Deliverable W2.3 Recycling in Ontwerp
december 2013
LCA in productontwikkeling Deel 1
Auteurs: Erik Goselink (onderzoeker) Mart Holle (stagiair) Hanne Sitte (stagiaire) Met dank aan: Karin van Beurden (lector Product Design) Gerrit Bouwhuis (projectleider) Anton Luiken (Alcon Advies) Natascha van der Velden (TU Delft)
1
In het project Recycling in Ontwerp is onderzocht hoe mkb’ers en productontwerpers bij het ontwerpen vooraf al rekening kunnen houden met de inzet van gerecyclede materialen en de recycling van de gebruikte materialen. Hiermee willen de samenwerkende partners een boost geven aan recycling in Nederland. Samenwerkende partners Recycling in Ontwerp AKG Polymers, D’Andrea en Evers, Van Gansewinkel, Industrial Design Centre, Saxion
Kenniscentrum Design en Technologie, Syntens, Texperium, Technische Universiteit Delft, Windesheim.
Het onderzoeksproject Recycling in Ontwerp is financieel mede mogelijk gemaakt door Stichting Innovatie Alliantie.
LCA in productontwikkeling Deel 1
ISBN/EAN: -
Titel: Deliverable W2.3
Subtitel: LCA in productontwikkeling Deel 1
Auteurs: Erik Goselink, Mart Holle, Hanne Sitte Projectreferentie: Recycling in Ontwerp
Uitgever: Saxion Kenniscentrum Design en Technologie Verschijningsplaats: Enschede
Verschijningsdatum: 18-12-2013
Status document: v1.0
2
Samenvatting Aanleiding voor het onderzoek is dat ontwerpers vaak afwegingen moeten maken over welke materiaal- of proceskeuze ‘beter’ of ‘slechter’ voor het milieu is. Toepassing van een
levenscyclus analyse (LCA) kan hier antwoord op geven. Met een dergelijke analyse wordt de milieu-impact van een product of dienst, gedurende de hele levenscyclus, berekend. Nu
hergebruik en recycling steeds belangrijker worden moet goed worden gekeken hoe de LCA
wordt gebruikt bij ontwerp-, materiaal- en proceskeuzes. De levenscyclus is namelijk niet meer
lineair, maar een complex samenspel van diverse kringlopen. Doel van het onderzoek is om de ontwerper inzicht te geven in de toepasbaarheid van LCA in de werkpraktijk.
Er is begonnen met het inventariseren van beschikbare LCA-tools. Dit zijn softwareprogramma’s en databases die de uitvoering van een LCA ondersteunen. Er zijn ruim 100 tools gevonden.
Vervolgens is een scenario uitgewerkt, waarbij gebruik van verschillende LCA-tools is gemaakt. Om de tools op hun waarde te schatten is het belangrijk om voldoende kennis van de theorie
erachter te hebben. In gesprekken met experts en deskresearch is een keuzehulpmiddel voor LCA-tools gemaakt.
Dit rapport maakt ontwerpers bewust van de voordelen, maar ook de beperkingen van een LCA.
Het uitvoeren van een LCA helpt bij het afwegen van productalternatieven (relatieve afweging). Het geeft, ondanks de beperkingen van de LCA-systematiek, snel inzicht in de milieu impact van verschillende alternatieven.
3
Voorwoord Aanleiding voor dit onderzoek is dat ontwerpers vaak vragen hebben welke materiaal- of
proceskeuze ‘beter’ of ‘slechter’ is voor het milieu. Toepassing van een levenscyclus analyse
(LCA) kan hier een antwoord op geven. Met een dergelijke analyse wordt de milieu-impact van een product of dienst berekend, gedurende de hele levenscyclus. Er zijn echter vele wegen en
tools om een LCA uit te voeren. Daar komt bij dat levenscyclus analyses in eerste instantie zijn ontwikkeld om producten te analyseren van productie tot en met afdanken, zoals storten of
verbranden. Nu hergebruik en recycling steeds belangrijker worden, moet goed worden gekeken hoe de LCA wordt ingezet. De levenscyclus is namelijk niet meer lineair, maar een complex
samenspel van allerlei kringlopen. Doel van dit onderzoek is om de ontwerper inzicht te geven in de toepasbaarheid van LCA in de werkpraktijk.
Het onderzoek maakt deel uit van het project Recycling in Ontwerp (RiO). In Recycling in
Ontwerp werkt het Saxion Kenniscentrum Design en Technologie samen met Hogeschool
Windesheim, de Technische Universiteit Delft, Industrial Design Centre, diverse producenten, verwerkers en ontwerpers aan het: •
Onderzoeken op welke wijze het productontwerp de recyclebaarheid verbeteren.
•
Demonstreren dat recycling van kunststof of textiel niet per definitie leidt tot downcycling.
Het onderzoeksprogramma Recycling in ontwerp is opgezet langs vier lijnen.
1. Onderzoek naar het productontwerpproces en de vraag hoe rekening gehouden kan worden met het hergebruik van materiaalstromen.
2. Onderzoek naar het materiaaleigenschappen en de wijze waarop recyclaat ingezet kan worden als grondstof. 3. Onderzoek naar verwerking en toepassing van recyclaat in producten: de routing van afval -> grondstof -> product. 4. In de basis speelt ook de vraag naar maatschappelijke acceptatie van hergebruikte materialen, met name kunststoffen. Producenten durven het vaak niet aan om recyclaat in te zetten, omdat dit een andere productbeleving kan geven bij de consument. Het onderzoek naar het gebruik van LCA voor ontwerpers valt onder lijn 3 van het RiO -project.
Dit verslag heeft als doel om ontwerpers inzicht en feeling te geven met het onderwerp LCA. Dit is belangrijk om überhaupt een goede LCA uit te kunnen voeren. Vervolg op dit verslag (deel 2) is een analyse van een aantal LCA tools om ontwerpers te ondersteunen bij het maken van een keuze voor een geschikt LCA tool / software programma.
4
Inhoudsopgave Samenvatting ......................................................................................................................... 3 Voorwoord ............................................................................................................................. 4 Inhoudsopgave ....................................................................................................................... 5 Wat is Levenscyclus Analyse (LCA)? .......................................................................................... 6 Levenscyclus Analyse vs. snelle scan (Quick Scan of Fast Track) ............................................... 7 Hoe is een LCA opgebouwd? / Basiskennis / Handleiding ........................................................ 8 Wat kan ik er mee? Gebruikscenario’s. ................................................................................... 13 LCA en Recycling .................................................................................................................. 15 Case..................................................................................................................................... 17 Conclusies verslag deel 1 ...................................................................................................... 21 Bijlage 1: Analyse bureaustoel ............................................................................................... 22
5
Wat is Levenscyclus Analyse (LCA)? Elke levensfase van een product heeft in meer of mindere mate impact op het milieu. Denk
daarbij aan het delven van grondstoffen, transporteren van het product, energieverbruik tijdens het gebruik en uiteindelijk verbranding. Met behulp van een Levenscyclus Analyse wordt uitgerekend wat deze milieu impact is.
Het woord “rekenen” wekt de indruk dat het exacte wetenschap is. Hier moet echter een kanttekening bij worden geplaatst. Er wordt veelal gerekend met gemiddelden.
Kunststofleverancier X heeft immers andere machines en dus energieverbruik, dan
kunststofleverancier Y. De waarden uit de analyse geven dus vaak een goede schatting, maar geven niet exact weer, wat de milieu-impact is.
Door de impact zoals kg CO2 of kWh, te verdelen over de gebruiksduur in jaren van een product
ontstaat er inzicht in de milieubelasting van het product.
Stel, de milieubelasting van product A is 10 kg CO2 per jaar. Door deze waarde te vergelijken
met een alternatief (product B, 14 kg CO2 per jaar), kan een uitspraak worden gedaan “Product
A is beter voor het milieu dan product B.” Maar is dit ook zo?
Ten eerste zijn er meerdere broeikasgassen zoals methaan CH4 en Fluorkoolwaterstoffen
(CFK’s) van invloed op het milieu. Ten tweede zijn er veel meer milieu impacten dan uitstoot van broeikasgassen. Misschien bevat product A wel zeer veel toxische stoffen en wordt er bij de
processen veel water verbruikt. LCA is dus meer dan alleen CO2. Hoe maak je nou een goede
vergelijking?
Complexiteit van LCA
Materialen en processen bevatten op chemisch niveau veel verschillende stoffen. Deze stoffen
hebben op hun beurt weer op de een of andere manier invloed op het milieu. Er zijn een aantal milieu impactcategorieën omschreven, zoals uitstoot van broeikasgassen, verzuring,
chemicaliënverbruik, ionische straling, fijnstof vorming etc . Maar hoe weet je welke honderden
stoffen er allemaal in je product en processen zitten en hoeveel impact hebben ze op het milieu? Het goede nieuws is dat deze gegevens al voor zo’n 4000-5000 materialen en processen zijn
uitgezocht en verzameld in databases. Bekende databases zijn de Gabi database en de Ecoinvent database. Door de levenscyclus van een product, dus de gebruikte materialen en processen bij
de productie van materiaal, verwerking tot product, transport, gebruik en afdanking in een LCA programma te zetten, wordt met behulp van zo’n database de milieu impact uitgerekend. Wanneer je nu twee alternatieven met elkaar vergelijkt, kan het zijn dat alternatief A veel
broeikasgassen uitstoot, maar weinig fijnstof en alternatief B vice versa. Hoe bepaal je dan welk
6
alternatief ‘beter’ is? Met andere woorden, welke waarde (en dus weging) hecht je aan welke milieu impact?
In principe kan alleen objectief worden vastgesteld dat A beter is dan B, als A op alle
milieuthema’s het beste scoort. 1 In de praktijk echter zijn er weegfactoren opgesteld die helpen
bij het afwegen van deze milieuthema’s. Hierover later meer.
Levenscyclus Analyse vs. snelle scan (Quick Scan of Fast Track) Een uitgebreide levenscyclus analyse kost veel tijd (maanden/jaren). Met name wanneer nieuwe materialen en of processen worden geanalyseerd kost het veel tijd om de juiste data te
verzamelen. Een tijdsbesteding voor een LCA van maanden/jaren is niet realistisch tijdens het productontwikkelingsproces.
Als reactie hierop is de snelle scan in het leven geroepen. Deze maken gebruik van de
uitkomsten van reeds uitgevoerde onderzoeken. Doordat gebruik wordt gemaakt van data die
op wetenschappelijke wijze is verkregen, zijn de resultaten nog steeds betrouwbaar. Er wordt bij
deze snelle scans veelal gebruik gemaakt van single indicator scores, oftewel de milieu impact is omgerekend naar één getal. Nadeel is dat de transparantie vaak minder is, omdat niet
inzichtelijk is wat er allemaal achter dit ene getal zit en welke afwegingen er zijn gemaakt.
De snelle scan methode is door de tijdswinst uitermate geschikt om op ieder gewenst moment in het ontwerpproces in te zetten.
Gedurende het ontwerpproces worden de gegevens zoals afmetingen, gewicht en
transportafstanden steeds realistischer. Voor een verdergaand inzicht in de milieu-impact is een uitgebreide levenscyclus analyse in dat geval wel zinvol. Zie ook het hoofdstuk ‘Wat kan ik er mee? Gebruikscenario’s’ op pagina 13. Streamlined LCA / Gestroomlijnde LCA
De gestroomlijnde LCA 2 methode kan snel twee alternatieven vergelijken. Door slim gebruik te maken van de systeemgrenzen wordt alleen gekeken naar de verschillen tussen twee
alternatieven en de rest wordt buiten beschouwing gelaten. Immers, de rest is voor beide
alternatieven hetzelfde. Wanneer de verandering, verschil tussen de alternatieven, gevolgen heeft voor de gebruiksfase en of afdankingfase moeten deze ook in de LCA worden meegenomen.
Kortom: laat in de analyse weg wat in beide alternatieven hetzelfde is.
1 2
Over weging, Een inventarisatie van weegmethoden voor LCA, A. Sleeswijk e.a., april 2010
LCA A practical guide for students, designers and business managers, Joost G. Vogtländer,
2010. p.16
7
Voorbeeld: maak ik de behuizing van ABS of kurk? Wanneer de rest van de onderdelen en de
gebruiksduur hetzelfde zijn, vergelijk dan alleen ABS en kurk om een uitspraak te doen welke beter is. Neem in deze vergelijking zowel de productie als afdanking mee.
Hoe is een LCA opgebouwd? / Basiskennis / Handleiding In beginsel is de opbouw voor een LCA en Fasttrack LCA gelijk. Bij een Fasttrack LCA is er al veel uitgerekend, bij een LCA moet vaak nog veel data worden verzameld of gemeten. Voor de structuur en werkwijze om een LCA uit te voeren is een standaard, de ISO 14040-serie
opgesteld. Hieronder een korte uitleg van de te doorlopen fases.
1. Vaststelling van doel en reikwijdte (Engels: Goal and Scope) Allereerst moet worden vastgelegd wat het doel is van de LCA. Bijvoorbeeld twee
alternatieven vergelijken of op basis van een bestaand product aanbevelingen doen voor verbeteringen. Daarnaast is de reikwijdte (scope) zeer belangrijk. Een vrachtwagen die het product vervoert is ook ooit geproduceerd, en de machines die de vrachtwagen
maken ook, en de materialen om de machines te maken, enfin. Geef dus duidelijk de
systeemgrenzen aan, wat neem je wel mee en wat niet. Ook wordt hier de zogeheten
functionele eenheid bepaald. Het begrip 'functionele eenheid' geeft aan dat producten worden beoordeeld per hoeveelheid geleverde prestatie. Dus niet per hoeveelheid
product. Voorbeeld functionele eenheid: een zitplaats voor 15 jaar. Daarbij kan het zijn
dat één stoel 5 jaar meegaat en een alternatief 15 jaar. Wanneer dan sec de stoelen
worden vergeleken, dan wordt er aan voorbij gegaan dat er van de ene stoel 15/5= 3 moeten worden geproduceerd en afgedankt!
2. Inventarisatie (Engels: Life Cycle Inventory – LCI) In deze fase wordt een inventarisatie gemaakt van de gebruikte materialen en processen om het product te maken. Zo ontstaat een tabel met emissies (milieu-ingrepen). Data
van deze emissies per materiaal is beschikbaar in databases zoals EcoInvent en Gabi. Een praktisch boekje met data is “A quick reference quide to LCA Data and eco-based
materials selection - Joost G. Vogtländer, 2011, ISBN 90-6562-263-2”
3. Effectbeoordeling (Engels: Life Cycle Impact Assessment – LCIA)
Samenvoegen van milieu-ingrepen tot een beperkt aantal effectscores in het kader van
een aantal standaard effectcategorieën, die elke een bepaald milieuprobleem
vertegenwoordigen. Eventueel normaliseren (Europa, VS, …) en wegen (omrekenen naar één milieumaat).
(4.) Interpretatie (Engels: Interpretation)
Deze fase wordt niet altijd uitgevoerd. Hierin worden de aannames geëvalueerd, de
eindresultaten geanalyseerd en conclusies getrokken. Vervolgens worden aanbevelingen
gedaan om de LCA studie te verbeteren. Vaak wordt deze fase met een team van experts gedaan.
8
Belang van transparantie: Goal and Scope, LCI.
Een belangrijk aspect bij LCA analyses is transparantie. Laat duidelijk zien wat wel en wat niet in de berekening is meegenomen. Het kan namelijk best zijn dat twee analyses van hetzelfde
product andere uitkomsten geven, omdat er andere systeemgrenzen zijn gekozen of een andere
gebruiksduur. Het is voorstelbaar dat de milieu impact per jaar omlaag gaat, wanneer de
gebruiksduur in de berekening verlengd wordt. Wees dus eerlijk en transparant in de gemaakte keuzes. Een vuistregel is dat materialen en processen die minder dan 5% van het totaal
uitmaken, weggelaten mogen worden. Vermeld in zo’n geval dat en waarom iets is weggelaten. Voorbeeld: het op lengte zagen van buis kost energie, maar is op de totale milieu impact van een samengesteld product vaak te verwaarlozen. Omgang met transport 3: Goal and Scope, LCI.
Gedurende de levensduur van een product wordt het vaak getransporteerd. In het geval van een kunststof product: transport van olie naar een raffinaderij , naar een granulaatverwerker, naar een spuitgieter, naar een assemblagebedrijf, naar een winkel, naar een gebruiker, naar een afvalverwerker. De eco-kosten van een Europese vrachtwagen met container zijn 0,030
€/ton.km. Oftewel, voor 3 cent kan 1 kg bulkmateriaal, 1000 kilometer worden vervoerd. In hoeverre dit transport bijdraagt aan de totale impact hangt sterk samen met de gebruikte
materialen en dichtheid van het product. Wanneer de productie van een materiaal al een relatief hoge milieubelasting heeft (virgin kunststoffen, metalen), dan is het aandeel van het transport relatief klein of zelfs verwaarloosbaar. Bij hout (lage milieu impact), is dit aandeel aanzienlijk groter.
In databases (zoals EcoInvent) staan gegevens over de milieu impact van het produceren van 1
kg materiaal. Daar zit het transport de verwerker (binnen Europa) vaak al bij in verwerkt. Begin dus met transport te rekenen vanaf het productiebedrijf, niet de materiaalleverancier. Transport rekenen in kg of m3?: LCI
De data gaat er van uit dat de vrachtwagen maximaal is gevuld. Er kan maximaal 24000 kg of 75m3 in een vrachtwagen. Een product met een hoge dichtheid heeft als gevolg dat de
vrachtwagen al maximaal belast is, terwijl deze nog niet vol is. Daarom is er een omslagpunt
waarbij je niet in kilogram maar in volume moet gaan rekenen. Product > 320 kg/m3, transport berekenen in kilogram. Product < 320 kg/m3, transport berekenen in volume.
Voor de beeldvorming, een 40 inch LED-tv ligt rond de 115 kg/m3, een wijnglas rond de
310kg/m3 en een flink boek rond de 500 kg/m3.
3
LCA, A Practical guide for students, designers and business managers – Joost G. Vögtlander,
2010
9
Weeg methodes: LCIA
Om de impact te kunnen beoordelen en vergelijken zijn er verscheiden zogeheten methoden,
veelal ‘single indicators’ ontwikkeld. De naam geeft al aan, deze indicatoren rekenen de milieu impact om naar één getal/waarde. Voor het analyseren van een product moet bepaald worden
welke methode of single indicator gebruikt gaat worden. Er is geen goed of fout in deze, maar er zijn een aantal voor- en nadelen in bepaalde situaties. Hieronder worden een aantal
methodes besproken.
Tabel 1 Veelgebruikte LCIA methoden. De bovenste wordt het meest gebruikt etc.
Carbon Footprint (CO2 equivalenten)
Energieverbruik grote rol
Eco indicator 99 / Recipe
Analyseert veel milieu impacten
Cumulative Energy Demand (CED) totale
Energieverbruik en lokale aspecten
Eco-costs 2007
energieverbruik
Ecological Footprint (klimaatimpact en landgebruik)
Geschikt voor C2C
Vaak op leefstijl niveau
Carbon Footprint (CO2 equivalenten)
Wanneer het van te voren al duidelijk is dat energieverbruik een grote rol zal spelen, is de Carbon Footprint een goede keuze.
De Carbon Footprint is een overzichtelijke aanpak. De impact van 1kg CO2 wordt als
uitgangspunt genomen. Andere gassen worden met een factor omgerekend naar kg CO2
equivalent. Bijvoorbeeld: 1kg Methaan is 23 kg CO2 equivalent.
Nadeel is dat toxische stoffen niet worden meegenomen, zoals: fijnstof, zware metalen etc. Ook materiaaluitputting wordt niet meegenomen, wat belangrijk is bij Cradle to Cradle producten. Eco indicator 99 / Recipe
(menselijke gezondheid DALY, schade aan ecosystemen en
grondstofuitputting) (punten)
Voordeel is dat deze methode
veel milieuaspecten meeneemt, maar bij gebruik van alleen de eindwaarde (x punten) is niet terug te halen hoe deze is opgebouwd.
Beide systemen zijn schade
gebaseerd. Eco indicator 99 werd voorheen vaak gebruikt, Recipe is de opvolger van Eco 99. Recipe 4 is complexer dan Eco indicator, maar werkt volgens hetzelfde principe.
4
http://www.yourbuilding.org/Article/NewsDetail.aspx?p=83&id=1583 10
De resultaten uit de LCI analyse wordt vertaald naar milieu impacten, deze worden vertaald naar drie hoofdthema’s: menselijke gezondheid, ecosystemen, en grondstoffen. Deze worden
omgerekend naar een single score. De single score die er uitkomt is enigszins subjectief omdat er een weging in zit.
Voorbeeld: Landverbruik > lokaal effect op plantsoorten > schade aan ecosysteem > onderdeel van eindscore / single indicator. Eco-costs 2007 (€)
De Eco-costs methode is breed inzetbaar. Belangrijk om te vermelden is dat het geschikt is voor de analyse van Cradle2Cradle producten omdat materiaaluitputting wordt meegenomen.
Het systeem is gebaseerd op de kosten die moeten worden gemaakt om de schade/uitstoot
terug te brengen naar een acceptabel ofwel niet schadelijk niveau. Bijvoorbeeld: het kost 7,00 euro / kg om SOx equivalent terug te brengen naar een acceptabel niveau. 5 Het is een FastTrack methode conform de ISO standaarden.
5
http://en.wikipedia.org/wiki/Eco-costs 11
Cumulative Energy Demand (CED) totale energieverbruik (MJ-equivalent)
Als er een analyse wordt gedaan waarbij energieverbruik een grote rol speelt en lokale aspecten belangrijk zijn, dan is CED in combinatie met keurmerken een goede keuze.
Hierbij wordt gekeken naar het energieverbruik in de vorm van: 1. Niet hernieuwbaar, fossiel
2. Niet hernieuwbaar, nucleair 3. Hernieuwbaar, biomassa 4. Hernieuwbaar, wind, zon, aardwarmte 5. Hernieuwbaar, water Ecological Footprint (klimaatimpact en landgebruik)
De berekening hierachter is behoorlijk complex en niet erg inzichtelijk. Het wordt veelal
gebruikt om consumptiepatronen en leefstijlen te analyseren en dus niet op productniveau. Zo heeft het WWF een voetafdruktest 6. Een voorbeeld bij voedsel is de site van voetprintcooking.
7
De ecologische voetafdruk vertegenwoordigd hoeveel hectare biologisch productieve grond- en
wateroppervlakte een bepaalde bevolkingsgroep gebruikt om zijn consumptieniveau te kunnen
handhaven en zijn afvalproductie te kunnen verwerken. 8 Het uitgangspunt is dat elke
consumptie omgerekend kan worden in een oppervlakte die voor de productie ervan nodig is. Dat maakt het mogelijk om de milieu-impact van verschillend consumptiegedrag of van
verschillende bevolkingsgroepen met elkaar te vergelijken. Zo geeft het model een indicatie hoeveel aardplaneten er nodig zijn om aan een bepaald consumptieniveau te voldoen.
6 7 8
http://www.wnf.nl/voetafdruktest/ http://www.voetprintcooking.nl/
http://nl.wikipedia.org/wiki/Ecologische_voetafdruk 12
Wat kan ik er mee? Gebruikscenario’s. Een LCA helpt je om alternatieven af te wegen op basis van milieu impact. De milieu-impact van twee (of meer) alternatieven wordt berekend. Wat is het effect op de milieu-impact door een
ander materiaal te kiezen, een leverancier in de regio te kiezen, het energieverbruik in de
gebruiksfase te verlagen, te recyclen of verbranden, etc. Het maken van keuzes / afwegen van alternatieven komt steeds terug tijdens het ontwerpproces. Een (snelle scan) LCA kan dan ook op elk gewenst moment worden ingezet. Aan het begin van het ontwerpproces zijn er nog
minder gegevens bekend over het product dan naarmate je verder komt in het proces. Toch is
ook in de eerste fases nuttig om een analyse te maken. Hier volgen een aantal voorbeelden hoe een LCA ingezet kan worden per fase.
Figuur 1 presentatie Fast-Track LCA for Product Optimization, JC Buiter, Van Dijk 3DE
LCA tijdens de ideefase
Door in deze fase al met de levenscyclus bezig te zijn wordt je gedwongen na te denken over gebruiksduur, en afdanking. De data kan ook uitgangspunt zijn om bepaalde processen of materialen te kiezen met een lage impact. Nadeel is dat er veel aannames zijn. LCA tijdens de conceptfase
Tijdens deze fase is er meer informatie over het gebruik en de afmetingen. Kies ik voor een
porseleinen kopje wat afgewassen moet worden, of plastic wegwerpbekertjes? Verschillende scenario’s kunnen in kaart worden gebracht. LCA tijdens Detailleringfase
Kies ik voor een glasvezelversterkte composiet, of metaal? Ga ik het product verbranden met
13
energieterugwinning of recyclen? Kies ik een leverancier in de buurt, of een uit Azië? Nadeel is hier dat grote ingrijpende wijzigingen niet meer gemaakt kunnen worden. LCA van bestaand product
Door inzichtelijk te maken wat de milieubelasting op dit moment is en hoe deze verdeeld is,
kunnen aanbevelingen worden gedaan voor verbeteringen. Moet er worden gestuurd in minder energieverbruik in de gebruiksfase, speelt transport een grote rol, of zit de grootste belasting
in de materiaalproductie? Kortom, waar zit de grootste impact, en welke opties zijn er om deze
te verminderen. Informatie over gewicht, processen en transportafstanden zijn allemaal bekend en realistisch. Nog niet beschikbare informatie kan real-time worden gemeten. Nadeel van een bestaand product is de productieketen al helemaal ingericht en aanpassingen minder eenvoudig zijn door te voeren.
Er kan een (marketing)claim worden gedaan. Hiervoor wordt geadviseerd een expert in te zetten. Zoals in de figuur ook is te zien, moet hier een (uitgebreide) LCA worden gedaan. Om producten eerlijk te kunnen vergelijken met de concurrent, moeten ze op dezelfde manier zijn geanalyseerd.
14
LCA en Recycling Recycling kan worden toegepast op verschillende niveau´s: 1. Samengesteld product van virgin materiaal dat later (deels) gerecycled wordt en als grondstof beschikbaar komt. 2. Samengesteld product van recyclaat wat later verbrandt wordt. 3. Product uit een recyclaat uit een hele andere sector (bijv. Polyestervezels uit een afgedankte PET-fles – cascade benadering) De gedachte achter recycling is het besparen van grondstoffen, energie en natuurlijk kosten. De vraag is echter of er niet heel veel energie moet worden gestopt in het recyclen. Over het algemeen kan gesteld worden dat recyclaat minder milieubelastend is dan virgin/nieuw materiaal.
Voorbeeld: De carbon footprint van 1 kg virgin Aluminium is 12,23 kg CO2 equivalent, die van 1kg Aluminium markt mix (65% virgin en 35% recyclaat) is 8,43 kg CO2 equivalent.
9
Hoe komt dit terug in een LCA analyse? Recycling aan einde levenscyclus:
Wanneer een materiaal wordt gerecycled aan het einde van de levensduur (end of life scenario)
ontvang je een soort van bonus of negatieve score op de impact. Inzet van recyclaat als grondstof:
Als recyclaat wordt ingezet bij het maken van het product wat je analyseert, wordt niet de
impact van virgin materiaal ingevoerd maar van recyclaat. Deze data is niet altijd beschikbaar, in dat geval wordt het proces wat nodig is om het materiaal op te werken ingevuld (of een vergelijkbaar proces) ingevuld.
Levenscyclus analyse en Cradle to Cradle (C2C)
Met de opkomst van het Cradle to Cradle gedachtegoed is het interessant om te weten of LCA
bij C2C ingezet kan worden. Cradle to Cradle is gebaseerd op drie basisregels: afval = voedsel,
zon is de energiebron en respecteer diversiteit. C2C Producten worden eindeloos gerecycled (of ge-upcycled) in de technologische en of biologische kringloop. De huidige technologische
kringloop is echter veel ruimer opgezet, daar waar C2C veel meer lokaal is ingericht. Daarbij
hebben LCA en C2C een aantal tegenstrijdigheden, zo is C2C heel toekomstgericht (voldoende zonne-energie beschikbaar), waarbij LCA gebruik maakt van huidige data. Ook kijkt C2C heel
9
A quick reference guide to LCA Data and eco-based materials selection – Joost G. Vogtländer,
2011
15
sterk naar de positieve bijdrage / waarde van een product aan het milieu, waarbij LCA de nadruk legt op schade aan het milieu. 10
Over het algemeen kan worden gezegd dat LCA en C2C niet goed samengaan. Wel is het
mogelijk om een LCA te maken van een C2C product met de Eco-costs methode, omdat deze
uitslag aangeeft hoeveel euro je moet investeren om de schade te compenseren. De uitslag zegt niets over de mate van “Cradle to Cradle-heid” van het product. Welke materialen worden al gerecycled? Kunststoffen
In theorie kunnen alle thermoplasten worden gerecycled. In de praktijk zijn de meest
voorkomende thermoplasten (PET, LLDPE, LDPE, HDPE, PP, PS) 11 te verkrijgen als recyclaat, ook
wel regranulaat genoemd.
Ook ABS, PA, PVC en PC 12 zijn als recyclaat op de markt beschikbaar.
Figuur 2 Links: Afvalvolume Nederland uitgesplitst naar polymeer type Rechts: Overzicht gesorteerd door Nedvang (post consumer) 13
De kwaliteit van recyclaat is in grote mate afhankelijk van de beschikbare afvalstromen. Zo is er onderscheid in post-consumer en post-industrial afval, wat in de regel schoner en beter
gesorteerd is. Kleurgebruik is beperkt, maar zeker niet onmogelijk! Afhankelijk van de
beschikbare afvalstromen kunnen, vaak donkere, kleuren redelijk reproduceerbaar worden
gemaakt. Ook moet er rekening worden gehouden met eventuele additieven in de kunststoffen. 10
Position paper – Usability of Life Cycle Assessment for Cradle to Cradle purposes-, Anne-
Marie Bor e.a., December 2011 11
http://www.innoveermetpolymeer.nl/popup_recyclaat.asp (laatst geraadpleegd op 27-05-
2013) 12 13
http://www.mewaplastics.com/Recycling.html (laatst geraadpleegd op 27-05-2013)
Onderzoek kunststof afdankstromen in Nederland – L. Jetten e.a. (december 2011)
16
Textiel
Voor textiele materialen wordt zowel mechanische recycling (vervezeling) als chemische recycling (vooral PA6 en in mindere mate polyester) toegepast. De omvang van deze
recyclingstromen zijn nog relatief klein t.o.v. het gebruik van virgin materialen. Textiel wordt
voornamelijk hergebruikt (zonder bewerkingen). Afgedankte kleding wordt veelal als poetslap gebruikt/verscheurd. Ingezamelde kleding die niet meer kan worden gedragen wordt veelal
verwerkt tot vilt, dus een laagwaardiger product. Op dit moment wordt er een voorzichtige start gemaakt met gerecyclede katoengarens, aangevuld met virgin katoen. Andere materialen
•
Glas
•
Papier
•
Metaal:
o
aluminium wordt al veel gerecycled. Door de goede eigenschappen is er een mix van 65 % virgin en 35% aluminium recyclaat beschikbaar op de markt.
o
Ijzer / staal: een groot deel van de ingezamelde metalen (ook uit bijv autodemontage-bedrijven) wordt omgesmolten en opnieuw gebruikt
Case Wat is de milieuwinst door recyclaat te gebruiken i.p.v. virgin materiaal? Om te illustreren hoe een quick-scan LCA inzicht geeft bij het maken van keuzes wordt er een case behandeld.
Een ontwerper is een stoel aan het ontwerpen en heeft zijn concept staan. De opdrachtgever
vraagt om uit te zoeken wat de milieuwinst is door gebruik te maken van recyclaat voor de (PP) kunststof delen. Hij wil dus twee alternatieven vergelijken, een stoel van recyclaat en een stoel
van virgin materiaal. De onderdelen zijn al getekend in SolidWorks, waardoor de afmetingen en gewichten bekend zijn.
Gezien de aard van de vraag is het verstandig om een streamlined LCA toe te passen: Kijk alleen naar de verschillen, niet naar het hele product. Met andere woorden vergelijk alleen PP en recyclaat PP. Echter, om een uitspraak te kunnen doen wat de impact is op het totale / samengestelde product moet ook de LCA van het hele product worden gemaakt.
Begin met de aanleiding: twee alternatieven vergelijken, een stoel van virgin materiaal (stoel A) en een stoel met kunststof onderdelen van recyclaat (stoel B).
Beschrijf de functionele eenheid: een zitplaats geproduceerd en onderhouden voor 15 jaar. (NB er wordt uitgegaan dat er geen onderhoud / reparaties zijn gedurende de eerste 15 jaar).
17
Bepaal de systeemgrenzen: Upstream •
Productie van materiaal* 14
•
Transport van Materiaal*
•
Productie van onderdelen
Core •
Transport naar assemblagebedrijf (Utrecht, Nederland)
•
Assemblage (energie)
Downstream •
Transport naar de gebruiker
•
Transport naar afdanking
•
Afdanking van product
(Productieafval en verpakking zijn buiten beschouwing gelaten.)
Maak de LCI: welke materialen, processen worden gebruikt? De materialen en processen komen
uit het ontwerp (en SW model).
Nr
Naam onderdeel
Materiaal/Grondstof
Gewicht
Productietechniek
1
Rugdeel
PP (Polypropyleen)
0,865
Spuitgieten (China)
2
Bekleding
Textiel (polyester)
0,5
Weven, snijden, naaien
3
Rugkussen
PU schuim
0,649
Gieten (België)
4
Zitkussen
PU schuim
0,616
Gieten (België)
5
Zitdeel
PP (Polypropyleen)
0,814
Spuitgieten (China)
6
Onderstel
Staal 340,
2x
Rollen, zagen, buigen,
7
Schroeven /
Verzinkt staal
0,050
Inkoop (Nederland)
14
bevestigingsmateriaal
poedercoaten
(kg)
1,248
(India)
lassen, coaten (Tsjechië)
Transport van materiaal naar producent zit al in de data verwerkt 18
NB. Bij het alternatief zijn deel 1 en 5 van PP recyclaat, zelfde proces en gewicht. Geschatte transportafstanden. Maak gebruik van een routeplanner. Onderdelen naar Utrecht (voor assemblage) China
24.000 km (schatting, vrachtschip)
Tsjechië
1.150 km (schatting, vrachtwagen)
België India
174 km (google maps, Brussel <> Utrecht, vrachtwagen) 13.000 km (schatting, vrachtschip)
Product naar gebruiker
140 km (gemiddeld, vrachtwagen)
Product naar afvalverwerking
50 km (gemiddeld, vrachtwagen)
Assemblage is in elkaar schroeven (energie). 0,3 kWh (schatting)
LCIA: Kies een weegmethode en de tool die je hiervoor gebruikt. Het kiezen van een LCA tool
wordt in verslag 2 behandeld. In dit geval is gekozen voor een snelle scan met CO2 equivalenten
en ecokosten, omdat deze data vrij toegankelijk is.
Door alle materialen en processen nu in te vullen in een tool (dit kan Excel based zijn of een speciaal software rekenprogramma) wordt de totale milieubelasting berekend. Voorbeeld: Het rugdeel is 0,865 kg PP en spuitgegoten. Kies het materiaal, in dit geval PP uit de Idemat
database. Daarin staat hoeveel eco-kosten en CO2 equivalenten gemoeid gaan voor de productie van 1 kg PP.
LCI name in Idemat, Ecoinvent or CES
Idemat2012 PP
eco-costs (€) 1,054
Carbon footprint (kg CO2 equiv.) 1,973
De software rekent dit om naar 0,865 kg PP, respectievelijk 0,91 euro en 1,71 kg CO2 equiv. Zie
Bijlage 1: Analyse bureaustoel. Door alle materialen en processen bij elkaar op te tellen komt
men tot de totale milieu-impact van de stoel.
19
De verdeling van de milieubelasting per onderdeel is dan als volgt:
Eco-costs (in Euro) Zitting
Rugdeel
Rugkussen
Zitkussen
Bekleding
Onderstel
€ 7,03
1,93
€ 6,32
1,93
1,06 0,99
1,06
1,04
0,99
1,14
1,04
1,07
0,44 0,41
Stoel A (virgin materiaal)
Stoel B (gerecycled materiaal)
De totale impact van Stoel A is: eco-costs Carbon footprint (kg CO2 equiv.) (€) 7,03326724 18,538216
De totale impact van Stoel B is: eco-costs (€) Carbon footprint (kg CO2 equiv.) 6,32940659
17,8848622
De relatieve vermindering van de milieu-impact als gevolg van het vervangen van PP door rec-PP
is € 2,21 – 0,85 = 1,36, of te wel 62%. Wordt de totale stoel in beschouwing genomen dan is de
milieu-impact verminderd met 10%.
Conclusie is dat er een verbetering op treed. Een relatief groot aandeel van de milieu impact zit ook in het PU schuim en het textiel. Het loont dus om daar naar materiaalbesparing en of alternatieve materialen te zoeken.
Met deze conclusies en aanbevelingen kan met de opdrachtgever het gesprek aan worden
gegaan. Het effect van andere materiaal en proceskeuzes kan vervolgens in een nieuwe quickscan worden doorberekend.
20
Conclusies verslag deel 1 •
Onderscheid tussen QuickScan LCA en Full LCA. De QuickScan is voor ontwerpers het meest interessant;
•
Wees transparant, eerlijk en open in wat wel en niet wordt meegenomen;
•
Wees je bewust van de beperkingen van LCA (schattingen, gemiddelde waarden);
•
Wees je bewust van de beperkingen van de weegmethoden;
•
Bepaal vooraf het doel van je analyse;
•
Recycling van materiaal in de afdankingfase geeft een milieubonus (negatieve impactwaarde);
•
Voor inzet van recyclaat als grondstof kan bij gebrek aan data een (vergelijkbaar) proces worden ingevoerd om het materiaal ‘op te werken’ in plaats van het virgin materiaal zelf.
21
Bijlage 1: Analyse bureaustoel
22
23
