Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Comparative life cycle assessment of car disc brake systems—casestudy results and method discussion about comparative LCAs
KTH, School of Industrial Engineering and Management (ITM), Machine Design (Dept.), Machine Design (Div.). KTH, School of Industrial Engineering and Management (ITM), Machine Design (Dept.), Machine Elements. (Eco Design)ORCID iD: 0000-0001-7401-4550
KTH, School of Industrial Engineering and Management (ITM), Machine Design (Dept.), Machine Elements. KTH, Superseded Departments (pre-2005), Machine Design. KTH, Superseded Departments (pre-2005), Aeronautical and Vehicle Engineering. (Ecodesign)ORCID iD: 0000-0001-6633-8168
2019 (English)In: The International Journal of Life Cycle Assessment, ISSN 0948-3349, E-ISSN 1614-7502Article in journal (Refereed) Published
Abstract [en]

Purpose: Two life cycle assessment (LCA) studies comparing a new low-particulate-matter-emission disc brake and a reference disc brake were presented. The purpose was to identify the difference in potential environmental impacts due to a material change in the new disc brake parts. Additionally, the validity was investigated for the simplification method of omitting identical parts in comparative LCA. This was done by comparing the results between the simplified and the full LCA model.

Methods: The two disc brakes, new disc brake and reference disc brake, were assessed according to the LCA ISO standards. The ReCiPe 2016 Midpoint (hierarchist) impact assessment method was chosen. Simplifying a comparative LCA is possible, all identical parts can be omitted, and only the ones that differ need to be assessed. In this paper, this simplification was called comparative LCA with an omission of identical parts.

Results and discussion: The comparative impacts were analysed over seventeen impact categories. The new disc brake alternative used more resources during the manufacture of one disc compared to the reference disc brake alternative. The shorter life length of the reference disc demanded a higher number of spare part discs to fulfil the same functional unit, but this impact was reduced due to material recycling. The new disc brake impacts were connected primarily to the coating and secondly to the pad manufacture and materials. The validity of the simplification method was investigated by comparing the results of the two LCA models. The impact differences were identical independent of the LCA model, and the same significant impact categories could be identified. Hence, the purpose of the study could be fulfilled, and the simplification was valid.

Conclusions: Both LCA models, simplified and full, revealed that the new disc brake had limited environmental advantages. The omission of identical parts made it more challenging to determine if an impact was significant or insignificant. The simplification seemed to be reasonable.

Place, publisher, year, edition, pages
2019.
Keywords [en]
Comparative LCA, Disc brake, LCA simplification method, Material choice impacts, Particulate emissions
National Category
Engineering and Technology
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-266486DOI: 10.1007/s11367-019-01704-9OAI: oai:DiVA.org:kth-266486DiVA, id: diva2:1385648
Projects
LOWBRASYS
Funder
EU, Horizon 2020, 636592
Note

QC 20200115

Available from: 2020-01-15 Created: 2020-01-15 Last updated: 2020-03-27Bibliographically approved
In thesis
1. Simplified Life Cycle Assessment Approaches and Potential Impact Shifts
Open this publication in new window or tab >>Simplified Life Cycle Assessment Approaches and Potential Impact Shifts
2020 (English)Doctoral thesis, comprehensive summary (Other academic)
Abstract [en]

Road transport contributes to approximately one quarter of all EU greenhouse gas emissions and is the leading cause of air pollution in cities. There are significant measures aimed at the reduction of use phase environmental impacts; in the EU, these strategies focus on the decarbonisation of road transport, such as through the prioritization of low- and zero-emission vehicles. Electric vehicles are seen as one of the primary measures for reducing road transport impacts. However, the introduction of new technology includes new challenges throughout the vehicle life cycle, such as the need for critical raw materials, high-energy manufacturing, charging electricity, and waste management; this, in turn, leads to a risk of impact shifts between life cycle phases and impact categories.

Life Cycle Assessment (LCA) is one way to analyse environmental impacts. Applying LCA and life cycle thinking in research and industry allows for the detection of impact shifts and environmental sub-optimisation. A full LCA study is demanding in terms of both data collection efforts and user expertise requirements. The need to simplify the process and results of an assessment in order to support decision-making was identified in the early days of LCA development.

There are numerous simplification approaches in LCA. Previously, the most prominent simplification terms were screening and streamlined LCA; now, a multitude of names and approaches have emerged. There is no consensus in the LCA community about LCA simplifications. In some cases, the line between what should be considered an LCA, simplified LCA or neither is fuzzy. The haphazard application of simplifications in LCA studies undermines the transparency and confidence in results.

The aim of this thesis is to use the life cycle perspective guided by simplified LCA approaches to increase our understanding of the risk of impact shifts, resulting from measures to reduce vehicle environmental impacts. Four appended publications present five LCA studies of road vehicles. All appended studies are simplified using different approaches. The studies examine different impact reduction measures such as changing drivetrains, reducing particulate emissions from braking, and the scrapping of old vehicles. A fifth publication is a literature review that explores the common understanding of simplifications used in published LCA studies. The review identifies and investigates the types of simplifications used and discusses how these might be categorised.

The appended LCA studies examine both impact shifts from one life cycle phase to another and between impact categories. It is difficult to determine whether a decrease in a life cycle phase or impact category could offset an increase in another and, therefore, to be able to determine if an impact shift is an acceptable compromise. New smart materials are expected to solve many environmental impact issues; however, there are risks associated with insufficient life cycle inventory data, limitations in knowledge about potential environmental impacts, and inefficient regulations covering new materials.

The analysis of simplification approaches and case studies indicates that most simplifications are motivated by the lack of primary data. Additionally, study findings strengthen concerns about the significant inconsistency in LCA simplification terminology and how well approaches are described in individual studies. There is a need for a common simplification terminology and reporting standard. Due to the wide variety of purposes, scenarios, and products assessed, it is impossible to devise a one-size-fits-all approach for simplifications, especially if the aim is to identify potential impact shifts.

Abstract [sv]

Vägtransporter orsakar ungefär en fjärdedel av EUs totala utsläpp av växthusgaser och är den ledande orsaken till luftföroreningar i städer. Betydande åtgärder syftar till att minska användningsfasens miljöpåverkan. EUs strategier fokuserar på att minska vägtransporters koldioxidutsläpp, t.ex. genom att prioritera fordon med låga eller inga användning-utsläpp. Elektriska fordon ses som en av de främsta åtgärderna för att minska miljöpåverkan från vägtransport. Dock innebär introduktionen av ny teknik nya utmaningar längs fordonets livscykel, t.ex. behov av kritiska råmaterial, högenergiproduktion, ökad el-behov vid laddning och avfallshantering. Det finns en risk för förskjutning av miljöpåverkan mellan livscykelfaser och påverkanskategorier.

 

Livscykelanalys (LCA) är ett sätt att analysera miljöpåverkan. Möjligheten att upptäcka förskjutning av miljöpåverkan och ineffektiva åtgärder för miljön är en anledning till att tillämpa LCA och livscykeltänkande inom forskning och industri. En fullständig LCA-studie kräver både betydande datainsamlingsinsatser och krav på användarexpertis. Behovet av att förenkla processen och utvärderingsresultaten för att stödja beslut identifierades redan tidigt under utvecklingen av LCA.

 

Det finns en betydande mängd av LCA förenklingar. De mest framträdande förenklingstillvägagångssätten var tidigare ”screening” och ”streamlined” LCA, dessutom har en mängd andra namn och tillvägagångssätt dykt upp. Det finns ingen konsensus inom LCA-världen om hanteringen av LCA förenklingar. I vissa fall är gränsen luddig mellan vad som ska betraktas som en LCA, förenklad LCA och ingendera. Godtycklig tillämpning av förenklingar i LCA-studier undergräver transparensen och förtroendet för resultaten.

 

Syftet med denna avhandling är att öka förståelsen för risken för förskjutning av miljöpåverkan, vid åtgärder för att minska fordonens påverkan, genom att använda livscykelperspektivet stödd av förenklad LCA. De fyra publikationerna inkluderar fem LCA-studier av vägfordon och fordonskomponenter. Alla fem studierna är förenklade genom olika tillvägagångssätt. Studierna undersöker olika miljöåtgärder så som att byta drivlina, minska partikelutsläpp vid bromsning och skrotning av gamla fordon. En femte publikation undersöker också den gemensamma förståelsen för LCA förenklingar, genom en litteraturöversikt av publicerade LCA-studier. Litteraturöversikten identifierade och undersökte vilka förenklingar som används och hur dessa skulle kunna kategoriseras.

 

De inkluderade LCA-studierna exemplifierade både förskjutning av miljöpåverkan mellan livscykelfaser och påverkanskategorier. Det är svårt att avgöra om en minskning i en livscykelfas eller påverkanskategori kan kompensera för en ökning i en annan. Detta betyder att det är komplicerat att kunna avgöra om en förskjutning av miljöpåverkan är en acceptabel kompromiss. Nya smarta material förväntas vara lösningen för många miljöproblem. Det finns emellertid risker med otillräcklig LCI-data, kunskapsbegränsningar angående potentiella miljökonsekvenser och ineffektiva regler gällande nya material.

 

Analysen av förenklingstillvägagångssätt och fallstudier indikerade att de flesta förenklingar styrdes av brist på primärdata. Dessutom stärktes anledningen till oro gällande den betydande inkonsekvens i LCA-förenklingsterminologin och hur väl tillvägagångssätten beskrivs i enskilda studier. Det finns ett behov av en gemensam terminologi och rapporteringsstandard för LCA förenklingstillvägagångssätt. På grund av studiers varierande syften, scenarier och analyserade produkter är det omöjligt att utforma ett generellt tillvägagångssätt för alla LCA förenklingar, särskilt om syftet är att identifiera potentiella förskjutningar av miljöpåverkan.

 

Place, publisher, year, edition, pages
Stockholm: Kungliga Tekniska högskolan, 2020. p. 152
Series
TRITA-ITM-AVL ; 2020:3
Keywords
LCA simplification approach, impact shift, reduction measures, road transport, streamlining, screening
National Category
Mechanical Engineering
Research subject
Machine Design
Identifiers
urn:nbn:se:kth:diva-266488 (URN)978-91-7873-424-5 (ISBN)
Public defence
2020-02-12, Gladan, Brinellvägen 85, vån 4, Stockholm, 10:00 (English)
Opponent
Supervisors
Available from: 2020-01-21 Created: 2020-01-15 Last updated: 2020-01-21Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(1350 kB)80 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 1350 kBChecksum SHA-512
436e41c63620f6e7a88d0a721d86c686d8f67c56db4ea515f8a67a3319bc10e38c609add9b87c6539fd9ead6e6c9f56c73dfed0b2e450a2e3aa337fce84ec2f2
Type fulltextMimetype application/pdf

Other links

Publisher's full texthttps://link.springer.com/article/10.1007%2Fs11367-019-01704-9

Search in DiVA

By author/editor
Tasala Gradin, KatjaHedlund-Åström, Anna
By organisation
Machine Design (Div.)Machine ElementsMachine DesignAeronautical and Vehicle Engineering
In the same journal
The International Journal of Life Cycle Assessment
Engineering and Technology

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 80 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

doi
urn-nbn

Altmetric score

doi
urn-nbn
Total: 106 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf