Holistic Approach for Assessing Sustainable Design of Consumer Products

Holistic Approach for Assessing Sustainable Design of Consumer Products. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img] PDF
Hammad Masood Thesis.pdf - Accepted Version
Restricted to Repository staff only until 10 July 2021.

Download (1MB)

Arabic Abstract

نتج عن التمدن المتسارع حول العالم ازدياد كبير في استخدام الأجهزة المنزلية وغيرها. لذا أصبحَ هنالكَ طلب متنامي على الأجهزة الموفرة للطاقة، والصديقة للبيئة، والمستدامة. العديد من مصنعي هذه الأجهزة يستخدمون استراتيجيات وأساليب وأدوات مختلفة لتحقيق التصاميم المستدامة. في هذه الأطروحة، تم اعتماد نهج شامل لقياس استدامة تسعة أجهزة منزلية، أخذاً في عين الاعتبار: السعر، كفاءة الطاقة، والتأثيرات البيئية لهذه الأجهزة. تضمنت المنتجات ثلاث مكاوي كهربائية، وثلاث خلاطات، وثلاث عصارات تم تصميمها وإنتاجها وتوزيعها من قبل مصنعين مختلفين. علاوة على ذلك، فإن أسعار هذه الأجهزة تتراوح بين منخفضة، متوسطة، ومرتفعة. أولا، تم حساب الطاقة التي يستهلكها كل جهاز، ثم تم تفكيك الأجهزة وعمل قائمة مفصلة بكل المكونات والمواد وعمليات التصنيع المستخدمة لإنتاج تلك الأجزاء. بعد ذلك تم إجراء تقييم دورة حياة المنتج (LCA) لمقارنة التأثيرات البيئية للأجهزة. تقييم دورة حياة المنتج (LCA) هو عبارة عن إطار عمل منهجي لتحليل التأثيرات البيئية للمنتج خلال دورة حياته. كل المراحل تم أخذها في عين الاعتبار بما في ذلك استخراج المواد، وتصنيع المكونات وتجميعها، وتوزيع المنتج واستخدامه. برنامج SimaPro هو برنامج لتحليل التأثيرات البيئية للمنتجات وقد تم استخدام في هذه الدراسة. تم اختيار ست فئات تأثير بيئي لمقارنة مدى استدامة الأجهزة: الاحتباس الحراري، التحمض على الأرض، وفرة المغذيات في الماء، السمية البيئية على الأرض، السمية المسرطنة، والسمية غير المسرطنة. تم إجراء تحليل نهاية العمر باستخدام الافتراض المناسب حول معدلات إعادة التدوير للمواد المختلفة. أظهرت نتائج هذه الدراسة أن المنتجات منخفضة التكلفة، بشكل عام، تستهلك المزيد من الطاقة وأكثر ضررا على البيئة مقارنة بالمنتجات باهظة الثمن. على سبيل المثال، استهلكت العصارة باهظة الثمن طاقة أقل بنسبة 45٪ من العصارة منخفضة التكلفة. ولوحظت اتجاهات مماثلة في ست فئات من الآثار البيئية. وقد وجد أن هذا الاختلاف في الأداء البيئي مدفوعًا باستخدام المحركات الفعالة والمواد منخفضة التأثير والتصميم الأمثل للمنتجات باهظة الثمن. تشير هذه الدراسة إلى أن هناك حاجة لزيادة وعي العملاء بالتأثير البيئي للمنتجات المختلفة حتى تتمكن من التأثير على قرارهم أثناء شراء هذه المنتجات.

English Abstract

Rapid urbanization of the world has led to significant increase in the use of consumer products. Hence, there is a growing demand of products that are energy efficient, environment friendly, and sustainable. Various manufacturers of these products employ different strategies, methods, and tools to achieve sustainable design. In this thesis, a holistic approach is adopted to measure the sustainability of nine consumer products by incorporating price, energy efficiency, and environmental impacts of these products into sustainability analysis. Products included three irons, three hand mixers, and three juicers designed, produced, and distributed by different manufacturers. Furthermore, they belonged to three different price ranges: low, medium, and high. First, energy consumption of these products was measured and then products were disassembled to generate a detailed list of components, materials, and processes used to manufacture them. Next, life cycle assessment (LCA) was conducted to compare the environmental impacts of these products. LCA is a methodological framework for analyzing environmental impacts of a product throughout its life. All stages, including material extraction, component manufacturing, assembly, distribution, and use of the product are considered in LCA. SimaPro, a software to determine environmental impacts, was used to conduct the analysis. Six environmental impact categories were used to compare the sustainability of these products: global warming potential, terrestrial acidification, water eutrophication, terrestrial ecotoxicity, human carcinogenic toxicity, and non-carcinogenic toxicity. End-of-life analysis was also conducted using appropriate assumptions about recycling rates of various materials. The results of this study showed that low cost products, in general, consume more energy and are more damaging to the environment as compared to the expensive products. For example, expensive juicer consumed 45% less power than the low-cost juicer. Similar trends were observed for six environmental impact categories. It was found that this difference in environmental performance is driven by the use of efficient motors, low impact materials, and optimized design of expensive products. This study indicates that there is a need to increase customers’ awareness about the environmental impact of various products so that it can influence their decision while purchasing such products.

Item Type: Thesis (Masters)
Subjects: Environmental
Engineering
Research
Mechanical
Department: College Of Engineering Sciences > Mechanical Engineering Dept
Committee Advisor: Shaukat, Mian Mobeen
Committee Members: Merah, Neҫar and Al-Badour, Fadi
Depositing User: HAMMAD MASOOD (g201708550)
Date Deposited: 13 Jul 2020 07:09
Last Modified: 13 Jul 2020 07:09
URI: https://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/141663