LCA Quickscan: koffiebekers voor eenmalig gebruik

Transcriptie

1 LCA Quickscan: koffiebekers voor eenmalig gebruik Partners for Innovation BV Siem Haffmans i.s.m. IVAM UvA BV Research and Consultancy on Sustainability Bart Krutwagen / Niels Jonkers 31 maart 2011

2 1. Achtergrond Elk bedrijf dat meer dan 500 plastic koffiebekers per week verbruikt, is sinds begin dit jaar verantwoordelijk voor het gescheiden inzamelen en recyclen ervan. Dat is een gevolg van de invoering van het landelijk afvalbeheerplan. Gemeenten kunnen sinds de invoering van dit plan bedrijven verplichten koffiebekers gescheiden in te zamelen en aan te bieden voor hergebruik. Verwacht wordt dat die verplichting nog even op zich zal laten wachten, maar ondernemers en instellingen met visie kunnen zich maar beter voorbereiden. Een goed inzamelplan opstellen en overstappen op recyclebare bekers zijn voor de hand liggende oplossingen. SITA is op zoek naar duurzame oplossingen voor afval. Zo heeft SITA gekeken naar de 3 miljard wegwerpbekers welke jaarlijks in Nederland gebruikt worden: op welke wijze kan de milieu-impact van deze wegwerpbekers verder geminimaliseerd worden? Samen met een ketenpartner heeft SITA een andere route uitgewerkt voor hergebruik van koffiebekers. In dit geval in de vorm van een papieren beker met een polylactide (PLA) coating, die na gebruik volledig gerecycled kan worden. Om te weten of deze optie milieuvoordelen biedt ten opzichte van bestaande systemen, zoals polystyreen (PS) en papier met polyetheen (PE) coating, is er een LCA Quickscan uitgevoerd door Partners for Innovation en IVAM Environmental Research. Partners for Innovation (PfI) geeft inhoudelijke adviezen op onder andere de gebieden: duurzame energie, klimaatbeleid, maatschappelijk verantwoord ondernemen, recycling en hergebruik, duurzame innovatie en eco-design. Ook ondersteunt PfI organisaties bij het opzetten, managen en uitvoeren van innovatieve duurzame projecten. Klanten van PfI zijn ondermeer: DAF trucks, Desso, Sara Lee/DE, Nederlands Verpakkingscentrum, NPSP, Haven Amsterdam, FME, etc. IVAM is een onderzoeks- en adviesbureau op het terrein van duurzaamheid, voortgekomen uit de Interfacultaire Vakgroep Milieukunde (IVAM) van de Universiteit van Amsterdam en de Chemiewinkel Amsterdam. Sinds 1993 maakt IVAM als zelfstandige instelling deel uit van UvA Holding BV. IVAM heeft al 20 jaar ervaring met methodiekontwikkeling en de uitvoering van LCA s, en heeft daarmee de expertise in huis om u via deze methodes inzicht te geven in de milieubelasting van uw product of proces. In dit rapport vindt u de resultaten van de LCA Quickscan van drie verschillende koffiebekers, met verschillende afvalverwerkingscenario s. De Quickscan is zoveel mogelijk uitgevoerd volgens ISO 14040, maar betreft hier een zogenaamde screening LCA of verkorte LCA. Dit houdt in dat op hoofdlijnen de milieuanalyse is uitgevoerd, maar op bepaalde punten vereenvoudigingen zijn toegepast. Deze vereenvoudigingen betreffen ondermeer: 1. Het gebruik van algemene gegevens over de keten, bijvoorbeeld uit LCA databases zoals bijvoorbeeld Ecoinvent. Hierdoor hoeft minder gebruikt te worden gemaakt van ketenspecifieke informatie. 2

3 2. Er geen review heeft plaatsgevonden. Een review is een beoordeling door een onafhankelijk onderzoeksinstituut die de toepassing van ISO op de LCA controleert. Het voordeel van de LCA Quickscan is dat op relatief eenvoudige wijze toch een goede milieubeoordeling kan plaatsvinden, welke ook kan worden gecommuniceerd naar derden. De beperking is dat bij deze communicatie expliciet vermeld moet worden dat het gaat om resultaten uit een LCA Quickscan en dat daarmee de resultaten als indicatief beschouwd moeten worden. 3

4 2. Uitgangspunten en aannames Eerste stap bij het uitvoeren van een LCA is het vaststellen van het doel en de reikwijdte. Hierbij worden de volgende zaken vastgelegd: functionele eenheid, scenario s en uitgangspunten betreffende afbakening en informatievergaring. Functionele eenheid In deze studie worden drie koffiebekers vergeleken voor eenmalig gebruik. De functionele eenheid wordt gedefinieerd als: het verstrekken (en bevatten) van 1000 eenheden drank, zoals: koffie of thee, uit een automaat. Hierbij wordt de gehele levenscyclus van de beker meegenomen: grondstoffen winning, productie, transport, gebruik en afvalverwerking. Het proces van de bereiding van de koffie of thee wordt in deze studie dus niet meegenomen. Scenario s In deze studie worden drie verschillende soorten koffiebekers vergeleken met verschillende afvalverwerkingscenario s. Koffiebekers Afvalverwerkingsroute 1a. Polystyreen Verbranden met energieterugwinning in een afvalverbrandingsinstallatie (AVI) 1b. Polystyreen Recycling, hergebruik materiaal in o.a. tuinbouw trays 2a. Karton / PE coating Verbranden met energieterugwinning (AVI) 3a. Karton / PLA coating Verbranden met energieterugwinning (AVI) 3b. Karton / PLA coating Vergisten en/of Composteren (toekomstscenario, is op dit moment operationeel niet haalbaar) 3c. Karton / PLA coating Recycling met overige oud papier/kartonstroom (via speciaal ontwikkeld recycling proces), geen recycling van PLA Polystyreen beker Karton met PE-coating Karton met PLA-coating Figuur 1: Verschillende eenmalige koffiebekers 4

5 Systeemgrens De systeemgrenzen van deze LCA Quickscan lopen vanaf de winning van grondstoffen, productie van de bekers, het gebruik tot en met de afvalverwerking, inclusief recycling tot secundaire grondstoffen. Voor het transport tussen de verschillende fasen zijn aannames gedaan die in de bijlage zijn onderbouwd. Figuur 2: Systeemgrens Informatievergaring Data over de samenstelling van de bekers en de typen afvalverwerking zijn verkregen bij de opdrachtgever. Overige data aangaande emissies en energieverbruik tijdens de productie-, transport- en afvalverwerkingsprocessen zijn uit de internationale LCA-database Ecoinvent gehaald. De gegevens uit deze database zijn gebaseerd op West-Europese gemiddelde waarden. 5

6 3. Inventarisatie Op basis van de vastgestelde scenario s zijn er processchema s gemaakt en zijn de bijbehorende milieu-ingrepen bepaald. Hierbij is de gehele levenscyclus in beschouwing genomen: productie, logistieke processen en afvalverwerking/recycling. Alle aannames, zoals transportafstanden en de toerekening van gerecycled materialen zijn duidelijk vastgelegd (zie ook de bijlage: Overzicht gegevens inventarisatie). 3.1 Polystyreen bekers Productie Polystyreen bekers hebben meestal een vulvolume van 180 ml. Het gewicht van PS automaat bekers loopt uiteen van 3,8 tot 4,5 gram. In deze studie wordt een gewicht van 4,0 gram gebruikt. De witte bekers bevatten ca. 1-2% kleurstof (titaanoxide). Het Polystyreen dat wordt toegepast is voor 60% General Purpose Polystyreen (GPPS) en 40% High Impact Polystyreen (HIPS). De productie van de bekers gebeurt door het extruderen van folie en thermoforming van bekers uit de folie. Bij het productieproces ontstaat per kg bekers ongeveer 0,54 kg afval dat volledig intern gerecycled wordt. Polystyreen granulaat en Polystyreen bekers worden wereldwijd op veel verschillende plaatsen geproduceerd. In deze studie is een gemiddelde transportafstand van bekerproducent naar de haven van Rotterdam aangehouden van km en van de haven naar de groothandel van 150 km. Afvalverwerking 1a Verbranden met energieterugwinning Polystyreen bekers die via het restafval worden afgevoerd zullen in Nederland verwerkt worden in de Afvalverbrandingsinstallatie (AVI). Hierbij wordt een deel van de energieinhoud van de bekers teruggewonnen. 1b Recycling Na gebruik gaan de polystyreen bekers in een verzamelzak of in een kartonnen doos. De zakken en/of dozen met gebruikte polystyreen bekers worden met een bestelwagen bij de bedrijven opgehaald en naar een opslaglocatie gebracht en in containers opgeslagen. Vandaar worden ze naar een verwerker gebracht die de dozen verwijdert en de bekers tot balen perst. Deze balen worden per vrachtwagen naar een kunststof recycling bedrijf gebracht. Het recycling bedrijf verwerkt de bekers samen met ander PS afval, zoals planten trays. Er wordt voor de verwerking een nat proces toegepast. Door een gesloten watersysteem is het waterverbruik beperkt. Voor zowel PS beker recycling als recycling van de kartonnen beker is aangenomen dat 80% van het materiaal daadwerkelijk primair materiaal vervangt en de overige 20% als restfractie wordt verbrand. Hiervoor is gekozen om verliezen tijdens recycling en inzameling van het materiaal in beeld te brengen. 6

7 3.2 Kartonnen bekers met PE coating Productie Kartonnen bekers worden gemaakt uit twee stukken karton: de bodem en de wand, die waterdicht aan elkaar geseald worden. Kartonnen bekers met PE coating wegen gemiddeld 5,0 gram. Het karton is aan een kant of aan beide kanten gecoat met een dunne laag Polyetheen (PE). De verhouding karton/pe is gemiddeld ongeveer 17:1 (5,9% PE) voor eenzijdig gecoat karton. Voor het karton is in deze studie aangenomen dat er Liquid Packaging Board (LPB) gebruikt wordt, zoals dit ook voor drankkartons wordt toegepast. Bij de verwerking van het karton ontstaat een snijverlies van ongeveer 27%. Kartonnen bekers met PE worden wereldwijd op veel verschillende plaatsen geproduceerd. In deze studie is een gemiddelde transportafstand van bekerproducent naar de haven van Rotterdam aangehouden van km en van de haven naar de groothandel van 150 km. Afvalverwerking 2a Verbranden met energieterugwinning Kartonnen bekers met PE coating gaan tot nu toe meestal naar de afvalverbranding (AVI). Recycling is in de praktijk erg lastig omdat de PE coating van het papier gescheiden moet worden en dit lukt niet in het gangbare papier recycling proces. 3.3 Kartonnen bekers met PLA coating Productie Kartonnen bekers met PLA coating wegen 6,2 gram en ze hebben een biologisch afbreekbare coating van Polylactide (PLA). PLA wordt onder de merknaam Ingeo, geproduceerd door NatureWorks LLC. De dikte van het karton is 230 gram/m 2 en de coating 30 gram/m 2. Voor het karton is in deze studie aangenomen dat er Liquid Packaging Board (LPB) gebruikt wordt, zoals dit ook voor drankkartons wordt toegepast. Er worden FSC gecertificeerde virgin papiervezels gebruikt. Er is inmiddels ook een dunnere beker leverbaar van 210 gram/m 2 met een coating van 30 gram/m 2. Het gewicht hiervan is 5,7 gram. Kartonnen bekers met PLA worden wereldwijd op veel verschillende plaatsen geproduceerd. In deze studie is een gemiddelde transportafstand van bekerproducent naar de haven van Rotterdam aangehouden van km en van de haven naar de groothandel van 150 km. Afvalverwerking Kartonnen bekers met PLA coating kunnen worden verbrand (AVI), vergist en/of gecomposteerd of via een speciaal papier recyclingproces worden verwerkt tot karton of papier. 3a Verbranden met energieterugwinning Kartonnen bekers met PLA coating kunnen via het restafval worden verbrand in de AVI waarbij energie wordt teruggewonnen. 3b Vergisten en/of Composteren Vergisten en composteren is technisch mogelijk, maar op dit moment in Nederland nog niet goed haalbaar. Dit heeft te maken met de relatief lange doorlooptijd van de compostering van deze producten. Hierdoor komen deze producten alsnog in de verbranding terecht. Dit afvalverwerkingscenario is om deze reden niet verder doorgerekend. 7

8 3c Recycling In deze studie is aangenomen dat kartonnen bekers met PLA coating met de oudpapier stroom worden ingezameld en verwerkt. In een speciaal ontwikkeld proces van papier recycling en verpulpen wordt de coating van het papier geweekt. Het papier kan vrijwel volledig worden gerecycled. Voor zowel papier recycling als recycling van de PS beker is aangenomen dat 80% van het materiaal daadwerkelijk primair materiaal vervangt en de overige 20% als restfractie wordt verbrand. Hiervoor is gekozen om verliezen tijdens recycling en inzameling van het materiaal in beeld te brengen. De PLA coating zal deels in het papier worden opgenomen, of het komt in de reststroom die wordt verwerkt als brandstof bij de papierproductie. Hier is aangenomen dat alle PLA als reststroom wordt verbrand. 8

9 4. LCA berekening De laatste stap van de LCA Quickscan is het omrekenen van de geïnventariseerde gegevens voor de 3 bekers en 5 afvalverwerkingscenario s naar milieu-effecten. De data zijn in de LCA-software (SimaPro 7.1) ingevoerd, waarmee de emissies en grondstoffen- en energieverbruik worden gekoppeld aan een serie milieu-impactcategorieën. Deze categorieën bestaan uit onder meer klimaatverandering, aquatische ecotoxiciteit, humane toxiciteit, aantasting ozonlaag, verzuring en uitputting van fossiele grondstoffen. De in deze studie gebruikte rekenmethode is recentelijk in opdracht van het Ministerie van VROM ontwikkeld en is genaamd ReCiPe. Met deze methode worden de scores voor de in totaal 16 verschillende milieu-impactcategorieën vervolgens met een gestandaardiseerde weegmethode opgeteld tot één totale eindscore voor de milieuprestatie (uitgedrukt in ReCiPe-punten). Er is tevens een gevoeligheidsanalyse uitgevoerd om de invloed op het eindresultaat van verschillende aannames duidelijk te maken. 4.1 Resultaten LCA berekening De drie bekers en vijf scenario s zijn doorgerekend, waarbij de resultaten zijn samengevat in onderstaande figuur. 2,5 2 ReCiPe impact Pt 1,5 1 0,5 0 PS avi PS recycle K/PE avi K/PLA avi K/PLA recycl Climate change Human Health Climate change Ecosystems Ozone depletion particulate matter formation agricultural land occupation fossil depletion human toxicity terrestrial ecotoxicity urban land occupation others Figuur 3: Milieuscores van de 5 doorgerekende scenario s, uitgedrukt in ReCiPe-punten. 9

10 In de scenario s waarin polystyreen wordt de milieu-impact hoofdzakelijk veroorzaakt door klimaatverandering en uitputting van fossiele grondstoffen. Bij de kartonnen bekers domineert de score voor landgebruik, agrarisch, vanwege het grotere landoppervlak dat nodig is voor de productie van grondstoffen (bos voor karton en akkerland voor PLA). De totaalscores voor de scenario s met verbranding in de AVI scoren duidelijk hoger dan de scenario s waarin wordt gerecycled. Tussen de scenario s PS met recycling en karton/pla met recycling is het verschil klein: 7%. In onderstaande figuur is de verdeling van de milieu-effecten per levenscyclusfase aangegeven. De productiefase levert de grootste milieubelasting op, terwijl het transport relatief weinig bijdraagt. Het recyclen van bekers levert zowel voor PS bekers als karton/pla bekers een grote milieuwinst op, doordat er primaire grondstoffen worden bespaard. 3 2,5 2 1,5 1 ReCiPe impact Pt 0,5 0-0,5-1 -1,5-2 PS avi PS recycle K/PE avi K/PLA avi K/PLA recycl productie transport naar klant transport inzameling recyclen verbranden Figuur 4: Overzicht milieu-effecten per levenscyclusfase van de 5 scenario s, uitgedrukt in ReCiPepunten. Een positief getal is milieubelasting, een negatief getal is milieuwinst. De kleuren geven de verschillende fasen in de levenscyclus aan. 10

11 4.2 Conclusies Het recyclen van koffiebekers heeft een duidelijk voordeel boven het verbranden met energieterugwinning in een moderne AVI. Kartonnen bekers met PLA coating die worden gerecycled via een speciaal ontwikkeld proces van papierrecycling, hebben volgens deze LCA Quickscan een iets lagere milieubelasting dan PS bekers die worden gerecycled via een apart recycling systeem. De verschillen zijn echter klein (7%) en voor beide systemen zijn nog verdere verbeteringen mogelijk. Omdat het hier een verkorte LCA betreft, kan er geen definitief uitsluitsel worden gegeven welke van de bekers en afvalscenarios beter scoort. Wel kan gesteld worden dat kartonnen bekers met PLA coating, die met het overige papier en karton afval gerecycled worden, een goed alternatief zijn voor Polystyreen bekers, die via een apart systeem gerecycled worden. 11

12 4.3 Gevoeligheidsanalyses Om inzicht te geven in hoe de milieuprestatie van de karton/pla beker kan worden verbeterd, zijn enkele gevoeligheidsanalyses uitgevoerd. Daarbij is gekeken naar wat het verbeter potentieel is indien de beker met minder materiaal kan worden gemaakt. Ook is gekeken naar de milieuverbetering indien het PLA van suikers uit agrarisch afval wordt gemaakt i.p.v. uit maïs. Het is nu al mogelijk om de karton/pla beker te produceren van 210 g/m 2 karton ipv. 230 g/m 2. In figuur 5 is deze beide varianten met elkaar vergeleken. Tevens is in figuur 5 aangegeven wat de milieu-impact zou zijn indien de karton/pla beker met gelijke materiaalhoeveelheden als de karton/pe beker zou kunnen worden geproduceerd. Het is niet ondenkbaar dat deze variant, door de verdere ontwikkeling van de karton/pla beker, in de toekomst te produceren is. 1,000 ReCiPe impact Pt 0,900 0,800 0,700 0,600 0,500 0,400 0,300 0,923 0,868 0,685 impact 0,200 0,100 0,000 KPLA (6,2 g) huidige beker KPLA (5,7 g) KPLA (5 g) gelijk karton 210gr/m2 aan KPE ipv 230gr/m2 Figuur 5: Gevoeligheidsanalyse voor lager materiaalgebruik (SimaPro, volgens ReCiPe Methode) In figuur 5 is duidelijk zichtbaar dat het verlagen van het materiaalgebruik zinvol is. Het verminderen van het karton gebruik door van 230g/m 2 naar 210 g/m 2 over te stappen levert ongeveer 6% milieuwinst op. Indien de hoeveelheid kunststof en karton van de karton/pla beker (nu 6,2 gram) gelijk zou kunnen zijn aan die van de huidige karton/pe beker (5 gram), zou de milieuwinst zelfs 26% zijn. In figuur 6 zijn de resultaten vergeleken van de milieu-impact tussen een kartonnen beker met PLA uit maïs (huidige productiemethode) en een uit karton met PLA op basis van agrarisch afval. Bij het gebruik van agrarisch afval als grondstof is de grondstofproductie niet toegerekend aan de PLA (omdat deze milieu-impact al aan het hoofdproduct, het geproduceerde gewas, toegeschreven wordt). De resultaten geven aan dat met deze overstap ongeveer 5% milieuwinst is te behalen. 12

13 ReCiPe impact Pt 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 0,923 KPLA huidig 0,878 KPLA uit afval ipv. Mais impact Figuur 6: Gevoeligheidsanalyse afval ipv. mais als grondstof voor PLA (SimaPro, volgens ReCiPe Methode) Aanbevelingen: Kartonnen bekers met PLA coating kunnen verder geoptimaliseerd worden in de productiefase. In vergelijking met de kartonnen bekers met PE coating zijn de kartonnen bekers met PLA coating nogal zwaar uitgevoerd. Het karton kan dunner worden en ook de coating is nog relatief dik vergeleken met kartonnen bekers met een PE coating. Hier is nog een milieuwinst van ca. 26% mogelijk. Door het vervangen van PLA uit maïs (huidige productiemethode) door PLA op basis van agrarisch afval, is nog ongeveer 5% extra milieuwinst te behalen. SITA heeft als idee meegegeven dat de bekers bedrukt kunnen worden met een kader waar mensen hun naam kunnen opschrijven en hun favoriete bestelling kunnen aanvinken. Op deze manier wordt het hergebruik gestimuleerd en kan een extra milieuwinst behaald worden. Bij een zeer voorzichtige schatting, waarbij 1 op de 10 bekers opnieuw gebruikt wordt, levert dit al een extra besparing van 10% op. De verwachting is dat deze extra milieuwinst kan oplopen tot wel 50% extra besparing. 13

14

15

16