In a world of limited resources, when having to decide about contrasting options environmental considerations cannot be separated from financial ones. Although there are journal papers dealing with LCA approaches in different fields, they typically concentrate on some specific contributions to the environmental impacts. The need to complement this view with the financial one, as well as the possibility to provide the practitioners with a single indicator has been clearly addressed for the first time in this study. The demonstration case studies discussed in the previous chapters have proved the efficiency and applicability of the proposed methodology. The original research questions have been addresses and solved by the following three novel contributions:
Research Question Original Contribution
How can the information derived from an LCA be used to support the strategic decision making process?
1 The Environmental Performance Strategy Map development: a graphical representation to support strategic decision making, combining environmental and cost implications in a single sustainability indicator (Strategic Environmental Performance Indicator – SEPI)
How can we understand the single contributions that mostly influence the environmental performance of a given product or service?
2 The Environmental BOM and Technology Routing development: the decomposition of the main contributors to the SEPI from a process or base
3 Introduced the use of Fuzzy Logic in the definition of the footprints. Combining fuzzy rules within the definition of different contribution to account for uncertainty of some values. sustainability indicator in the Waste to Energy field.
Theses
These accomplishments and the main results are summarised in this paragraph.
1. The author introduced a new tool to complement environmental and financial considerations in this study: the Environmental Performance Strategy Map. This particular graphical map allowed the author to combine for the first time the main environmental indicators (footprints) with the additional dimension of cost in a single indicator. Once the contribution of each option to the specific footprints has been calculated, it is possible to map the footprint on a specific spider-web plot. To compare measures the results of each footprint are normalized, resulting in a scale from 0 to 100. A deviation-from-target methodology is proposed, where for each of the footprints, the targets are either based on maximum available resources or are drawn from scientific consensus or regulatory requirements. The aim is to lower as much as possible the contributions of each footprint. When combining graphically the footprint impacts with the orthogonal dimension of cost, we obtain a pyramid.
The volume of each pyramid represents the overall environmental and financial impact and defines the Sustainable Environmental Performance Indicator (SEPI).
The novelty of this approach as well as the importance of the results proposed, has been confirmed by the high number of citations (66) obtained so far. This article, mentioned also later on in the achievements, published in the Journal of Cleaner Production has also become one of the most downloaded ever.
2. In order to define the impact of the materials or of the manufacturing process necessary for the production of a given product or service, the author introduced in this study two new elements: the Environmental Bill of Material (BOM) and the
Technology Routing. The basic idea presented is that each component of a specific product or service has a certain environmental burden, and therefore contributes to the environmental footprints. Such contributions will be identified as Environmental Performance Points, or simply Performance Points (PP). When an item is ―routed‖
through different technology processes to build the final product or service, it keeps contributing to the overall environmental burden. Again, these contributions will be identified as Environmental Performance Points (EPP). The sum of all EPPs, categorized by footprint, provides the basis to build the characteristic Environmental Performance Strategy Map. This new approach shows extreme flexibility: the impact of changing a component, a material or a production process will be reflected immediately on the Map. This allows the practitioner to speed the decision support process and possibly adapt most efficiently the process or product components to meet the desired environmental goals.
3. When values of the different environmental burdens are not known with precision, the author has introduced the use a basic expert system defined on Fuzzy Logic, within the SEPI methodology. The uncertainty might derive from the fact that most of the times, the levels of emissions might relate to the size of the production facility, the geographical position of the plant as well as the proximity of inhabited centers or other natural resources that might get contaminated. The combination of these impacts with their linguistic identifiers brought the author to define a single value for the carbon dioxide emissions. The same approach can be easily applied to all environmental contributions and the defuzzified values can be used for the basic calculations of the EPSM.
4. Finally the author introduced also a new methodology (Environmental End-to-End or E3-Methodology) to integrate all these elements and provide a combination of software and methods to be used in the W2E field. The idea is make use of available software in the LCA field and combine them with the proposed approach. While some standard software is available to perform some of the steps (e.g. basic footprints calculations), others can be performed manually or with the help of basic calculation packages. In particular, this methodology proposed here for the first time, combines the use of SPI or SIMAPro, with the extension of the Excel calculation sheet proposed in this research to complete the SEPI calculation (SEPI-XLS), and MatLab to apply fuzzy logic and account for uncertainty estimation.
Theses (Hungarian)
1. A tanulmányban egy, mind a környezeti, mind a pénzügyi szempontokat figyelembe vevő új módszertant mutat be a szerző: a Környezeti Hatások Stratégiai Hálódiagramja. A Hálódiagramja segítségével a szerző első alkalommal volt képes a fő környezeti mutatókat (lábnyomokat) költség szempontjával kiegészíteni egyetlen mutatóban. Mivel az egyes lábnyomokhoz való hozzájárulás kiszámítható, lehetőség van bemutatni a lábnyomot egy hálótérképen. Az összehasonlításhoz az egyes lábnyomok eredményeit normalizáltuk és 0-100-as skálán rögzítettük. Egy ‘terv-tény összehasonlítás‘ rendszert mutat be szerző, ahol minden egyes lábnyom esetében a célérték alapjául tudományos konszenzus vagy a már ismert előírásokból származó értékek szolgáltak. A cél a lábnyomok hozzájárulásainak csökkentése. Az öt lábnyom és a költségaspektus grafikus egyesítése során egy piramist kapunk. Az egyes piramisok térfogata megmutatja a környezeti és a pénzügyi hatások egészét és meghatározza a Fenntartható Környezeti Hatás Mutatót (SEPI). A megközelítés újdonságát és az eredmények fontosságát a kutatásról szóló cikkre való hivatkozások sokasága is erősíti (eddig 31-szer). A cikk, (J1) mely az elért eredmények között is említésre kerül a későbbiek során, a Journal of Cleaner Production című lapban publikálták és egyben az eddigi egyik legtöbbször letöltött cikk is.
2. Egy termék vagy szolgáltatás létrehozásához szükséges anyagok vagy gyártási folyamat hatásainak meghatározásához, két új alapfogalmat vezet be a szerző: a Környezeti Hatású Anyagok Jegyzéke (BOM) és a Technológiai Útvonal. A bemutatott alapelképzelés az, hogy egy adott termék vagy szolgáltatás minden egyes összetevője bizonyos környezeti teherként jelenik meg, egyben hozzájárul a környezeti lábnyomhoz. Ezeket a hozzájárulásokat nevezzük Környezeti Hatás
Pontoknak (Environmental Performance Points - EPP) egyszerűbben Hatás Pontoknak (PP). Amikor az egyes összetevőkből a technológiai folyamatok során elkészül a végtermék vagy szolgáltatás, azok folyamatosan hozzájárulnak a környezeti teherhez. Ezeket a hozzájárulások szintén Környezeti Hatás Pontoknak minősülnek. A lábnyomokhoz tartozó EPP-k összessége alapján hozható létre a Környezeti Hatások Stratégiai Hálódiagramja. Ez az új megközelítés kiemelkedő rugalmasságot biztosít: az egyes összetevőkben, anyagokban vagy termelési eljárásban történő változtatások azonnal megjelennek a Hálódiagramja. Ily módon a szakemberek számára lehetőség nyílik a döntéshozatali eljárás felgyorsítására, a folyamatot és a termék összetevőket rugalmasan hozzáigazíthatják a kívánt környezeti célokhoz.
3. A különböző környezeti korlátok értékei nem minden esetben ismertek pontosan, a szerző ezért kidolgozta a Stratégiai Környezeti Hatás Mutatót és a bizonytalanságok meghatározásához a Fuzzy Logic elméletet alkalmazta. A bizonytalanság származhat abból a tényből, hogy a legtöbb esetben a kibocsátások szintje utalhat a gyártás telephelyének jellemzőire, pl. a földrajzi elhelyezkedés, a lakott területekhez való közelség vagy egyéb szennyezhető természeti kincsek. Ezen hatások és verbális azonosítóik összessége lehetővé tette a szerző számára, hogy a széndioxid kibocsátást egyedüli értékként határozza meg. Ugyanez a megközelítés egyszerűen alkalmazható valamennyi környezeti hozzájárulás esetében, valamint az élesen körvonalazott értékek felhasználhatók a Környezeti Hatások Stratégiai Hálódiagramja alapkalkulációi során.
4. Új módszertan (Környezeti End-to-End vagy E3-Módszertan) került kidolgozásra a Hulladék energetikai felhasználásában alkalmazható szoftver és módszerek kombinációjára. Az elképzelés az Életciklus Elemzés területén már meglévő szoftvert kombinálja az előterjesztett módszerrel. A szabvány szoftverek közül van olyan, amelyik alkalmas egyes lépések elvégzésére (pl. egyszerű lábnyom kalkulációra), mások pedig elvégezhetők szoftver felhasználása nélkül. Az új módszertan az SPI és a SIMAPro kombinációjának alkalmazását javasolja a jelen kutatásban bemutatott Excel kalkulációs Munkafüzet kiegészítésével a SEPI megállapításához, valamint a MatLab-et a Fuzzy Logic és a bizonytalanságok értékelése esetén.