهی سالانه را توصیه کرده­است. در تحقیق حاضر فرض شد که تا پنج سال اول دو بار در سال و در 45 سال بعدی یک بار کوددهی سالانه انجام گردد. اگر در هر کوددهی حدود 10 گرم کود در هر مترمربع استفاده شود، در طی عمر بام سبز (حدودا 50 سال) 0.55کیلوگرم کود برای هر مترمربع از بام سبز استفاده می­گردد. در مرحله­ی بعد از استفاده فرض شده است که عایق پی­وی­سی و فیلترپارچه­ای و ورق زهکش سوزانده شوند. محیط کشت و گیاهان می­توانند در مکان دیگر استفاده شوند و در مرحله­ی بعد از استفاده در نظر گرفته نشدند.

فهرست چرخه­ی حیات بام معمولی با فرض این­که در طی 50 سال، دو بار نیاز به تعویض عایق بام باشد در جدول (6) نشان داده شده است. فرض شده است که در سال اول بام با قیر داغ عایق شود و در سال بیستم و چهلم عایق قبلی جدا و عایق جدید نصب گردد. بنابراین 3 بار ساخت و 2 بار برداشت عایق در طی 50 سال در نظر گرفته شد. حمل و نقل مواد و نیروی کار و هم­چنین ابزار و وسایل لازم دیگر برای عایق­کاری و جدا کردن لایه­ی قبلی بام در نظر گرفته نشد.

 

 

جدول2- گزینه­ی اول: سیاهه­نویسی مرحله­ی ساخت بام سبز مشابه با روش موجود در فلین (9)

Table 2- First option: inventory of production phase of green roof, similar to Flynn (9)

مواد و فرآیند­های ورودی

مقدار در مترمربع

واحد

فرآیند یا جریان (Flow) انتخاب شده در نرم­افزار openLCA

توضیحات

قیراندود کردن بام

83/1

کیلوگرم

Bitumen adhesive compound, hot

ضخامت قیر 08/4 سانتی­متر فرآیند شامل اثرات ناشی از تولید قیر

عایق فومی

62/1

کیلوگرم

Polystyrene foam slab, 10% recycled

ضخامت فوم 5.08 سانتی­متر، این فوم یک نوع پلی استایرن بسط یافته است. فرآیند شامل اثرات ناشی از تولید صفحه­ی فوم

فرش محافظ

48/0

کیلوگرم

Polypropylene, granulate

فرآیند شامل اثرات ناشی از تولید پلی پروپیلین

زهکش

46/1

کیلوگرم

Polyethylene, high density, granulate

فرآیند شامل اثرات ناشی از تولید پلی اتیلن با چگالی بالا

فیلتر پارچه­ای

89/0

کیلوگرم

Polypropylene, granulate

فرآیند شامل اثرات ناشی از تولید پلی پروپیلین

محیط کشت (خاک و رس)

4/32

کیلوگرم

Clay, unspecified,

 in groundو Soil

مخلوطی از 50% خاک و 50% رس که فرآیندی روی آن­ها صورت نگرفته است.

گیاه (سدوم)

8

عدد

Tree seedling

(at greenhouse)

فرآیند شامل اثرات ناشی از انتشار جوانه­ی گیاه در شرایط گل­خانه­ای. با فرض این­که اثرات محیط زیستی هر 4 سدوم با یک نهال کوچک برابر است.

 

جدول 3- گزینه­ی دوم: سیاهه­نویسی مرحله­ی ساخت بام سبز مشابه با روش شرکت (الف)

Table 3- Second option: inventory of production phase of green roof, similar to organization (A)

مواد و فرآیند­های ورودی

مقدار در مترمربع (واحد)

فرآیند انتخاب شده در نرم­افزار openLCA

توضیحات

قیراندود کردن­بام

83/1 (کیلوگرم)

Bitumen adhesive compound, hot

فرآیند شامل اثرات ناشی از تولید قیر

ضخامت قیر 08/4 سانتیمتر (از فلین، (9))

سیمان

4 (کیلوگرم)

Cement mortar

فرآیند شامل تولید ملات سیمان

با ضخامت 2 سانتی­متر

عایق پی وی سی

53/1 (کیلوگرم)

Polyvinylchloride, suspension polymerised

فرآیند شامل تولید پی وی سی از روش بسپارش تعلیقی؛ با ضخامت 15 میلی­متر

زهکش

9/0 (کیلوگرم)

Polyethylene, high density, granulate

فرآیند شامل اثرات ناشی از تولید پلی اتیلن با چگالی بالا؛ محصول تجاری versidrain از شرکت elmich با ضخامت 44 میلی­متر

فیلتر پارچه­ای

89/0 (کیلوگرم)

Polypropylene, granulate

فرآیند شامل اثرات ناشی از تولید پلی پروپیلین. اطلاعات آن در منبع موجود نبود و از فلین (9) گرفته شد.

محیط کشت

(کمپوست، پومیک

و ماسه)

35 (کیلوگرم)

Compost

و

Pumice

و

Sand

اطلاعات آن در منبع موجود نبود. مخلوطی متشکل از 20% کمپوست (فرآیند تولید کمپوست)، 40% پومیک (برداشت از معدن) و 40% ماسه (برداشت از معدن) در نظر گرفته‌شد. وزن تقریبی در نظر گرفته­شد.

گیاه (سدوم)

8 (عدد)

Tree seedling

 (at greenhouse)

فرآیند شامل اثرات ناشی از انتشار جوانه­ی گیاه در شرایط گل­خانه­ای. با فرض این­که اثرات محیط زیستی هر 4 سدوم با یک نهال کوچک برابر است (9)

 

 

جدول 4- گزینه­ی سوم: سیاهه­نویسی مرحله­ی ساخت بام سبز مشابه با روش شرکت (ج)

Table 4- Third option: inventory of production phase of green roof, similar to organization (B)

مواد و فرآیند­های ورودی

مقدار در مترمربع (واحد)

فرآیند انتخاب شده در نرم­افزار openLCA در تحقیق حاضر

توضیحات

عایق پی وی سی

5/2 (کیلوگرم)

Polyvinylchloride, suspension polymerized

فرآیند شامل تولید پی وی سی از روش بسپارش تعلیقی. با ضخامت 20 میلی­متر

ورق ژئوتکستایل

5/0 (کیلوگرم)

Glass fibre reinforced plastic, polyester resin, hand lay-up

از جنس پلی استر. فرآیند انتخاب شده شامل تولید فایبر گلاس با تزریق رزین پلی‌استر در آن

زهکش

9/0 (کیلوگرم)

Polyethylene, high density, granulate

فرآیند شامل اثرات ناشی از تولید پلی اتیلن با چگالی بالا. ژئودرین. اطلاعات در منبع موجود نبود و از جدول (3) گرفته شد.

فیلتر پارچه­ای

39/0 (کیلوگرم)

Polypropylene, granulate

فرآیند شامل اثرات ناشی از تولید پلی پروپیلین. ژئوتکستایل نبافته از جنس پلی پروپیلین با گرماژ پایین

محیط کشت (کمپوست، پومیک

و ماسه)

35 (کیلوگرم)

Compost

و

Pumice

و

Sand

اطلاعات آن در منبع موجود نبود. مخلوطی متشکل از 20% کمپوست (فرآیند تولید کمپوست)، 40% پومیک (برداشت از معدن) و 40% ماسه (برداشت از معدن)  در نظر گرفته­شد. وزن تقریبی در نظر گرفته­شد.

گیاه (سدوم)

8 (عدد)

Tree seedling

 (at greenhouse)

فرآیند شامل اثرات ناشی از انتشار جوانه­ی گیاه در شرایط گل­خانه­ای. با فرض این­که اثرات محیط زیستی هر 4 سدوم با یک نهال کوچک برابر است (9)

 

جدول 5- سیاهه­نویسی مرحله­ی استفاده و بعد از استفاده بام سبز

Table 5- Inventory of use and after use phases of green roof

فرآیند­ ورودی

مقدار در مترمربع (کیلوگرم)

فرآیند انتخاب شده در نرم­افزار openLCA

توضیحات

مرحله­ی استفاده- کوددهی

55/0

Phosphate fertiliser, as P2O5

فرآیند  شامل تولید دی­آمونیوم فسفات

مرحله­ی بعد از استفاده- پسماند پی وی سی

5/2

Waste Polyvinylchloride

فرآیند  شامل سوزاندن پی وی سی با زباله­سوز

مرحله­ی بعد از استفاده- پسماند زهکش

9/0

Waste Polyethylene

فرآیند  شامل سوزاندن پلی اتیلن با زباله­سوز

مرحله­ی بعد از استفاده- پسماند فیلتر پارچه­ای

39/0

WastePolypropylene

فرآیند شامل سوزاندن پلی پروپیلین با زباله­سوز

 

جدول 6- فهرست نویسی چرخه­ی حیات بام معمولی در طی 50 سال

Table 6- Life Cycle Inventory of normal roof during 50 years

مواد و فرآیند­های ورودی

مقدار در مترمربع (کیلوگرم)

فرآیند انتخاب شده در نرم‌افزار openLCA

توضیحات

مرحله­ی ساخت- عایق‌بندی با قیر داغ

50/5

Bitumen adhesive compound, hot

با فرض این­که در طول 50 سال 3 بار عایق­کاری انجام شود

مرحله­ی بعد از استفاده- پسماند قیر

66/3

Waste bitumen sheet

با فرض این­که در طول 50 سال 2 بار عایق بام جدا و دفع شود. فرآیند شامل سوزاندن صفحه قیر با زباله­سوز

 

ارزیابی اثرات

 

ارزیابی اثرات عبارت از ارزش­گذاری بزرگی و اهمیت پیامدهای بالقوه محیط زیستی برای یک سیستم محصول در سراسر چرخه­ی حیات آن است (10). در واقع این مرحله به اطلاعات جمع­آوری شده در مرحله­ی قبل مفهوم و ارزش می‌بخشد. برای مثال در مرحله­ی فهرست­نویسی مشخص می­شود که تولید یک محصول مقدار مشخصی از یک آلاینده­ی خاص تولید می­کند، سپس در مرحله­ی ارزیابی اثرات چرخه­ی حیات (LCIA[8]) اهمیت این مقدار آلاینده با بیان تاثیر آن در رده پیامدها (Impact Categories) یا طبقات اثر (مانند تاثیر در کاهش لایه­ی ازن) تعیین می­گردد. روش­های ارزیابی اثرات متعددی وجود دارند. برای انتخاب روش ارزیابی اثر متناسب با یک مطالعه، استفاده از پرکاربردترین و یا بدتر از آن قبول فرض نرم­افزار توصیه نمی­شود، اما اگر شخص دیگر در مورد مشابه به روش ارزیابی اثر مناسب رسیده، می­توان از آن استفاده کرد (14). فلین (9)، برای مقایسه­ی اثرات محیط زیستی بام سبز و باغ باران از روش ارزیابی اثرات TRACI[9] استفاده کرد. TRACI یک روش ارزیابی اثرات چرخه­ی حیات نقطه میانی است که توسط آژانس حمایت محیط زیست ایالت متحده (U.S. Environmental Protection Agancy) و برای داده­های ورودی ایالات متحده با موقعیت مکانی ایالات متحده می­باشد. سیز و همکاران (1)، نیز برای ارزیابی چرخه­ی حیات مقایسه­ای بام سبز، بام معمولی و بام با رنگ سفید از طبقات اثر خوراک­وری (Eutrification)، اسیدی­سازی، اکسید کننده­ی فتوشیمیایی، سمیت برای اکوسیستم خشکی، سمیت برای اکوسیستم آبی دریا، سمیت برای اکوسیستم آبی- آب شیرین، سمیت برای انسان، کاهش لایه­ی ازن، گرمایش جهانی و تجزیه­ی غیر­زیستی استفاده کردند. از سویی کاسارئو و ریاز (3)، از طبقات اثر کاهش لایه­ی ازن، اسیدی کردن، خوراک­وری و گرمایش جهانی و هم­چنین طبقات اثر موجود در IMPACT 2002+ شامل سرطان­زایی، غیرسرطان‌زایی، تنفس زیستی، تنفس غیرزیستی، پتانسیل گرمایش جهانی، تابش (Radiation)، کاهش لایه­ی ازن، سمیت اکولوژیکی، اسیدی کردن و غنی­سازی (Nutrification) محیط خشکی، اسیدی کردن محیط آبی، خوراک­وری محیط خشکی، کاهش منابع انرژی و کاهش منابع معدنی استفاده کردند. در این تحقیق برای بررسی اثرات محیط زیستی سه روش ساخت بام سبز، از طبقات اثر روش TRACI، استفاده شد. هم­چنین برای تصمیم­گیری در انتخاب بهترین روش ساخت بین سه گزینه از روش ارزیابی اثراتIMPACT 2002+ (End point) که نتایج در آن به صورت نرمال­شده و وزن­دهی شده بوده و امکان به دست آوردن مجموع اثرات را دارد، استفاده شد. این روش ارزیابی اثرات ترکیبی از چهار روش IMPACT 2002، Eco-indicator 99، CML و IPCC بوده که می­تواند اثرات نقطه میانی و نقطه نهایی را نمایش دهد. این روش ارزیابی اثر شامل 22 طبقه­ی اثر است که در این پژوهش چهار رده از آن­ها که کل اثرات در یک معضل محیط زیستی را دارند، شامل تغییر آب و هوا (کل)، کیفیت اکوسیستم (کل-تصحیح شده)، سلامت انسان (کل-تصحیح شده) و منابع (Resources) (کل) برای بررسی نتایج در نظر گرفته‌شدند.

برای بررسی اثرات محیط زیستی گزینه­ی بهینه و بام معمولی نیز از روش TRACI استفاده شد و در آن به جای طبقات اثر اسیدی شدن و سمیت برای انسان (تاثیر روی دستگاه تنفس، میانگین)، به ترتیب از طبقات اثر اسیدی شدن (اکوسیستم) خشکی (Terrestrial Acidification) و تشکیل ذرات معلق (Particulate Matter Formation) موجود در روش ReCiPe Midpoint (E) استفاده شد. روش ReCiPe Midpoint (E) با همکاری مشاوران PRé، CML، RIVM و Radboud Universiteit Nijmegen ایجاد شده و به صورت نقطه پایانی و نقطه میانی موجود است. عامل معادل در طبقات اثر اسیدی شدن (اکوسیستم) خشکی و تشکیل ذرات معلق موجود در روش ReCiPe Midpoint (E) به ترتیب SO2 و PM10 (هر دو به واحد جرمی کیلوگرم) می­باشند.

تفسیر

عبارت است از ارزیابی یافته­های مرحله دو (در مطالعه­ی LCI) و یا مراحل 2 و 3 (در مطالعه­ی LCA)، در ارتباط با هدف و حوزه، برای رسیدن به نتایج و توصیه­ها و تصمیم­گیری­ها (10). در آخرین مرحله از ارزیابی چرخه­ی حیات محدودیت­های تحقیق و نکات مهم در آن شرح داده شده و نتیجه­گیری و توصیه­های لازم بیان می­گردد. نتایج مرحله­ی سوم ارزیابی چرخه­ی حیات بام سبز و بام معمولی و نیز نتایج ارزیابی و تفسیر نتایج مقایسه گزینه­های ساخت در بخش نتایج و مرحله­ی چهارم ارزیابی چرخه­ی حیات بام سبز و بام معمولی (تفسیر نتایج) در بخش بحث و نتیجه­گیری شرح داده خواهد شد. در واقع مرحله­ی چهارم ارزیابی چرخه­ی حیات (تفسیر) بحث و نتیجه­گیری این پژوهش خواهد بود.

 

یافته­ها

در این بخش ابتدا نتایج ارزیابی اثرات مقایسه­ای سه روش ساخت مختلف بام سبز و تفسیر آن و سپس نتایج ارزیابی اثرات چرخه­ی حیات مقایسه­ای بام معمولی و گزینه­ی بهینه ساخت بام سبز شرح داده می­شود.

نتایج ارزیابی آثار محیط زیستی و تفسیر نتایج مرحله­ی ساخت سه گزینه­ی اجرایی بام سبز

آثار محیط زیستی سه نوع روش ساخت به وسیله­ی نرم­افزار openLCA یک­بار با روش ارزیابی چرخه­ی حیات TRACI و یک­بار با روش ارزیابی اثرات (End point)IMPACT 2002+  مقایسه­ و بررسی شدند. نتایج روش TRACI و گزینه­هایی که بیش­ترین و کم­ترین مقدار را در هر رده اثر دارند در جدول (7) نشان داده شده است. همان­طور که مشاهده می­شود در اکثر طبقات گزینه­ی سوم و گزینه­ی اول به ترتیب کم­ترین و بیش­ترین آثار محیط زیستی را دارند. بخشی از نتایج ارزیابی چرخه­ی حیات به نام ارزیابی مشارکت (Contribution Analysis) سهم هر فرآیند در ایجاد اثرات را مشخص می­سازد. در جدول (8) بخشی از نتایج ارزیابی مشارکت گزینه­ی اول نشان داده شده است. هدف از این کار پی­بردن به دلیل اصلی بالا بودن میزان اثر این گزینه در طبقات اثر مختلف به جز اکسید کننده­های فتوشیمیایی، سمیت سرطان­زایی برای انسان و سمیت غیرسرطان­زایی برای انسان، در بین گزینه­های دیگر بود و در این جدول تنها فرآیندی که بیش­ترین درصد سهم در نتایج نهایی را داشته، نشان داده شده است. مشاهده می­شود که عایق فومی و قیراندود کردن بام به ترتیب بیش­ترین تاثیر را در نتایج داشته­اند. گزینه­ی سوم بیش­ترین میزان اثر را در سه رده­ی اکسید کننده­های فتوشیمیایی، سمیت برای انسان (سرطان­زایی) و سمیت برای انسان (غیرسرطان­زایی) داشت (جدول 7) که دلیل آن­ها به ترتیب مربوط به لایه ژئوتکستایل ساخته شده از فایبرگلاس و پلی­استر و پلی وینیل کلراید بود (جدول 9).

برای مقایسه­ی بهتر نتایج نیاز به نرمال سازی آن است. برخی از روش­های ارزیابی اثرات عددهای نرمال­سازی و وزن دهی را به صورت آماده در اختیار کاربران قرار می­دهند. در نرم‌افزار openLCA برای برخی روش­ها اعداد نرمال­سازی و وزن­دهی از پیش اعمال شده و تمام طبقات اثر بدون واحد شدند. از جمله این روش­ها روش (End point)IMPACT 2002+  است. از بین 22 طبقه­ی اثر موجود در این روش 4 رده که نشان­دهنده­ی نتایج اثرات کل در یک موضوع محیط زیستی بودند برای بررسی انتخاب شدند. نتایج این بررسی در جدول (10) نشان داده­شده است. با توجه به این جدول، کم­ترین اثر محیط زیستی مربوط به گزینه­ی سوم است. بنابراین گزینه­ی سوم به عنوان گزینه­ی بهینه در این تحقیق انتخاب شد.

 

 

جدول 7- نتایج ارزیابی 3 روش ساخت با روش ارزیابی اثرات TRACI

Table 7- Assessment results of 3 construction ways by TRACI impact assessment method

رده­های اثر

عامل

معادل

گزینه­ی اول

گزینه­ی دوم

گزینه­ی سوم

گزینه با کم­ترین میزان اثر در هر رده

گزینه با بیش­ترین میزان اثر در هر رده

اسیدی شدن

مول H+

64/2

10/2

06/2

گزینه­ی سوم

گزینه­ی اول

سمیت برای اکوسیستم

کیلوگرم D-4/2

94/1

52/1

27/1

گزینه­ی سوم

گزینه­ی اول

خوراک­وری

کیلوگرم N

45/4e03-

09/4e03-

43/3e03-

گزینه­ی سوم

گزینه­ی اول

گرمایش جهانی

کیلوگرم CO2

27/1e01+

67/9

06/1e01+

گزینه­ی دوم

گزینه­ی اول

کاهش لایه­ی ازن

کیلوگرم CFC-11

48/1e06-

37/1e06-

36/2e07-

گزینه­ی سوم

گزینه­ی اول

اکسید کننده­ی فتوشیمیایی

کیلوگرم NOX

58/2e02-

18/2e02-

63/2e02-

گزینه­ی دوم

گزینه­ی سوم

سمیت برای انسان (سرطان­زایی)

کیلوگرم بنزن

97/6e03-

05/1e02-

21/7e02-

گزینه­ی اول

گزینه­ی سوم

سمیت برای انسان

 (غیر سرطان­زایی)

کیلوگرم تولوئن

74/2e01+

30/4e01+

74/8e01+

گزینه­ی اول

گزینه­ی سوم

سمیت برای انسان (تاثیر روی دستگاه تنفس، میانگین)

کیلوگرم PM2.5

07/1e02-

45/8e03-

15/8e03-

گزینه­ی سوم

گزینه­ی اول

 

جدول 8- فرآیندها با بیش­ترین سهم در برخی طبقه­های اثر در گزینه­ی اول

Table 8- Processes with the most contribution in some impact categories of first option

رده­های اثر

نام فرآیند با بیش­ترین سهم در طبقه­ی اثر

درصد سهم در طبقه­ی اثر

اسیدی شدن

Polystyrene foam slab, 10% recycled

4/39

سمیت برای اکوسیستم

Polystyrene foam slab, 10% recycled

60

خوراک­وری

Bitumen adhesive compound, hot

43

گرمایش جهانی                                    

Polystyrene foam slab, 10% recycled

7/46

کاهش لایه­ی ازن

Bitumen adhesive compound, hot

22/86

سمیت برای انسان (تاثیر روی دستگاه تنفس، میانگین)

Polystyrene foam slab, 10% recycled

38

تشکیل ذرات معلق

Polystyrene foam slab, 10% recycle

92/39

اسیدی­کردن اکوسیستم خشکی

Polystyrene foam slab, 10% recycle

39/39

 

جدول 9- فرآیندها با بیش­ترین سهم در برخی طبقه­های اثر در گزینه­ی سوم

Table 9- Processes with the most contribution in some impact categories of third option

رده­های اثر

نام فرآیند با بیش­ترین سهم در طبقه­ی اثر

درصد سهم در طبقه­ی اثر

اکسید کننده­ی فتوشیمیایی

Polyvinylchloride, suspension polymerised

39/38

سمیت برای انسان (سرطان‌زایی)

Glass fibre reinforced plastic, polyester resin, hand lay-up

86/87

سمیت برای انسان (غیر سرطان­زایی)

Glass fibre reinforced plastic, polyester resin, hand lay-up

62/55

 

جدول 10- نتایج ارزیابی سه روش ساخت با روش ارزیابی اثرات (End point)IMPACT 2002+

Table 10- Assessment results of 3 construction ways by IMPACT 2002+(End point) impact assessment method

رده­های اثر

گزینه­ی اول

گزینه­ی دوم

گزینه­ی سوم

تغییر آب و هوا (کل)

12/1e03-

83/8e04-

66/9e04-

کیفیت اکوسیستم (کل- تصحیح شده)

32/1e04-

06/1e04-

03/7e05-

سلامت انسان (کل- تصحیح شده)

49/8e04-

19/7e04-

93/7e04-

منابع (کل)

16/3e03-

33/2e03-

92/1e03-

جمع

26/5e03-

04/4e03-

75/3e03-

نتایج ارزیابی چرخه­ی حیات گزینه­ی بهینه و بام معمولی

 

نتایج بررسی آثار محیط زیستی بام سبز (گزینه­ی بهینه) و بام معمولی به وسیله­ی نرم­افزار openLCA در 7 طبقه­ اثر از روش TRACI و دو طبقه اثر از روش (E)ReCiPe Midpoint  در جدول (11) نشان داده شده است. علامت منفی در نتایج LCA به معنی داشتن آثار مثبت محیط زیستی است. در رده­ی اثر سمیت برای اکوسیستم و غیر سرطان­زایی مثبت بودن آثار محیط زیستی بام سبز به­ترتیب به دلیل دفن بهداشتی پلی­اتیلن و سوزاندن (بهداشتی) پلی­وینیل کلراید و در رده­ی اثر گرمایش جهانی مثبت بودن آثار محیط زیستی بام معمولی به دلیل سوزاندن (بهداشتی) قیر بعد از اتمام عمر آن است. طبق نتایج، در 4 طبقه اثر گرمایش جهانی، اکسید کننده­ی فتوشیمیایی، تشکیل ذرات معلق و سمیت برای انسان (سرطان­زایی) اثر محیط زیستی منفی بام سبز بیش­تر از بام معمولی است که بر اساس نتایج ارزیابی مشارکت، دلایل اصلی آن در 3 مورد اول مربوط به ساخت عایق پی وی سی و در مورد آخر  ورق ژئوتکستایل (فایبرگلاس و پلی­استر) می­باشند.

 

 

جدول 11- مقایسه­ی نتایج ارزیابی چرخه­ی حیات بام سبز و بام معمولی با روش­های ارزیابی اثرات

 TRACI و ReCiPe Midpoint (E)

Table 11- Comparing Life Cycle Assessment results of green roof and normal roof with

 TRACI and IMPACT 2002 + (End point) impact assessment methods

رده­های اثر

عامل معادل

بام سبز

بام معمولی

بام با کم­ترین اثر محیط زیستی(میزان تفاوت در نتایج)

اسیدی شدن خشکی

کیلوگرم SO2

38/3e02-

67/3e02-

بام سبز (003/0)

سمیت برای اکوسیستم

کیلوگرم D-4/2

23/8-e02-

30/3

بام سبز (38/3)

خوراک­وری

کیلوگرم N

91/1e03-

92/5e03-

بام سبز (004/0)

گرمایش جهانی

کیلوگرم CO2

06/6e01-

37/5-

بام معمولی (976/5)

کاهش لایه­ی ازن

کیلوگرم CFC-11

54/2e07-

85/3e06-

بام سبز (0000035/0)

اکسید کننده­ی فتوشیمیایی

کیلوگرم NOX

22/2e02-

59/1e02-

بام معمولی (0063/0)

سمیت برای انسان (سرطان­زایی)

کیلوگرم بنزن

27/4e02-

76/6e03-

بام معمولی (039/0)

سمیت برای انسان (غیر سرطان­زایی)

کیلوگرم تولوئن

45/7-e01+

17/2e01+

 بام سبز (2/96)

تشکیل ذرات معلق

کیلوگرم PM10

48/1e02-

11/1e02-

بام معمولی (003/0)

 

 

- بحث و نتیجه­گیری

 

همان­طور که اشاره شد، مرحله تفسیر ارزیابی چرخه­ی حیات در این بخش از تحقیق بیان شده است. تفسیر شامل بررسی نتایج ارزیابی اثرات با هدف دست یافتن به نتایج و توصیه­ها در رابطه با هدف و حوزه­ی کاری است. بررسی نکات مهم و تاثیرگذار بر نتایج و بیان محدودیت­های تحقیق نیز در این بخش از LCA شرح داده می­شود.

طبق نتایج نرم­افزار ارزیابی چرخه­ی حیات openLCA مشاهده می­شود که با ایجاد بام سبز بر روی بام معمولی در طبقات اثر سمیت برای انسان (غیر سرطان­زایی) و سمیت برای اکوسیستم به ترتیب از تولید 2/96 و 38/3 کیلوگرم آلاینده جلوگیری خواهد شد. هم­چنین در طبقات اثر خوراک­وری، اسیدی شدن خشکی و کاهش لایه ازن ایجاد بام سبز به نسبت بار آلودگی کم­تری خواهد داشت. در طبقه­ی اثر گرمایش جهانی، در چرخه­ی حیات بام معمولی عمل سوزاندن قیر در مرحله­ی بعد از استفاده باعث شده که تولید آلاینده­هایی که منجر به افزایش دمای کره­ی زمین می­شوند (با عامل معادل CO2) حدود 5 کیلوگرم کم­تر باشد. اما اگر بام سبز جایگزین بام معمولی گردد، 606/0 کیلوگرم آلاینده تولید خواهد شد. از سویی بر اساس نتایج نرم­افزار در طبقات اثر اکسید کننده­ی فتوشیمیایی، سمیت برای انسان (سرطان­­زایی) و تشکیل ذرات معلق نیز، ایجاد بام سبز مقدار آلاینده­های بیش­تری را به محیط زیست وارد می­کند. در این تحقیق افزایش عمر غشای بام در فهرست نویسی ارزیابی چرخه­ی حیات بام سبز وارد شد، اندازه­گیری فواید دیگر بام سبز (از جمله کاهش آلاینده­های هوا، کاهش نیاز به مصرف انرژی) در فهرست نویسی مرحله­ی استفاده از بام سبز می­تواند این نتایج را بهتر کند. برای مثال میزان جذب NO2 و CO2  در بام سبز توسط کلارک[10] و همکاران (15) و گتر[11] و همکاران (16)، به ترتیب 270 و 5/187 گرم در مترمربع در سال اندازه­گیری شد. بنابراین بام سبز در طول عمر خود به ترتیب 5/13 و 375/9 کیلوگرم از گازهای NO2 و CO2را از هوا حذف خواهد کرد. با تلفیق این نتایج با نتایج نرم­افزار در طبقات اثر گرمایش جهانی و اکسید کننده­ی فتوشیمیایی، می­بینیم که ایجاد بام سبز به ترتیب از تولید 4/3 و 6/13 کیلوگرم آلاینده جلوگیری می­کند.

 تولید فایبرگلاس و پلی­استر و پی­وی­سی هم در نتایج مقایسه­ی سه نوع روش ساخت بام سبز نتایج را به ضرر گزینه­ی سوم (بهینه) کرده بودند و هم در مقایسه­ی بام سبز با بام معمولی، بنابراین ساخت بام سبز با لایه­هایی که آثار محیط زیستی کم­تری داشته باشند از توصیه­های این تحقیق است. هم­چنین با توجه به این­که در اکثر طبقات اثر، آثار محیط زیستی بام سبز کم­تر از بام معمولی بوده است، می­توان بیان کرد که نتایج این تحقیق نیز مانند نتایج سیز و همکاران (1) ، بایانچینی و هواج (2) و کاسارئو و ریاز (3) برتری بام سبز به بام معمولی از نظر محیط زیستی را تایید می­کند. طبق نتایج چرخه­ی حیات در مطالعه کاسارئو و ریاز (3)،  بام­های سبز بهتر از بام­های معمولی بودند و دلیل آن کاهش مصرف انرژی ساختمان و افزایش عمر غشای بام بود. در نتیجه­ی ارزیابی چرخه حیات در مطالعه سیز و همکاران (1)، در طبقات اثر خوراک­وری، اسیدی­سازی، اکسید کننده­ی فتوشیمیایی، سمیت برای اکوسیستم خشکی، سمیت برای اکوسیستم آبی دریا، سمیت برای اکوسیستم آبی- آب شیرین، سمیت برای انسان، کاهش لایه­ی ازن، گرمایش جهانی و تجزیه­ی غیر­زیستی، با ایجاد بام سبز به جای بام معمولی، همه­ی اثرات محیط زیستی از جمله خوراک­وری و تجزیه­ی غیر­زیستی (Abiotic Depletion) بین 0/1% تا 3/5% کاهش یافتند. بایانچینی و هواج (2)، نیز در تحقیقات خود نشان دادند که آلودگی هوای ناشی از ایجاد یک بام سبز بین 13 تا 32 سال بعد از ایجاد آن جذب می­شود.

هدف اول این تحقیق، یافتن گزینه­ی بهینه­ی ساخت بام سبز بود

 

و مشخص شد که روش ساختی که توسط شرکت (ج) معرفی شده، بهتر از سایر گزینه­ها است. بررسی و مقایسه آثار محیط زیستی بام سبز و بام معمولی هدف دوم در این تحقیق بود. با توجه به نتایجی که در این تحقیق به دست آمد، بام سبز در اکثر طبقات اثر آثار منفی محیط زیستی کم­تری نسبت به بام معمولی دارد و این نتایج را می­تواند با اندازه­گیری فواید ایجاد بام سبز (برای مثال کاهش کمی و کیفی میزان رواناب) و نیز استفاده از مواد جایگزین با آثار منفی محیط زیستی کم­تر در لایه­های آن بهبود داد.

 

5- پیشنهادات

نوع بام معمولی می­تواند عایق پی­وی­سی یا ورق قیر اصلاح شده (با نام تجاری ایزوگام) و یا موزاییک یا هر روش عایق­سازی دیگری باشد.در این تحقیق به دلیل نبود اطلاعات کافی از مواد و فرآیندهای ورودی و مواد منتشره به محیط زیست در هنگام ساخت لایه­های مذکور روشی ساده­تر (قیر داغ) در نظر گرفته ­شد. هم­چنین ورودی­های نرم­افزار همه فرآیند­های آماده (از پیش انجام شده) بودند. در تحقیقات بعدی می­توان جزییات تک تک لایه­ها و سایر فرآیندها (مانند نقل و انتقال مواد و افراد) را با انجام مطالعات و بررسی­های میدانی دقیق در نظر گرفت. از سویی گزینه­های ساخت به 3 گزینه محدود شده­است، چه بسا استفاده از مواد دیگر و یا حتی تلفیقی از این لایه­ها برای ایجاد بام سبز شاید آثار محیط زیستی کم­تری داشته باشد. اندازه­گیری فواید دیگر بام سبز نیز در تحقیقات بعدی توصیه می­گردد، برای مثال، بررسی کاهش کمی و کیفی میزان رواناب به صورت عملی قابل بررسی است. اندازه­گیری فواید اقتصادی ایجاد بام سبز نیز از توصیه­های این تحقیق است.

 

منابع

      1.          Saiz, S., Kennedy, C., Bass, B., and Pressnail, K., 2006. Comparative Life Cycle Assessment of Standard and Green Roofs. Environmental Science and Technology, 40(13): 4312-4316.

    1. Bianchini, F., and Hewage, K., 2012. How “green” are the green roofs? Lifecycle analysis of green roof materials. Building and Environment, 48: 57-65.
    2. Kosareo, L, and Ries, R., 2007. Comparative environmental life cycle assessment of green roofs. Building and Environment, 42(7): 2606-2613.
    3. Mahmoodi Zarandi, M., Pakari, N., and Bazahang, A. 2011. Green roof executive system. Architectural Thinking, 7(26): 7-13. (in persian)
    4. Bianchini, F., 2012. Influence of Construction and Demolition (C&D) Waste on Green Roof Performance. A thesis for the degree of Master of Applied Science. The College of Graduate Studies (Civil Engineering). The University of British Columbia.
    5. Abdollahi far, M,. Fatehi far, A, and Vosoogh Mahmoodi, S. 2009. Feasibility of using green roofs in cities, Third Specialized Conference and Exhibition of Environmental Engineering, Tehran. (in persian)
    6. Luckett, K. 2009. Green roof construction and maintenance. McGraw-Hill.
    7. Rasavian, M.T., Ghafoori poor, A., and Rasavian, M. 2010. Green Roofs. Land use planning. 10: 137-160. (in persian)
    8. Flynn, K.M., 2011. Evaluation of Green Infrastructure Practices Using Life Cycle Assessment. A thesis for the degree of Master of Science in Sustainable Engineering.
    9. Iranian Institute of Standards and Industrial Research, 2007, ISO 14040 (Environmental Management - Life Cycle Assessment - Principles and Framework), Tehran. (in persian)
    10. Iranian Institute of Standards and Industrial Research, 2007, ISO 14044 (Environmental Management - Life Cycle Assessment - Principles and Framework), Tehran. (in persian)
    11. Soltani, A., Rajabi, M.H., Zineli, E., and Soltani, E. 2010. Environmental Impact Assessment of Crop Production Using LCA: Wheat in Gorgan. Electronic Journal of Crop Production, 3 (3): 201-218. (in persian)
    12. Bazregar, A. B. 2011. Environmental Assessment of Sugar Beet Production Systems in Khorasan by LCA Method. Doctoral dissertation in Agriculture, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources. (in persian)

 

  1. Goedkoop, M., Oele, M., Leijting, J., Ponisioen, T., and Meijer, M., 2013. Introduction to LCA with SimaPro. PRé. Pp 80.
  2. Clark, C., Adriaens, P., and Talbot, F., B. 2008. Green roof valuation: a probabilistic economic analysis of environmental benefits. Environmental science & technology, 42(6): 2155-2161.

   16.          Getter, K.L., Rowe, D.B., Robertson, G.P., Cregg, B.M., and Andresen, J.A., 2009. Carbon Sequestration Potential of Extensive Green Roofs. Environmental Science and Technology, 43(19): 7565-7570.



[1]- Saiz

[2]- Bianchini and Hewage

[3]- Kosareo and Ries

[4]- Poly Vinil Chloride

[5] -Life Cycle Assessment

[6]-Product System ، در اینجا واژه­ی (محصول) شامل هرگونه کالا و خدمات است.

[7] -Athena Sustainable Materials Institute، در تاریخ 14/05/1393 و از طریق پست الکترونیکی

[8]-Life Cycle Impact Assessment

[9]-Tool for the Reduction and Assessment of Chemical and other environmental Impacts

[10]- Clark

[11]- Getter

 

      1.          Saiz, S., Kennedy, C., Bass, B., and Pressnail, K., 2006. Comparative Life Cycle Assessment of Standard and Green Roofs. Environmental Science and Technology, 40(13): 4312-4316.

    1. Bianchini, F., and Hewage, K., 2012. How “green” are the green roofs? Lifecycle analysis of green roof materials. Building and Environment, 48: 57-65.
    2. Kosareo, L, and Ries, R., 2007. Comparative environmental life cycle assessment of green roofs. Building and Environment, 42(7): 2606-2613.
    3. Mahmoodi Zarandi, M., Pakari, N., and Bazahang, A. 2011. Green roof executive system. Architectural Thinking, 7(26): 7-13. (in persian)
    4. Bianchini, F., 2012. Influence of Construction and Demolition (C&D) Waste on Green Roof Performance. A thesis for the degree of Master of Applied Science. The College of Graduate Studies (Civil Engineering). The University of British Columbia.
    5. Abdollahi far, M,. Fatehi far, A, and Vosoogh Mahmoodi, S. 2009. Feasibility of using green roofs in cities, Third Specialized Conference and Exhibition of Environmental Engineering, Tehran. (in persian)
    6. Luckett, K. 2009. Green roof construction and maintenance. McGraw-Hill.
    7. Rasavian, M.T., Ghafoori poor, A., and Rasavian, M. 2010. Green Roofs. Land use planning. 10: 137-160. (in persian)
    8. Flynn, K.M., 2011. Evaluation of Green Infrastructure Practices Using Life Cycle Assessment. A thesis for the degree of Master of Science in Sustainable Engineering.
    9. Iranian Institute of Standards and Industrial Research, 2007, ISO 14040 (Environmental Management - Life Cycle Assessment - Principles and Framework), Tehran. (in persian)
    10. Iranian Institute of Standards and Industrial Research, 2007, ISO 14044 (Environmental Management - Life Cycle Assessment - Principles and Framework), Tehran. (in persian)
    11. Soltani, A., Rajabi, M.H., Zineli, E., and Soltani, E. 2010. Environmental Impact Assessment of Crop Production Using LCA: Wheat in Gorgan. Electronic Journal of Crop Production, 3 (3): 201-218. (in persian)
    12. Bazregar, A. B. 2011. Environmental Assessment of Sugar Beet Production Systems in Khorasan by LCA Method. Doctoral dissertation in Agriculture, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources. (in persian)
 

  1. Goedkoop, M., Oele, M., Leijting, J., Ponisioen, T., and Meijer, M., 2013. Introduction to LCA with SimaPro. PRé. Pp 80.
  2. Clark, C., Adriaens, P., and Talbot, F., B. 2008. Green roof valuation: a probabilistic economic analysis of environmental benefits. Environmental science & technology, 42(6): 2155-2161.
   16.          Getter, K.L., Rowe, D.B., Robertson, G.P., Cregg, B.M., and Andresen, J.A., 2009. Carbon Sequestration Potential of Extensive Green Roofs. Environmental Science and Technology, 43(19): 7565-7570.