Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • 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
LCA of ICT solutions: environmental impacts and challenges of assessment
KTH, School of Computer Science and Communication (CSC), Centres, School of Architecture and the Built Environment (ABE), Centres, Centre for Sustainable Communications, CESC. KTH, School of Architecture and the Built Environment (ABE), Sustainable development, Environmental science and Engineering, Environmental Strategies Research (fms).ORCID iD: 0000-0002-3023-716X
2013 (English)Licentiate thesis, comprehensive summary (Other academic)
Abstract [en]

Information and communication technology (ICT) is playing an important role in modern society, contributing to economic growth and affecting society and people’s lifestyles. There are high expectations on ICT to contribute to sustainable development, e.g. through greenhouse gas emissions reductions. ICT solutions (ICT products and services) are often perceived as having low or no environmental impacts compared with conventional alternatives. In order to determine the potential of ICT to reduce environmental impacts, environmental assessments of ICT solutions compared with other alternatives are needed. A number of studies have already assessed the environmental impacts of individual ICT solutions and the ICT sector. However, more research is needed, covering different types of impacts (primary, secondary, rebound, etc.) in a variety of impact categories (e.g. climate change, ozone depletion, eutrophication, human and ecotoxicity, etc.). The findings then need to be systematised in order to identify hot-spots and draw generic conclusions. As the area is rather new and fast-developing, assessment methods need to be critically appraised in order to identify challenges and developments necessary for high quality assessments.

This thesis aims to contribute to the knowledge on the direct life cycle environmental impacts of ICT solutions and to investigate and analyse the challenges of applying Life Cycle Assessment (LCA) as a tool for environmental assessment of ICT solutions. Two research questions: “What life cycle environmental impacts and their causes can be identified for ICT solutions?” and “What are the methodological challenges of assessing the ICT solutions using LCA?” were analysed by reviewing published LCAs on ICT solutions and conducting a case study of online and printed newspapers. The literature review helped identify hotspots in the life cycle of ICT solutions, draw generic conclusions concerning environmental impacts and their causes, and identify major challenges to LCA application. The case study assessed the environmental impacts of traditional and new media solutions and provided information on methodological challenges.

The results show that impacts other than climate change potential and energy use are not well-studied in the ICT sector, creating a risk of possible sub-optimisation and problem shifting. Manufacturing and the use phase are concluded to be the most environmentally intense life cycle stages of ICT products in many studies. However, transportation and end-of-life treatment should not be omitted in the assessments, although their impacts appear lower, as uncertainty and lack of data might be a reason for underestimations.

As ICT is under constant and rapid development, environmental assessment of ICT solutions faces challenges regarding e.g. data quality and availability; choice of data type; methodological choices (e.g. choice of functional unit, scope definition and allocation); and assumptions on user behaviour. These affect the final results and thus need to be carefully considered by LCA practitioners.

The outcomes of this thesis can benefit practitioners and decision-makers, improving knowledge on the environmental impacts of ICT solutions and challenges in applying LCA for assessment of ICT solutions, and providing improved grounds for more informed decision-making. Areas for further research regarding methodology development and filling knowledge gaps are also identified.

Abstract [sv]

Informations-och kommunikationsteknik (IKT) spelar en viktig roll i dagens samhälle genom att bidra till ekonomisk tillväxt, påverka samhällstrukturer och människors livsstil. Det finns höga förväntningar på att IKT skulle kunna bidra till hållbar utveckling, bland annat genom minskade utsläpp av växthusgaser. Miljöpåverkan från IKT-lösningar (produkter och tjänster) anses ofta vara obefintlig eller mycket lägre än konventionella alternativ. Men för att uppskatta vilken potential IKT har för att minska miljöpåverkan, behöver miljöbedömningar göras. Ett flertal studier har också genomförts för att bedöma miljöpåverkan av specifika IKT-lösningar och av branschen i sin helhet. Fortfarande behövs mer forskning som ger ökad kunskap om olika typer av påverkan (direkt, indirekt, rebound, etc.) och om olika slags miljöeffekter (t.ex. övergödning, toxiska effekter, markanvändning och biodiversitet. De resultat som redan finns kan också sammanställas för att identifiera de betydande aspekterna och för att dra generella slutsatser. Eftersom miljöbedömning av IKT-lösningar är relativt nytt och eftersom sektorn och dess produkter och tjänster utvecklas snabbt behöver metodiken analyseras, diskuteras och vidareutvecklas.

Avhandlingens syfte är att bidra med ökad kunskap om IKT-lösningars direkta miljöpåverkan sett ur ett livscykelperspektiv, samt att identifiera och diskutera olika utmaningar med att använda livscykelanalys (LCA) som verktyg för miljöbedömning av IKT-lösningar. Två forskningsfrågor besvaras: ”Vilken miljöpåverkan har IKT-lösningar, sett ur ett livscykelperspektiv, och vad orsakar denna påverkan?” samt ”Vilka är de metodmässiga utmaningarna vid bedömningar av IKT -lösningar med hjälp av LCA?”. Genom en litteraturstudie över livscykelanalyser av IKT-lösningar identifieras betydande aspekter och generella slutsatser gällande miljöpåverkan och dess orsaker dras. Dessutom identifieras och diskuteras metodik-utmaningar. En fallstudie av online- och tryckta tidningar exemplifierar miljöpåverkan från traditionella och nya medielösningar med IKT, och ger dessutom underlag för diskussion om metodmässiga utmaningar.

Avhandlingen visar att annan miljöpåverkan än klimatpåverkan och energianvändning inte är särskilt väl studerade inom IKT-sektorn. Detta kan leda till suboptimering och att problem överförs från en typ av miljöpåverkan till en annan. Generellt gäller att det är i tillverknings- och användningsfaserna som den största miljöpåverkan uppkommer. Transporter och avfallshantering visar inte särskilt hög miljöpåverkan i de studier som utförts och sammanställts. Transporter och avfallshantering bör ändå fortsatt inkluderas vid miljöbedömning av IKT-lösningar, eftersom osäkerhet och brist på data kan vara en orsak till resultaten.

Eftersom IKT är under ständig och snabb utveckling kommer det fortsatt att vara en utmaning att göra miljöbedömningar av IKT-lösningar. Datakvalitet och -tillgänglighet, typ av data, olika metodval såsom val av funktionell enhet, systemgränser och allokering samt antaganden om användarnas beteende påverkar de slutliga resultaten och måste övervägas noga under en livscykelanalys.

Resultaten från avhandlingen kan vara till nytta både för praktiker och för beslutsfattare. De kan bidra till ökad kunskap om miljöpåverkan från IKT-lösningar och utmaningar när det gäller att använda LCA på detta område och ger därmed en bättre grund för mer välunderbyggda beslut kopplade till IKT lösningar. Avhandlingen identifierar även områden för vidare forskning om metodutveckling.

Abstract [ru]

Информационно-коммуникационные технологии (ИКТ) играют важную роль в современном обществе, внося свой вклад в экономический рост и оказывая влияние на общество и стиль жизни людей. Большие надежды возлагаются на вклад ИКТ в устойчивое развитие, например,  посредством уменьшения выбросов парниковых газов. Часто предполагается, что ИКТ решения имеют меньшее негативное воздействие на окружающую среду (ВОС) по сравнению с традиционными решениями, или не имеют его вообще. Для того, чтобы определить потенциал ИКТ в уменьшении ВОС, необходима оценка воздействия на окружающую среду ИКТ по сравнению с другими альтернативами.

Уже опубликовано довольно большое количество работ, оценивающих ВОС отдельных ИКТ и ИКТ сектора в целом.  Не смотря на это, необходимо больше исследований, охватывающих различные виды воздействий (первичные, вторичные, т.д.) в различных категориях (например, изменение климата, разрушение озонового слоя, токсичность и т.д.). Затем результаты необходимо систематизировать для того, чтобы определить так называемые «проблемные  точки» и сделать общие выводы. Поскольку эта сфера довольно нова и развивается быстро, методы анализа также необходимо подвергнуть критической оценке для того, чтобы определить возможные трудности, а также усовершенствования, необходимые для проведения последующих анализов высокого качества.

Цель этой работы - пополнить базу знаний о воздействии на окружающую среду жизненного цикла ИКТ, а также изучить и проанализировать трудности, возникающие при применении Оценки Жизненного Цикла (ОЖЦ) как метода анализа ИКТ решений относительно их экологического воздействия.  Два вопроса были изучены в этой работе: «Каково воздействие на окружающую среду жизненного цикла ИКТ решений и каковы его причины?» и «Каковы методологические трудности в оценке ИКТ решений с использованием ОЖЦ?».  Для того, чтобы ответить на эти вопросы был сделан обзор опубликованых работ по ОЖЦ ИКТ решений, а также проведена ОЖЦ  интернет газет и их печатных аналогов.  Обзор опубликованных работ помог определить  «проблемные  точки» в жизненном цикле ИКТ решений, сделать общие выводы касательно ВОС и его причин, а также определить главные трудности в применении ОЖЦ. При проведении ОЖЦ  интернет газет и их печатных аналогов было оценено ВОС традиционных и новых видов медиа решений и собрана информация о методологических трудностях.

Результаты показали что различные виды экологического воздействия ИКТ сектора (кроме влияния на изменение климата или энергопотребления) мало изучены, что создает риск возможной суб-оптимизации и переноса проблем из одной сферы в другую. Производство и фаза использования во многих исследованиях были выявлены как стадии жизненного цикла, имеющие наибольшее экологическое воздействие. Однако, нельзя пренебрегать такими стадиями жизненного цикла, как транспортировка и утилизация отходов, даже если их ВОС кажется небольшим, т.к. это может быть обусловлено недостатком данных для оценки.

Поскольку ИКТ быстро развивается, при оценке экологического воздействия ИКТ решений легко столкнуться с трудностями касающимися, например, качества данных и их доступности; выбора типа данных; методологических решений (выбор функциональной единицы, определение границ исследования, т.д.); предположений по поводу поведения пользователя. Все это влияет на окончательные результаты и поэтому должно быть учтено ОЖЦ специалистами.

Результаты этой работы вносят вклад в усовершенствование знаний об экологическом воздействии ИКТ решений и трудностях применения ОЖЦ для анализа ИКТ решений, а также предоставляют улучшенную базу для более информированного принятия решений, а следовально могут быть полезны практикующим исследователям и лицам, ответственным за принятие решений. В работе так же обозначены направления дальнейших исследований: изучение методологии, пополнение недостающих знаний.

Place, publisher, year, edition, pages
Stockholm: KTH Royal Institute of Technology , 2013. , 37 p.
Series
TRITA-INFRA-FMS-LIC 2013:02
Keyword [en]
Information and communication technology (ICT), Life cycle assessment (LCA), environmental impacts, online newspaper, methodological challenges
Keyword [ru]
Информационно-коммуникационные технологии (ИКТ), Оценка жизненного цикла (ОЖЦ), воздействие на окружающую среду (ВОС), интернет газета, методологические трудности
Keyword [sv]
Informations-och kommunikationsteknik (IKT), livscykelanalys (LCA), miljöpåverkan, online media, LCA metodik
National Category
Other Environmental Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-137199ISBN: 978-91-7501-977-2 (print)OAI: oai:DiVA.org:kth-137199DiVA: diva2:678260
Presentation
2014-01-29, L51, KTH, Drottning Kristinas väg 30, Stockholm, 10:00 (English)
Opponent
Supervisors
Available from: 2013-12-18 Created: 2013-12-11 Last updated: 2014-01-14Bibliographically approved
List of papers
1. Lessons learned: Review of LCAs for ICT products and services
Open this publication in new window or tab >>Lessons learned: Review of LCAs for ICT products and services
2014 (English)In: Computers in industry (Print), ISSN 0166-3615, E-ISSN 1872-6194, Vol. 65, no 2, 211-234 p.Article in journal (Refereed) Published
Abstract [en]

Application of information and communication technology (ICT) is often expected to result in decreased environmental impacts. Several studies have, however, also addressed the possibilities of negative impacts. It is therefore important to assess environmental impacts of ICT products and services. Life Cycle Assessment (LCA) is a tool for assessing the potential impacts of a product or service over the whole life-cycle, i.e. from raw material acquisition to waste management via production and use phases. The aim of this paper is to review LCA studies of ICT products and services, including a few Social Life Cycle Assessment (S-LCA) studies. Many of the studies have considered consumer products, such as computers and TVs. Other consumer products, such as game consoles and TV peripherals, as well as business products, e.g. related to networks, are however more rarely assessed. Manufacturing and use phase have the highest impact in the life cycle. Use phase seems to be the predominant in energy consumption and global warming for some ICT products but for others, especially energy efficient, low weight products, manufacturing may dominate. Rapid technological development is stressed by several authors as a source of variability of results, impacting the production processes and suppliers as well as the content and energy performance of the actual devices. In the future, conducting LCA on ICT, the research community needs to consider the limitations found in the studies conducted so far. It encompasses, among others, the need to address a broad spectrum of environmental impacts, including human and ecotoxicological impacts; modeling actual e-waste management, covering informal management when relevant; and considering user behavior in a realistic way, accounting for rebound and other indirect effects.

Place, publisher, year, edition, pages
Elsevier, 2014
Keyword
Life Cycle Assessment (LCA), Information and communication technology (ICT), Environmental impact, Social Life Cycle Assessment (SLCA), Social impact, Electronic devices
National Category
Other Environmental Engineering
Identifiers
urn:nbn:se:kth:diva-137192 (URN)10.1016/j.compind.2013.10.003 (DOI)000331682900001 ()2-s2.0-84888213904 (Scopus ID)
Funder
Swedish Research Council
Note

QC 20140221

Available from: 2013-12-11 Created: 2013-12-11 Last updated: 2017-12-06Bibliographically approved
2. Media content provided on different platforms –Environmental performance of online and printed versions of Alma Medianewspapers.
Open this publication in new window or tab >>Media content provided on different platforms –Environmental performance of online and printed versions of Alma Medianewspapers.
2014 (English)In: Journal of Print and Media Technology Research, ISSN 2223-8905, Vol. 3, no 1, 7-31 p.Article in journal (Refereed) Published
Keyword
Life Cycle Assessment (LCA), printed media, electronic media, content production, environmental impact
National Category
Other Environmental Engineering
Identifiers
urn:nbn:se:kth:diva-137196 (URN)
Note

QC 20150203

Available from: 2013-12-11 Created: 2013-12-11 Last updated: 2017-12-06Bibliographically approved
3. Environmental assessment of new media solutions: challenges experienced in case studies of Alma Media newspapers.
Open this publication in new window or tab >>Environmental assessment of new media solutions: challenges experienced in case studies of Alma Media newspapers.
Show others...
(English)Article in journal (Refereed) Submitted
Keyword
Life cycle assessment (LCA); newspaper; new media solutions; data; methodological choices; user behaviour; communication
National Category
Other Environmental Engineering
Identifiers
urn:nbn:se:kth:diva-137197 (URN)
Note

QC 2013

Available from: 2013-12-11 Created: 2013-12-11 Last updated: 2014-03-31Bibliographically approved

Open Access in DiVA

Lic.thesis(1312 kB)2886 downloads
File information
File name FULLTEXT02.pdfFile size 1312 kBChecksum SHA-512
3f55dd14e311f2690844b800273678ca9d14c3ba0b59ff4df89cf978e989d1298f3b3b4db2283c7d0311fa13ca13a5090840c16a3ce68743a25281591b9dec7a
Type fulltextMimetype application/pdf

Authority records BETA

Arushanyan, Yevgeniya

Search in DiVA

By author/editor
Arushanyan, Yevgeniya
By organisation
Centre for Sustainable Communications, CESCEnvironmental Strategies Research (fms)
Other Environmental Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 2887 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

isbn
urn-nbn

Altmetric score

isbn
urn-nbn
Total: 1047 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • 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