ESSF05 Elektronikprojekt och hållbar utveckling, 31 mars 2015
Hållbar utveckling, naturresurser m m
Per Svenningsson, Miljö- och energisystem
Föreläsningen ger en översikt över hållbar utveckling-begreppet samt mer specifikt om
naturresurser – hur de kan klassificeras och analyseras samt några exempel på aktuella och
konkreta resursfrågor.
I läroboken är ett flertal avsnitt relevanta, särskilt:
•Hela kap 1, men särskilt om Hållbar utveckling (1.9 – 1.11)
•2.12 Energi- och materiallagar
•4.3.2 Att samtidigt leva inom naturens begränsningar
•4.4 Några kritiska problem
•5 Systemtänkande och systemanalys
Föreläsningens uppläggning
• Vad innebär hållbar utveckling?
• HU i ett ftg-persp: CSR
• Naturresurser – begrepp och
storleksordningar
• Några exempel på ”resursproblem”
(Ny Teknik, 5/3 2012)
(National Geographic)
”From Dust to High-Tech
At mines like this one in Jiangxi Province, China produces 95 percent of the world's rare-earth
minerals, a key resource for the future of energy.
With tongue-twisting names like dysprosium, yttrium, and neodymium, these 17 metals are found in
products ranging from cell phones and computers to medical devices and jet engines. They play an
important role in the coatings, magnets, and phosphors used in green technology, such as photovoltaic
thin film panels, fluorescent lighting, wind turbines, and electric vehicles.”
Importerad (eller
inhemsk) förnybar
energi kan ha en
miljömässigt tråkig
och/eller socialt
oacceptabel ”ryggsäck”.
/TV4, 2008/
(http://www.worldometers.info/world-population/
24/1 2015 kl 11.25)
En hållbar utveckling?
Vad är ”hållbar utveckling”?
”Standarddefinitionen” från Brundtlandkommissionen (Our
Common Future/Vår gemensamma framtid):
”…en utveckling som tillfredsställer
dagens behov utan att äventyra
kommande generationers möjligheter att
tillfredsställa sina behov”
Senare har tillkommit ”the three pillars of sustainability”:
Miljömässig + ekonomisk + social hållbarhet
Sustainable development – the official version
Conventional wisdom sedan Johannesburg 2002.
Begreppet ”hållbar utveckling” är
inte hugget i sten ...
• I grund och botten ett ”politiskt” koncept
• Stor enighet om att ”hållbar utveckling” är
eftersträvansvärt i alla sina komponenter
• Men stor mångfald i tolkningar av olika
aktörer och intressen
 använd begreppet kritiskt!
 bra strukturell referensram!
Kursboken, kap 1.10:
• 1.10.1 Ett politiskt ställningstagande som
bygger på etiska principer
– ... Människor och ekosystems beroende av varandra ...
• 1.10.2 Olika representationer av världen
– Modeller: ”teknocentriska”, ”ekocentriska”,
”sociocentriska” etc
• 1.10.3 Kompromisslösningar och vikten av
förhandling, kommunikation och
tvärvetenskap
– Hård vs. mjuk hållbarhet etc
(Global) historik
• FN-konferensen i Stockholm om den
mänskliga miljön 1972
Intresset för miljöfrågorna slog igenom i
början av 1960-talet. De fick här sitt
genombrott på världssamfundets dagordning
Stockholmskonferensen utmynnade bland
annat i en politisk deklaration och ett
handlingsprogram.
• Brundtlandkommissionen 1983–1987
FN tillsatte 1983 en grupp med uppdrag att
analysera de kritiska miljö- och
utvecklingsfrågorna: The World Commission
for Environment and Development, senare
”Brundtlandkommissionen” efter
ordföranden Gro Harlem Brundtland.
Kommissionen publicerade sin rapport 1987,
den så kallade Brundtlandrapporten: ”Our
Common Future”.
• Rio-konferensen 1992 om miljö och
utveckling (UNCED)
Tjugo år efter miljökonferensen i Stockholm
samlade FN världens ledare till en konferens i
Rio de Janeiro om miljö och utveckling.
Agenda 21 är den överenskommelse som har
blivit mest känd från Rio-konferensen. Det är
en omfattande handlingsplan för hållbar
utveckling som kombinerar globalt tänkande
och lokalt handlande.
I Rio 1992 kom även:
• UNFCCC – klimatkonventionen (som sedan
”avkastade” bl a Kyotoprotokollet)
• Konventionen om biologisk mångfald
Definitioner av ”hållbar
utveckling” - en svår uppgift!
- Vad ska bevaras/upprätthållas?
- Vad ska utvecklas?
- Med vilken tidhorisont?
(US National Research
Council 1999)
Risk för att begreppet
”älskas ihjäl”, därför
att olika aktörer definierar och använder
det på olika sätt, och
efter sina syften.
MDG – the
Millennium
Development
Goals
Några möjliga ”dimensioner” i social och
ekonomisk hållbarhet
Social hållbarhet:
Ekonomisk hållbarhet:
•Mänskliga rättigheter
•Goda verksamhetsmetoder
•Arbetsrätt/arbetsförhållanden
– Tvångs/barnarbete
– Fackliga rättigheter
– Arbetsmiljö
•Äganderätt/ansvar
markanvändning
– Konflikt med
livsmedelsproduktion
•Äganderätt/ansvar
vattenanvändning
– Korruption
– Relationer till affärspartners
– Relationer till konsumenter
•Ekonomisk riskhantering
Och ”miljömässig” hållbarhet ...
•
•
(Direkta) utsläpp av växthusgaser i
ett livscykelperspektiv
•
Indirekta miljöeffekter via
markanvändning
–
Andra (direkta) utsläpp till luft i ett
livscykelperspektiv
–
–
–
–
Försurande utsläpp
Bidrag till övergödning
Bidrag till marknära ozonbildning
Ozonförstörande utsläpp (stratosfäriskt
ozon)
•
(Direkta) utsläpp till vatten
•
Användning av (färsk)vatten
•
Markanvändning inklusive
”havsyteanvändning”
–
–
Ianspråktagen yta inklusive påverkan på
annan markanvändning
Bevarande av markens kvalitet (erosion,
näringsinnehåll, kemikalieläckage ...)
Växthusgaser etc.
•
Påverkan på biodiversitet
•
Energi/resurseffektivitet (inklusive
energiåterbetalning)
•
Resursanvändning (inkl
återvinning)
–
–
–
•
Avfall
–
–
•
Ändliga resurser
Förnybara resurser
Toxiska o/e sällsynta ämnen
Organiskt avfall
Annat avfall
Buller
Hållbarhetsarbete i näringsliv och
organisationer – miljöarbete i företag
• Kan ske på olika nivåer …
• Strategiska beslut  enstaka investeringar …
• Miljöanpassad produktutveckling
• Formaliserade metoder för miljöarbete
”TÄNK EFTER FÖRE” minskar tekniska och
kommersiella risker
Vad hände på hållbarhetsfronten i
näringsliv/industri från 60-talet och framåt?
• Grovt uttryckt har industrin i mångt och
mycket utvecklats från att vara bromsklossar
för hållbarhet till (i vissa fall) spjutspetsar
• En illustration ges av standardiseringsarbetet
inom framförallt ISO:
9 000 => 14 000 => 26 000
Ett modernt synsätt (från sekelskiftet)
• Företagens miljö- och energipolicy mer offensiv och
siktet är inställt på ständiga förbättringar.
• Jämte den konventionella redovisningen enligt
Aktiebolagslagen publiceras ofta miljö- o/e
hållbarhetsredovisningar
• Lagar och andra krav betraktas som ett minimum
• En ny ISO-standard för CSR (Corporate Social
Responsibility), ISO 26 000, fastställdes 2010
• Ett aktivt CSR-arbete minskar risker, attraherar och
motiverar personalen, ger goodwill, kan ge
försprång på marknader …
CSR – företags samhällsansvar:
struktureras ofta på samma sätt som
hållbarhetsbegreppet
• Ekonomiskt ansvarstagande
– Affärsetik, relation till underleverantörer etc
• Miljömässigt ansvarstagande
• Socialt ansvarstagande
– Arbetsmiljö, deltagande i samhället etc
ISO 26 000: inte en kravstandard, utan
”vägledande” med rekommendationer (går inte att
certifiera mot)
Grundprinciper för socialt
ansvarstagande:
•Ansvarsskyldighet
•Transparens
•Etiskt uppträdande
•Respekt för intressenterna
•Respekt för lagen
•Efterlevnad av internationella
uppförandenormer
ISO 26 000 innehåller även sju konkreta sakfrågor
där varje företag eller organisation kan välja vilken
eller vilka frågor de vill fokusera på:
•
•
•
•
•
•
•
Organisationsstyrning
Mänskliga rättigheter
Arbetsvillkor
Miljö
Ansvarsfulla affärsmetoder
Konsumentfrågor
Lokal samhällsutveckling
Riskmatris
(Klas Eklund, föreläsning nov 2011)
Weak
commitment to
CSR
Strong
commitment to
CSR
commercially
Bad business
Will not do well
Competent
commercially
May do well, but
will meet
increasing risks
Good chance of
success
Not competent
Dvs ”bara” ett miljö/CSR-engagemang är inte tillräckligt för framgång. Men om
företaget/organisationen i grund och botten har kommersiell kompetens, ökar chansen
till kommersiell framgång ytterligare, om man på ett proaktivt sätt kan27hantera miljö- och
hållbarhetsfrågor.
Exempel: Vem är (miljö/hållbarhets)boven?
• Ett konventionellt svar här är ”industrin”, som släpper ut
föroreningar och omsätter materiella resurser
• MEN, i mycket hög utsträckning förskjuts nu ”ansvaret”
(eller åtminstone orsak-verkan-sambandet mot betydelsen
av privata konsumtionsval (gäller i första hand iländer/motsv)
• Privata transportval har t ex mycket stor betydelse för
graden av hållbarhet (t ex privatbilism = resursåtgång både
för tillverkning och drift av fordon)
• Annan privat konsumtion av betydelse: kläder,
hemelektronik, kemikalier (rengöring, hygien etc)
Är detta uthålligt (Sverige, 2009)?
• F n ”producerar” varje svensk ca 500 kg privata sopor varje år
– det som brukar betecknas som ”hushållsavfall”. Utöver
detta uppstår mångdubbelt mera avfall som följd av
industriell verksamhet.
• Vi bebor drygt 45 m2/cap, och dessa kvadratmeter ska bl a
förses med ett gott inomhusklimat
(uppvärmning/kylning/luftväxling). Dessutom ska ytterligare
minst 25 milj m2 värmas upp (lokaler, industrier etc).
• Sveriges befolkning reser varje dag ca 363 milj km inrikes, och
varje år företas ca 13,5 milj utlandsresor, de flesta med flyg.
• Vi äter ca 25 kg nötkött per person och år. Enbart detta ger
utsläpp av växthusgaser motsvarande 500 kg CO2 – vilket i sin
tur motsvarar utsläppen från mer än 400 mil i en bensinsnål
personbil.
Räcker det att:
• Sluta de materiella kretsloppen (återvinning,
avfallshantering)?
• Energieffektivisera maximalt (t ex passivhus,
effektiva system för luftväxling etc)?
• Använda extremt energieffektiva fordon?
• Använda förnybar energi till fordon och
byggnader – om den räcker?
Nötköttet blir en principiellt svårare nöt att knäcka!
En hållbar framtid för en ökande
befolkning förutsätter:
• En ökad effektivitet i
resursanvändningen
• Substituera ändliga (fossila) resurser
med förnybara
• Utveckling av tekniska system som
sluter flöden av ändliga
material/resurser
NE, naturresurser:
Naturtillgångar, naturföreteelser i form av
materia och energi som efterfrågas och
utnyttjas av människan. De kan vara
utnyttjade eller outnyttjade, upptäckta
eller oupptäckta.
Reserver är naturresurser som är kända och
så åtkomliga att de kan utnyttjas ekonomiskt
med känd teknologi. Naturresurser kan
klassificeras i flödes-, fond- och
lagerresurser.
Det finns både energi- och materialresurser inom alla klasserna
nedan. Observera att ”avkastningen” från en fond kan betraktas som
ett flöde.
Observera även att de ändliga resurserna främst begränsas via sin
totala utvinnbara mängd, medan de förnybara resurserna har ett
maximalt uttagbart flöde.
Ändliga resurser kan karaktäriseras via (den totala) resursen (”resources”),
samt via begreppet reserver (”reserves”), vilket är ett dynamiskt begrepp.
Exempel på viktiga lagerresurser
• Fossil energi (inte återvinningsbar)
(men kolatomerna är ”återvinningsbara”)
• Metaller (återvinningsbara)
• Fosfor etc (livsnödvändiga/essentiella;
viss grad av återvinnbarhet)
Graden av ”återvinnbarhet” beror av designen på
de tekniska systemen. Det kostar alltid
resurser/energi att återvinna, men mängden kan
minimeras.
Den absoluta MÄNGDEN är i princip begränsad.
ENERGI: fossil energi dominerar fortfarande ...
Source: Global Energy Assessment, 2012
Energianvändning  fossila bränslen  miljö/klimatpåverkan
(åtminstone med dagens globala fossilbränsledominans)
MIND THE GAP, PLEASE (gapminder.org)
Exempel på förnybara resurser
• Energi:
–
–
–
–
Solenergi
Biomassa
Vind, vatten, vågor, tidvatten
Geotermi
• Material:
– Bomull, andra fibrer
– Trä som konstruktionsmaterial
– Plaster och kemikalier från biologisk råvara
I princip begränsas det möjliga FLÖDET av
framförallt solinstrålningen (= källan till de
förnybara resurserna).
Infallande solenergi är en gigantisk
resurs, jämfört med de energimängder
som omsätts i mänskliga samhällen idag:
10 000-tals ggr större, räknat per tidsenhet.
Storleksordning: 100-tals W/m2
Det geotermiska flödet från jordens
inre är mycket mindre, i genomsnitt,
men kan lokalt spela stor roll.
Storleksordning: << 1 W/m2
Storleksordningarna ovan är genomsnitt räknat över jordens yta
Some (rough) numbers
Solenergiinstrålning vid jordytan:
I genomsnitt vid jordytan:
Klart solljus, stor solvinkel:
1000 – 2500 kWh/m2,år
(Sverige resp Sahara)
ca 170 W/m2
ca 1 kW/m2 (som en spisplatta)
1 m2 i Sverige kan ge (ca):
300 - 800 kWh/år solvärme
100 - 150 kWh/år solel
1 – 2 kWh/år biomasseenergi
1 kg kolhydrater (socker, trä etc):
1 kg växtolja/fett:
ca 5 kWh
ca 7-8 kWh
1 kg råolja:
1 kg stenkol:
1 m3 naturgas:
ca 11,6 kWh
ca 7,5 kWh
ca 10 kWh
Några viktiga områden för forskning och
utveckling för ökad hållbarhet:
• Markanvändning för food/fibres/energy – finns det
plats för allt, och dessutom biologisk mångfald?
Kopplar bl a till ekologiska fotavtryck
• Energi/exergiflöden genom samhällen och möjlighet till
effektivisering
• Materialflöden/materialanvändning:
– dematerialisering/transmaterialisering
– Olika typer av SUBSTITUTION
– KRETSLOPP, avfall
Dematerialisering:
• Att åstadkomma samma nytta med mindre
mängd material (detta begrepp är starkt
knutet till alldeles traditionell teknisk
utveckling)
Transmaterialisering:
• ”bortom materialen”, dvs antingen
åstadkomma nyttan/tjänsten med mindre
farliga material, eller mindre sällsynta
material ELLER på ett helt annat sätt, som
inte innebär materialanvändning
(Karlsson 1997)
”Decoupling” – hur långt räcker det?
Framtida miljöpåverkan (”belastning”) är en funktion av:
• Folkmängd
• Välfärd/konsumtion per capita
• Resurs/energiåtgång per konsumtionsenhet
• Miljöeffekt per resurs/energienhet
Hur långt räcker teknisk utveckling för att ”tillräckligt” minska
miljöpåverkan (och vad är tillräckligt)?
Vår strävan efter ökad välfärd/lycka <=> nödvändigtvis materiell
konsumtion/resursomsättning?
Om så, gäller det att skapa tekniska system som i produktions-,
användnings- och resthanteringsfaserna är materialsnåla och
inte ”läcker”. Och som medger återanvändning av material.
Ett alternativ är ett samhälle som ”snurrar långsammare”, dvs har färre
produkter per person, mindre omsättning/utbyte av produkter samt
produkter med längre livslängd.
”Faktorbegrepp” för hållbarhet:
• ”Faktor 4”:
En halvering av resursanvändningen behövs för en
rimlig global miljöpåverkan; samtidigt behöver
välfärden (totalt) dubbleras (för global rättvisa) 
fyrdubblad ”ekoeffektivitet” (Lovins & Weizsäcker)
• ”Faktor 10”:
I-länder måste öka ”ekoeffektiviteten” med en faktor 10
 halverad global resursanvändning samt ”rättvist”
spridd naturresursanvändning, samt hänsyn till
befolkningsökning (Wuppertalinstitutet)
En framtid dominerad av förnybar
energi - möjliga resursproblem:
• Hög effektivitet o/e låga kostnader
förutsätter sällsynta ämnen
• Hög effektivitet o/(e låga kostnader
förutsätter toxiska ämnen
I båda fallen krävs teknisk utveckling
för att säkerställa återvinning o/e
substitution till andra ämnen
Enbart Tyskland: > 35 GW; motsvarar produktionskapaciteten av 35 reaktor
eller elproduktionen från 6-7 reaktorer.
Globalt: 150 GW kan producera ca 200 TWh/år  ”> 1 Sverige” eller
ca 1 % av global elproduktion
320 GW  100 000 – 200 000 moderna vindkraftverk
Producerar ca 1 000 TWh/år (3 – 4 % av global elprod)
Eller motsvarande ”7 * Sverige”
REE - Rare Earth Elements and their Uses:
The demand for rare earth elements is rising rapidly
but their occurrence in minable deposits is very
limited.
Datorminnen
DVD:er
Mobiler
Batterier
Bilkatalysatorer
Magneter
Lysrör
(http://geology.com/articles/rare-earth-elements/)
Exempel:
Estimates of Tellurium
and indium availability for
PV (after subtracting
competitive uses);
secondary source is from
recycling of spent
modules.
Fthenakis 2009, Sustainability of
photovoltaics: The case for thin-film
solar cells)
Fler exempel på ämnen i solceller:
• Kisel (stora resurser, men energiintensivt)
• CdTe-celler:
– Kadmium - giftigt, sällsynt
– Tellurium - sällsynt
• CIGS-celler, bl a:
– Indium – sällsynt
– Selen - sällsynt
• Grätzel-celler:
– Flera sällsynta ämnen
Med ”sällsynt” ovan menas att resurserna är så
begränsade att det är svårt att tänka sig en expansion
som täcker en stor del av världens elproduktion.
Här är bristmineralernas rankinglista
Ny teknik, 21 januari 2013
”Nio av världens tio mest kritiska mineraler
kommer från Kina. Det visar en årlig rankinglista
över strategiskt viktiga råvaror.
Niob i mobiltelefoner, neodym i vindkraftsturbiner
och europium i lågenergilampor. I många
produkter spelar så kallade kritiska mineraler med
unika egenskaper en nyckelroll. Många av de
eftertraktade råvaror produceras i Kina, vilket skapar
ett beroende som oroar regeringar och företag
världen över.”
”Riskindex” baserat på:
•Mängd i jordskorpan
•Var utvinning sker
•Var reserverna finns
•Politisk stabilitet i dessa länder
•Återvinnbarhet
(BGS, British geological survey)
US DOE (2010), Critical Materials Strategy:
Vilka sällsynta ämnen behövs var?
”Supply risk” med olika tidshorisonter
Liten minneslista för produktutveckling &
marknadsanalyser:
• Livscykelperspektiv (vad händer före och
efter användningsfasen)?
• Utveckla energi- och materialsnål teknik
• Går det att undvika sällsynta (= dyra och
riskfyllda) resp toxiska ämnen?
• Designa för återvinnbarhet!
• Glöm inte CSR-perspektivet
(riskminimering, goodwill,
kostnadskontroll)