Osa- ja kokonaisoptimointi kiertotaloudessa

Sami Majaniemi, Tuomas Pinomaa, Tommi Karhela, Catharina Hohenthal, Marja Myllysilta, Tiina Pajula

Kiertotaloudessa verkostomainen tiedon jakaminen ja toimintatavat ovat keskeisiä, jotta ratkaisut eivät jää osaoptimoinnin tasolle vaan resursseja käytetään kokonaishyötyä tavoitellen.

Verkostoituva maailma tarvitsee uusia toimintatapoja, joiden läpilyöntiä voidaan auttaa jalostamalla tietoja koko verkoston käyttöön. Tiedonjalostuksessa täytyy huomioida verkostoituvien toimijoiden tiedonsuojatarpeet, jotta verkosto olisi yrityksille houkutteleva. Kiertotalouskäytäntöjen kehittäminen jo pienessäkin mittakaavassa on hankalaa, jos materiaalivirrat ovat tuntemattomia väli- tai lopputuotteiden valmistajille, jakeluportaalle, käyttäjille tai kierrättäjille. Yhtä tärkeää on saada tietoa valmistus-, myynti-, ja käyttöketjujen energiatehokkuuksista, resurssien käytöstä ja erilaisten päästöjen määristä, jotta verkostotasolla voitaisiin arvioida erilaisten tuotantotapojen sekä materiaaliratkaisujen ympäristösuorituskykyä.

 ValueChainLCA_kuva2

Kuva 1. Materian matka malmista kohti tuotetasoa. Kaikissa käsittelyvaiheissa osatuotteiden valmistusketjussa syntyy päästöjä, jotka eivät ole täysin riippumattomia toisistaan. Verkoston tasolla on hyödyllistä tietää kokonaisjalanjälki ja siihen vaikuttavat osatekijät. Jalanjäljet on pystyttävä määrittämään myös koko elinkaaren ajalta ml. kierrätys-, uudelleenvalmistus- ja uusiokäyttövaiheet.

 

Elinkaariarviointi (engl. Life Cycle Assessment eli LCA) on menetelmä, jonka avulla voidaan arvioida tietyn tuotteen tai palvelun koko elinkaarensa aikana tuottamia päästöjä tai siihen kuluneita resursseja (esim. hiilidioksidipäästöt, energiantarve, vedenkulutus) sekä päästöjen ja resurssien kulutuksen mahdollisia vaikutuksia (esim. hiilijalanjälki, vesijalanjälki). Kuvassa 1 on havainnollistettu metallien kiertokulkua kaivokselta kohti tuotetasoa. Jokainen käsittelyvaihe, esimerkiksi malmin rikastaminen, kuljetus, teräksen valmistus, prosessointi, muokkaus osatuotteiksi ja lopuksi palautus kiertoon tuotteen elinkaaren päätteeksi kuluttaa energiaa sekä aiheuttaa päästöjä. Elinkaariarvioinnissa pyritään muodostamaan näistä tapahtumista mahdollisimman yksityiskohtainen ja kattava kuva, jota voidaan hyödyntää niin kokonaisjalanjälkien minimoinnissa kuin yksittäisten yritysten toimintatapojen kehittämisessä suuntaan, jossa saavutetut ”voitot”, kuten esimerkiksi energiatehokkuuden parantaminen yhtäällä, eivät tuota ”tappioita” eli heikennyksiä johonkin muuhun ympäristövaikutukseen toisaalla. Kokonaisenergian kulutus voi kasvaa esimerkiksi silloin, kun tuotteen elinkaaren loppupäässä energiaa kuluu komponenttien metallurgiseen erottamiseen entistä enemmän sen vuoksi, että jollain välituotetasolla on pystytty säästämään energiaa luomalla vaikeasti erotettava osakomponentti.

ValueChainLCA_kuva1

Kuva 2. Verkosto-LCA:n tiedonjalostusmalli. Yksittäisten yritysten sensitiivinen tieto pysyy suojattuna, mutta samalla siitä pystytään ns. luotetetun operaattorin avulla jalostamaan koko verkostoa hyödyttävää koostettua tietoa. Teknisesti on myös mahdollista luoda ratkaisuja, joissa edes verkostotason mallista vastuussa oleva ”trusted operator” ei pääse näkemään verkoston jäsenten syöttämää dataa. Kun verkoston jäsenet tuottavat laadukasta dataa itsenäisesti ja luovuttavat sen suojatusti verkostotason LCA-malliin, voidaan elinkaariarviointi suorittaa huomattavasti tarkemmin kuin pelkästään tietopankkipohjaista keskiarvodataa käyttäen.

 

Osaoptimointi ja samanaikainen verkostotason jalanjälkien kokonaisoptimointi voidaan mahdollistaa siirtymällä käyttämään verkostomaisia toimintatapoja myös elinkaariarvioinnissa itsessään. Osana CloseLoop-konsortiota kehitetään VTT:llä parasta aikaa uutta toimintatapaa, jota tässä blogissa kutsutaan työnimellä verkosto-LCA. Sen ideana on jalostaa yksittäisten yritysten salassa pidettävästä datasta verkostotason tuloksia, jotka voidaan jakaa kaikille verkoston jäsenille avoimesti. Tällaisiin hyödyllisiin verkostotason tuloksiin lukeutuu mm. kokonaishiilijalanjälki. Verkostotason arviointi suoritetaan noudattaen standardoitua LCA-laskentamentelmää ja tulokset avataan verkoston jäsenille raporttimuodossa. Verkoston jäsenet voivat arviointimallien avulla myös suorittaa itsenäisesti testejä ja esimerkiksi tutkia, kuinka heidän kannattaisi muuttaa omia toimintatapojaan tai materiaalivalintojaan jotta sekä heidän yrityskohtainen jalanjälkensä että verkostotason jalanjäljet minimoituisivat. Muunkinlaisia arviointeja voidaan suorittaa vaikkapa tutkimalla, kuinka taloudellinen kannattavuus (jalanjälki) muuttuu yksittäisen toimijan tai toimijaketjun tasolla, kun tietty materiaali tai tuotantotapa korvataan toisella. Jalanjälkilaskennan tuloksia voidaan hyödyntää myös markkinoinnissa ja viestinnässä, esimerkiksi ympäristötuoteselosteissa ja osana yritysvastuullisuusraportointia.

Teknisesti kuvatunlaisen verkostomaisen suunnittelu- ja toimintatapatestauspalvelun (ts. optimointi- ja ohjauspalvelun) luominen perustuu ohjelmistoalustojen laajamittaiseen hyödyntämiseen. Verkoston toiminta tapahtuu siis alustan ohjaamana ja alustataloudelle tyypilliseen tapaan täytyy toimivan lopputuloksen tuottamiseksi kehittää myös tarvittavat toimintatavat arviointipalveluiden tuottajille eli alustan sisällöntuottajille. Syksyn 2017 aikana järjestetään ensimmäiset sisällöntuotantoon liittyvät harjoitukset ja toimintaa laajennetaan todellisiin asiakastapauksiin vuonna 2018.

Sosiaalisten innovaatioiden roolia ei myöskään pidä unohtaa, sillä parhainkaan tekninen ratkaisu ei vielä takaa alustan laajamittaista käyttöä. Erityisesti luotettavuuden (tieteellisessä mielessä) ja puolueettomuuden (kilpailullisessa mielessä) takaaminen informaation käsittelyssä on välttämätöntä. Arviointipalveluiden tuottajat (ns. trusted operator kuvassa 2) voivat olla tutkimuslaitoksia tai konsultointiyrityksiä, joilla ei ole omia kaupallisia intressejä analysoimassaan liiketoiminnassa. Tiedonjalostukseen ja jakamiseen liittyvän luottamusverkoston rakentamisessa materiaali-, päästö- yms. virtojen ohjauksessa voidaan mallia ottaa osin myös rahavirtojen ohjailuun ja optimointiin omistautuneilta operaattoreilta kuten liikepankeilta.

 

Share on LinkedInShare on FacebookTweet about this on TwitterShare on Google+