Rapport
Dieses Dokument ist Teil der Anfrage „Bachelorthesis Plastic Tax Environmental Politics“
Ref.Ref. Ares(2021)4534463 - 13/07/2021 Ares(2018)2019372 - 16/04/2018 Life Cycle Assessment of grocery carrier bags Environmental Project no. 1985 February 2018
Publisher: The Danish Environmental Protection Agency Editors: Valentina Bisinella, Paola Federica Albizzati, Thomas Fruergaard Astrup, Anders Damgaard The Danish Environmental Protection Agency publishes reports and papers about research and development projects within the environmental sector, financed by the Agency. The contents of this publication do not necessarily represent the official views of the Danish Environmental Protection Agency. By publishing this report, the Danish Environmental Protection Agency expresses that the content represents an important contribution to the related discourse on Danish environmental policy. Sources must be acknowledged. 2 The Danish Environmental Protection Agency / LCA of grocery carrier bags
Contents Contents 3 Executive summary – Dansk 5 Executive summary - English 13 Preface 20 List of Abbreviations 21 Key definitions 22 1. Introduction and objectives 23 1.1 Background 23 1.2 Aim of the study 23 2. Carrier bags 25 2.1 Carrier bag types 25 2.2 Carrier bags available in Denmark 28 3. LCA Methodology 31 3.1 LCA goal definition 31 3.2 Functional unit 31 3.2.1 Reference flow 33 3.3 System boundaries 34 3.4 Modelling approach and allocation of multi-functionality 34 3.5 Modelling of primary reuse 35 3.6 Modelling of secondary reuse 35 3.7 Modelling tools 37 3.8 LCIA methodology and types of impacts 38 3.9 Data requirements 38 3.9.1 Production and distribution 38 3.9.2 End-of-life 40 3.10 Assumptions 41 3.10.1 Assumptions on missing data 42 3.11 Data quality assessment 44 3.11.1 Critical assumptions 45 3.12 Cut-offs 45 3.13 Limitations 45 3.14 Life Cycle Interpretation 46 3.15 Critical review 47 3.16 Format of the report 47 4. Scenarios 48 4.1 Carrier bag alternatives 48 4.2 End-of-life scenarios 50 4.2.1 Incineration: EOL1 50 4.2.2 Recycling of material: EOL2 50 4.2.3 Reuse as waste bin bag: EOL3 51 The Danish Environmental Protection Agency / LCA of grocery carrier bags 3
4.3 Carrier bag scenarios 52 4.3.1 LDPE carrier bags: LDPEavg, LDPEs, LDPEh, LDPErec 52 4.3.2 PP carrier bags: PP, PPwov 52 4.3.3 Recycled PET carrier bags: PETrec 52 4.3.4 Polyester carrier bags: PETpol 52 4.3.5 Starch-complexed biopolymer bags: BP 53 4.3.6 Paper bags: PAP, PAPb 53 4.3.7 Cotton bags: COTorg, COT 53 4.3.8 Composite bags: COM 53 4.3.9 LDPE waste bin bag 53 5. Life Cycle Impact Assessment 54 5.1 Results for each carrier bag 54 5.1.1 LDPE bags: LDPEavg, LDPEs, LDPEh, LDPErec, W 58 5.1.2 PP bags: PP, PPwov 61 5.1.3 Recycled PET carrier bags: PETrec 62 5.1.4 Polyester bags: PETpol 65 5.1.5 Comparison of fossil plastic carrier bags 65 5.1.6 Biopolymer bags: BP 66 5.1.7 Paper bags: PAP, PAPb 68 5.1.8 Cotton and composite bags: COTorg, COT, COM 69 5.2 Overview 72 6. Discussion 74 6.1 Identification of the best disposal option for each carrier bag 74 6.2 Which carrier bag provides the lowest environmental impact to fulfil the function? 76 6.3 How many times should a carrier bag be reused? 79 6.4 Influence on data and assumptions on the results 81 7. Sensitivity analysis: critical assumptions 84 7.1 Choice of reference flow: rounding 84 7.2 Secondary reuse as a waste bin bag allowed only for LDPE carriers 86 7.3 Recycled LDPE 88 7.4 Final remarks on sensitivity analysis 89 7.4.1 Carrier bag design 90 8. Conclusions 92 9. References 94 Appendix A. Life Cycle Inventories (LCIs) 96 Appendix B. Marginal technologies 108 Appendix B.1 Marginal energy technologies 109 Appendix B.2 Marginal materials 111 Appendix C. Additional results 114 Appendix D. Critical review 128 4 The Danish Environmental Protection Agency / LCA of grocery carrier bags
Executive summary – Dansk Konceptuel ramme Dette studie giver en livscyklusvurdering af produktion, brug og bortskaffelse ("vugge til grav") af indkøbsposer tilgængelige i danske supermarkeder i 2017. Undersøgelsen blev udført af DTU Miljø i perioden oktober - december 2017. I øjeblikket tilbyder danske supermarkeder kunderne flere indkøbsposer i forskellige materialer (såsom genanvendeligt og ikke-genanvendeligt plast, papir og bomuld) designet til at skulle bruges flere gange inden bortskaffelse. Grundet miljøpåvirkninger fra deres fremstilling, skal disse flerbrugsposer optimalt genbruges et vist antal gange for at kompensere for miljøpåvirk- ningerne, hvor antallet afhænger af materialet og design. Studiet blev bestilt af Miljøstyrelsen med det formål at identificere indkøbsposen med den bedste miljøpræstation, til brug i danske supermarkeder. Studiet har til formål at identificere et anbefalet antal genbrug af hver indkøbspose baseret på indkøbsposernes miljøpåvirkninger under hele livscyklus. Studie tog højde for, at genbrug af indkøbsposerne kan forekomme både som primær genbrug (hvor indkøbsposen genbruges til samme funktion, som den blev produceret, dvs. for at transportere dagligvarer fra supermarked til hjem) eller som erstatning af en skraldepose i affaldsbeholdere (sekundær genbrug). De følgende indkøbsposer blev undersøgt: Lavdensitets polyethylen (LDPE), 4 typer; en LDPE indkøbspose med gennemsnitlige vær- dier, en LDPE indkøbspose med blødt håndtag, an LDPE indkøbspose med fast håndtag og en LDPE indkøbspose af genanvendt LDPE Polypropylen (PP), 2 typer: ikke-vævet og vævet; Genanvendt polyethylenterephthalat (PET); Polyester (af primære PET-polymerer); Stivelse-kompleksbundet biopolymer; Papir, 2 typer: ubleget og bleget; Bomuld, 2 typer: økologisk og konventionel; Komposit materiale (jute, PP, bomuld). En undersøgelse foretaget af DTU Miljø viste, at LDPE-poser er tilgængelige for køb i alle danske supermarkeder, mens andre typer af indkøbsposer tilbydes som alternativer. Derfor blev de gennemsnitlige egenskaber ved en LDPE indkøbspose brugt som referencepose i studiet. Rapporten omhandler kun indkøbsposer til rådighed i danske supermarkeder i 2017, og omfatter ikke andre typer af poser. Rapporten fokuserer på de miljøpåvirkninger, der er forbundet med indkøbsposerne, og tager ikke stilling til hvad indførelsen af skatter, kunders holdninger eller adfærdsmæssige ændringer ville kunne have for studiet. Miljøeffekten af, at poserne smides som henkastet affald i naturen blev antaget som ubetydelige for danske for- hold og blev derfor ikke inkluderet i modellen. Undersøgelsen blev kun udført for materialety- per og poser, der allerede var på markedet. Dette betyder ikke, at andre mere optimale kom- binationer af materialevalg og posedesign ikke kunne være relevante for fremtidig posepro- duktion (volumen, genanvendt materiale, bæreevne osv.) Metodisk ramme Miljøvurderingen blev udført via livscyklusvurdering (LCA), som er en standardiseret metode, der tager højde for de potentielle miljøpåvirkninger forbundet med de ressourcer, der er nød- vendige for at producere, bruge og bortskaffe produktet der evalueres samt mulige emissioner der kan opstå under produktion og bortskaffelse. Når materiale- og energiressourcer genvin- des, krediteres systemet med potentielt undgåede emissioner fra primær produktion af de samme ressourcer. For at sammenligne indkøbsposerne tog vi højde for, hvor mange af de The Danish Environmental Protection Agency / LCA of grocery carrier bags 5
forskellige poser der var nødvendige for at kunne opfylde den funktion, der bliver leveret af en LDPE indkøbspose med gennemsnitlige egenskaber, som i studies fastsattes til: "Transportere indkøb med et gennemsnitligt volumen på 22 liter og en gennemsnitlig vægt på 12 kg fra et dansk supermarked til hjemmet i 2017 med en (nyindkøbt) ind- købspose. Indkøbsposen er produceret i Europa og distribueret til Danske supermarke- der. Efter brug, indsamles og behandles indkøbsposen i det danske affaldshåndte- ringssystem" Som vist i Tabel I var to poser nødvendige for at opfylde funktionen i tilfælde af simple LDPE, recirkulerede LDPE-, biopolymer-, papir- og økologiske bomuldsposer. For disse poser, var enten den krævede volumen eller vægtkapacitet ikke opfyldt. Poser af økologisk og konventi- onelt produceret bomuld blev modelleret hver for sig, for at kunne sammenligne forskellene i resultater for de to materialetyper, da økologisk bomuld har et lavere produktions udbytte end konventionelt produceret bomuld (Forster et al., 2013). Tabel I viser, at for økologisk bomuld skal der bruges to indkøbsposer, da volumen af den økologiske bomuldspose ikke var lige så stort som volumen for reference posen af LDPE. Tabel I. Forskellige indkøbsposer vurderet i denne LCA og det antal poser der kræves for at opfylde funktionaliteten leveret af en LDPE indkøbspose med gennemsnitlige egenskaber. Reference flow Indkøbspose materiale Indkøbspose type (antal poser der er nødvendige) Plast LDPE (gennemsnit) 1 (reference pose) Plast LDPE simpel 2 Plast LDPE fast håndtag 1 Plast LDPE genanvendt 2 Plast PP ikke-vævet 1 Plast PP vævet 1 Plast PET genanvendt 1 Plast Polyester 1 Bioplast Biopolymer 2 Papir Papir, ubleget 2 Papir Papir, bleget 2 Tekstil Bomuld økologisk 2 Tekstil Bomuld konventionelt 1 Komposit Jute, PP, bomuld 1 Miljøvurderingen blev for hver indkøbspose udført for forskellige bortskaffelsesmuligheder: forbrænding (EOL1); genanvendelse (EOL2); og genbrug som skraldepose inden forbrænding (EOL3). For alle indkøbsposer blev der taget højde for miljøpåvirkningen af produktion (anta- ges at produceres i Europa), emballage ved fremsendelse til butik, transport til Danmark samt brug og bortskaffelse (som kunne forekomme i Danmark eller i Europa). Den generelle struktur af de inkluderede scenarier, og processer der tages i betragtning, er vist i Figur I. Miljøvurderingen blev udført for en række anbefalede miljøpåvirkninger (Europa- Kommissionen, 2010): klimaforandringer; ozonnedbrydning; human toksicitet (kræft og ikke- kræftvirkninger); fotokemisk ozondannelse; ioniserende stråling; partikelforurening; terrestrisk forsuring; terrestrisk eutrofiering; marin eutrofiering; ferskvands eutrofiering; økosystems toksi- citet; ressourceforbrug fossilt og abiotisk; samt brug af vandressourcer. 6 The Danish Environmental Protection Agency / LCA of grocery carrier bags
For hver indkøbspose blev beregnet det antal genbrug der var nødvendigt for at tilsvare refe- renceposen af LDPE. Dette blev gjort per indkøbspose, livscyklus og påvirkningskategori un- der forudsætning af, at X gange genbrug af en indkøbspose erstatter en tilsvarende anvendel- se X gange af referenceposen, dvs. for hver gang en pose genbruges undgås den fulde livs- cyklus af referenceposen. Et grafisk eksempel for primært genbrug er vist i Figur II. Ved at 1 tage udgangspunkt i vugge-til-grav LCA-resultatet for alternativ indkøbspose A som LCIA A og vugge- til- grav LCA-resultatet for den gennemsnitlige LDPE indkøbspose som LCIALDPE, blev antallet af genbrugsgange x beregnet som følger: LCIAA LCIALDPE x LCIALDPE LCA-studiet er baseret på offentligt tilgængelige livscyklusdata (LCI) og data fra eksisterende studier af indkøbsposer. I udførelsen af studiet var der nogle databegrænsninger og antagel- ser, for eksempel med hensyn til valget af referencepose, modellering af materialeproduktio- nen og indkøbsposeproduktionen. En følsomhedsanalyse blev udført for de kritiske antagelser og valg der blev foretaget. Produktion af Bortskaffelse emballage Indsamling Transport emballage materiale Produktion of Produktion af Indkøbspose Transport Brug indkøbspose materiale Bortskaffelse Behandling af indkøbspose Indsamling restprodukter (EOL1/EOL2/ EOL3) Figur I. Generel struktur for alle indkøbspose scenarier vurderet i denne LCA. “EOL” henviser til de tre forskellige bortskaffelses scenarier. EOL1: forbrænding, EO2: genan- vendelse, EOL3: genbrug som skraldepose. Genbrug X Produktion af Indkøbspose gange indkøbspose A EOL (Primær A (Primær brug) genbrug) Undgået X gange Produktion af Indkøbspose indkøbspose LDPE EOL LDPE (Primær brug) Figur II. Generel modellering af primær genbrug. Eksemplet illustrerer den primære genbrug X gange af en generisk “indkøbspose A”. Genbruget X gange tillader en und- gået produktion, brug og bortskaffelse X gange af en reference indkøbspose af LDPE. 1 LCIA = life cycle impact assessment The Danish Environmental Protection Agency / LCA of grocery carrier bags 7
Resultater og anbefalinger LCA-undersøgelsen gav en række resultater, som kan være nyttige til optimering af brugen og bortskaffelsen af indkøbsposer til rådighed for køb i Danmark. Resultaterne refererer til de reference flows der er præsenteret i Tabel I. Hvad er den mest fordelagtige bortskaffelsesmulighed for hver type af indkøbspose? Når indkøbsposen er genbrugt så mange gange som muligt, er det bedre at genbruge indkøbsposen som en skraldepose, end blot at smide posen i restaffaldet, og dette er bedre end at aflevere posen til genanvendelse. Genanvendelse kan potentielt give større fordele i tilfælde af tunge plastposer, såsom poser af PP, PET og polyester. Sekundær genbrug som skraldepose er mest gavnlig for lette indkøbsposer, såsom poser af LDPE, papir og biopolymer. Når genbrug som skraldepose ikke er muligt, for eksempel når posen let prikkes hul i, rives i stykker eller bliver fugtig, som for papir- og biopolymerposer, er forbrænding den mest foretrukne løsning ud fra et miljømæssigt synspunkt. Tabel II giver et resumé af de opnåede resultater for hver bærerpose. Tabel II. Oversigt over den mest foretrukne bortskaffelsesmulighed for hver af de ind- købsposer, der vurderes. Indkøbspose materiale Foretrukken bortskaffelsesmetode efter genbrug som indkøbspose Plast, LDPE Genbrug som skraldepose Plast, PP Genanvendelse, genbrug som skraldepose hvis muligt, ellers forbrændes Plast, genanvendt PET Genanvendelse, genbrug som skraldepose hvis muligt, ellers forbrændes Plast, polyester PET Genbrug som skraldepose hvis muligt, ellers forbrændes Biopolymer Genbrug som skraldepose hvis muligt, ellers forbrændes Papir Genbrug som skraldepose hvis muligt, ellers forbrændes Tekstil Genbrug som skraldepose hvis muligt, ellers forbrændes Komposit Genbrug som skraldepose hvis muligt, ellers forbrændes Hvilken indkøbspose giver de laveste miljøpåvirkninger? Generelt har LDPE-indkøbsposer, som er poser der altid kan købes i danske supermarkeder, de laveste miljøpåvirkninger for de fleste miljøindikatorer (Tabel III). LDPE-indkøbsposer med stift håndtag havde den laveste miljøpåvirkning i flertallet af de miljøpåvirknings kategorier der var inkluderet i dette LCA studie. Indkøbsposer, der kan give en lignende lav miljøpåvirkning er ublegede papir- og biopolymerposer, men for et lavere antal miljøindikatorer. Såkaldt tunge indkøbsposer, såsom poser af PP, PET, polyester, bleget papir og tekstilposer, skal genbruges flere gange for at opveje deres miljøproduktionsomkostninger. For poser af samme materiale havde vævede PP-indkøbsposer lavere belastning end ikke-vævede PP-poser, ubleget papir havde lavere påvirkning end bleget papir, og konventionelt bomuld havde lavere påvirkning end økologisk bomuld. Hvor mange gange skal indkøbsposer mindst genbruges? For alle indkøbsposer skal de genbruges så mange gange som muligt før bortskaffelse. Tabel IV rapporterer antal gange indkøbsposen skal genbruges for at reducere de miljømæssige konsekvenser, der er forbundet med alle de alternative indkøbsposer i forhold til LDPE- indkøbsposen. Derfor refererer de tal, der er angivet i Tabel IV, til det mindste antal gange en pose skal genbruges. Det beregnede antal genbrug varierer, hvis kun én miljøindikator er observeret eller hvis alle miljøindikatorer tages i betragtning. Det beregnede antal genbrug kan være i overensstemmelse med den mulige levetid for PP, PET og polyester indkøbsposer, men kan overstige levetiden for bleget papir-, komposit- og bomuldsposer, især hvis man tager alle miljøindikatorer i betragtning. For LDPE-indkøbsposer var det nødvendige antal genbrug forholdsvis ens for de forskellige miljøpåvirkningskategorier. 8 The Danish Environmental Protection Agency / LCA of grocery carrier bags
Tabel III. Indkøbsposer med den laveste miljøpåvirkning for alle de vurderede miljøindi- katorer. Rækkefølgen, som poserne er anført i, svarer til placering i forhold til deres LCA-resultater med lavest påvirkning først. Kun de tre laveste effekter er angivet. Re- sultaterne refererer til det reference flow der er anført i Tabel I. Miljøpåvirknings indikator Indkøbspose med lavest påvirkning Klimaforandringer Papir ubleget, biopolymer, LDPE Ozonnedbrydning LDPE Human toksicitet, kræft Papir ubleget, LDPE Human toksicitet, ikke-kræft Komposit, PP, LDPE Fotokemisk ozondannelse LDPE Ioniserende stråling LDPE Partikelforurening LDPE Terrestrisk forsuring LDPE Terrestrisk eutrofiering LDPE Ferskvands eutrofiering LDPE Marin eutrofiering PP, LDPE Økosystems toksicitet LDPE Ressourceforbrug, fossilt Papir ubleget, LDPE Ressourceforbrug, abiotisk PP, LDPE Ressourceforbrug, vandressourcer LDPE, biopolymer For indkøbsposer af PP, PET, biopolymer og papir var det nødvendige antal genbrug højere i nogle kategorier end andre. Slutteligt fandtes det, at det meget høje antal genbrug for ind- købsposer af bomuld og kompositmateriale primært skyldtes kategorien ozonnedbrydning der var væsentligt højere end de andre kategorier, for hvilken datasættet for produktion af bomuldsposen havde en væsentligt højere påvirkning end LDPE-posen. Følsomhedsanalysen af data og antagelser fremhævede vigtigheden af valget af reference flow, hvilket var afgørende for det beregnede antal genbrug for poser af økologisk bomuld. Valget af reference flow afhænger af opfyldelsen af funktionen udtrykt af den funktionelle en- hed beskrevet ovenfor. Specielt viste resultaterne betydningen af indkøbsposens design, som bør fokusere på maksimering af volumen og bærekapacitet, samtidig med at mængden af materiale der anvendes minimeres og dermed også vægten af indkøbsposen. 2 Vores endelige anbefalinger er følgende : LDPE-pose, simpel: Kan genbruges direkte som skraldepose i forhold til klimaforandringer, skal genbruges mindst 1 gang til indkøb når der tages højde for alle andre indikatorer. Genbrug som skraldepose, forbrænding. 2 Antallet af gange poserne skal genbruges for "alle indikatorer" henviser til det højeste antal blandt dem, der beregnes for hver påvirkningskategori. For lette indkøbsposer (LDPE, PP, PET ...) skyldes det høje antal en gruppe af påvirkningskategorier med samme høje værdier. Omvendt er det for komposit- og bomuldsposer ozonnedbrydning der er grunden til det meget høje antal gange poserne skal genbruges. Hvis der ses bort fra ozonnedbrydning, falder det nødvendige antal gange poserne skal genbruges fra 50 til 1400 for konventionel bomuld, fra 150 til 3800 for økologisk bomuld og fra 0 til 740 for kompositmateri- aleposen hvilket primært skyldes brugen af vandressourcer, men ferskvands- og terrestrisk-eutrofiering har lignende høje værdier. Resultater for det nødvendige antal gange poserne skal genbruges for hver påvirkningskategori, minimum-maksimum intervaller og gennemsnitligt antal genbrug fremgår af bilag C. The Danish Environmental Protection Agency / LCA of grocery carrier bags 9
Tabel IV. Beregnet antal primære genbrug nødvendigt for hver indkøbspose, med den optimale bortskaffelse af indkøbsposen, for at give den samme miljømæssige ydeevne som den gennemsnitlige LDPE indkøbspose med bortskaffelse som skraldepose inden forbrænding. Resultaterne refererer til det reference flow der er anført i Tabel I. LDPE gennemsnitspose, genbrug som skraldepose Klimaforandring Alle indikatorer LDPE simpel, genbrug som skraldepose 0 1 LDPE fast håndtag, genbrug som skraldepose 0 0 LDPE genanvendt, genbrug som skraldepose 1 2 PP, ikke-vævet, genanvendelse 6 52 PP, vævet, genanvendelse 5 45 Genanvendt PET, genanvendelse 8 84 Polyester PET, genanvendelse 2 35 Biopolymer, genbrug som skraldepose og forbrænding 0 42 Ubleget papir, genbrug som skraldepose og forbræn- 0 43 ding 3 Bleget papir, genbrug som skraldepose og forbrænding 1 43 Økologisk bomuld, genbrug som skraldepose og for- 149 20000 brænding Konventionelt bomuld, genbrug som skraldepose og 52 7100 forbrænding Komposit, genbrug som skraldepose og forbrænding 23 870 LDPE-pose, fast håndtag: Kan genbruges direkte som skraldepose i forhold til alle indikatorer. Genbrug som skraldepose, forbrænding. LDPE-pose, genanvendt: Genbrug til indkøb mindst 1 gang i forhold til klimaforandringer, mindst 2 gange når der tages højde for alle indikatorer. Genbrug som skraldepose, forbrænding. PP-pose, ikke-vævet: Genbrug til indkøb mindst 6 gange i forhold til klimaforandringer, mindst 52 gange når der tages højde for alle indikatorer. Bortskaffes med genanvendelige materialer, ellers genbrug som skraldepose hvis det er muligt, forbrænding. PP-pose, vævet: Genbrug til indkøb mindst 5 gange i forhold til klimaforandringer, mindst 45 gange når der tages højde for alle indikatorer. Bortskaffes med genanvendelige materialer, ellers genbrug som skraldepose hvis det er muligt, forbrænding. PET-pose: Genbrug til indkøb mindst 8 gange i forhold til klimaforandringer, mindst 84 gange når der tages højde for alle indikatorer; bortskaffes med genanvendelige materialer, genbrug som skraldepose hvis muligt, forbrænding. Polyesterpose: Genbrug til indkøb mindst 2 gange i forhold til klimaforandringer, mindst 35 gange når der tages højde for alle indikatorer; bortskaffes med genanvendelige materialer, ellers genbrug som skraldepose hvis muligt, forbrænding. Biopolymerpose: Hvis muligt genbrug direkte som skraldepose i forhold til klimaforandringer, skal genbruges mindst 42 gange til indkøb når der tages højde for alle andre indikatorer. Genbrug som skraldepose hvis muligt, forbrænding. Ubleget papirpose: Hvis muligt genbrug direkte som skraldepose i forhold til klimaforandringer, skal genbruges mindst 43 gange når der tages højde for alle andre indikatorer. Genbrug som skraldepose hvis muligt, forbrænding. 3 Den højeste værdi for bleget papir er sat til minimum at være den samme som ubleget papir. 10 The Danish Environmental Protection Agency / LCA of grocery carrier bags
