Bedrijfsreportage

Een levenscyclusanalyse (LCA) wordt doorgaans gebruikt voor ‘benchmarking’ (is ‘A’ beter dan ‘B’?). Bijvoorbeeld om dezelfde of vergelijkbare producten in verpakkingen gemaakt van verschillende materialen met elkaar te vergelijken. Chocomel in een PET-fles, drinkpak of blik: welke verpakking is het beste?

Levenscyclusanalyse komt nu sterk in de belangstelling te staan

Wat betekent een LCA voor de kunststofindustrie?

De Levenscyclusanalyse (LCA) is een methode die gebruikt wordt om de milieueffecten van een product, dienst of proces gedurende de gehele levensduur te evalueren: vanaf de winning van de benodigde grondstoffen tot aan de uiteindelijke afvalverwerking, inclusief productie, transport, gebruik en recycling. Maar wat betekent het voor de kunststofindustrie?

Door Joost Vogtlander en Jan-Henk Welink, TU Delft

Dit artikel delen:

Dat klinkt ingewikkeld, maar in feite is een LCA niet meer of minder dan een massabalans en energiebalans van het systeem dat we willen bekijken. We onderscheiden twee types systemen: ‘lineair’, waarbij de oorsprong van de grondstof moeder aarde is, en ‘circulair’ waarbij de grondstof gewonnen wordt uit afval. In de praktijk hebben we doorgaans een combinatie van die twee, zoals te zien is in figuur 1.

Vanwege het Green Deal project van de EU, komt de LCA nu sterk in de belangstelling te staan: volgens de CSRD (corporate sustainability reporting directive) moeten alle grote bedrijven namelijk rapporteren over de CO2-uitstoot die ze in de hele keten veroorzaken. Dat betekent dat inmiddels alle toeleveranciers, groot of klein, een verzoek zullen krijgen om de CO2-uitstoot van hun producten op te geven. En dat bereken je dus met een LCA. In een later stadium komt ook rapportage aan bod van andere vervuilende stoffen (zoals stikstof, fosfaten, SO2, toxische stoffen voor mens en milieu, biodiversiteit en water).

Daarnaast is er een Green Claim Directive die de consument moet beschermen tegen oneigenlijke duurzaamheidsclaims van bedrijven. Een claim moet òf onderbouwd worden met een LCA, òf moet worden ingetrokken; anders volgt een boete van de ACM. Inter-nationaal zijn inmiddels al veel grote bedrijven beboet en na verloop van tijd zijn ook kleinere bedrijven aan de beurt.

Figuur 1. De twee systemen ‘lineair’ en ‘circulair’ zijn in de praktijk meestal gecombineerd.

Software-ontwikkelaars

Gaandeweg raken dus alle bedrijven, groot en klein, betrokken bij LCA. LCA is wetenschappelijk gezien erg complex. Het is dan ook een lucratieve markt voor consultants en software-ontwikkelaars geworden: er zijn diverse start-ups bezig met software om de kosten van een LCA drastisch te drukken. Een voorbeeld is het Nederlandse bedrijf Pickler.io dat software heeft ontwikkeld waarmee je voor verpakkingsproducten snel en goedkoop LCA’s kunt maken voor het hele assortiment en volgens een systeem dat de uitkomsten transparant en vergelijkbaar maakt.

LCA kent de volgende volgtijdelijke stappen: 

  1. definieer wat je wilt gaan meten/vergelijken: het product of de service, plus het systeem waar je naar kijkt: 
  2. bepaal de emissies en het materiaal-gebruik:
  3. bepaal de impact op het milieu: en
  4. interpreteer de resultaten. 

Op zichzelf zijn deze stappen logisch, maar die eenvoud bedriegt: alle stappen zijn in de praktijk complex. Die complexiteit komt ten eerste omdat het definiëren van het productiesysteem vaak niet eenvoudig is. De simpele keten van figuur 1 is in de praktijk meestal een complex spinnenweb: zie het voorbeeld van figuur 2. Ten tweede is het optellen van alle milieu-effecten over de hele keten geen eenvoudige zaak: het vereist het vaststellen van groepen van emissies die hetzelfde effect hebben en het bepalen van de impact ervan. Wat is het gevolg van de uitstoot van 1kg CO2, of 1 kg stikstof of PFAS? Daar heb je ingewikkelde rekenmodellen voor nodig. Vaak totaal ondoorzichtig voor de leek en het helpt al helemaal niet wanneer politici in praatprogramma’s met een deelonderwerp aan de haal gaan, of wanneer professoren, wiens vak het helemaal niet is, stellige uitspraken doen. Gelukkig bestaat er op veel punten wetenschappelijke consensus.

Om studenten te helpen met het maken van ontwerpkeuzen (selectie van materialen, soorten van energie en het ontwikkelen van circulaire business modellen) is op de TU Delft een rekensysteem ontwikkeld in Excel op basis van gebruik van materialen, energie en transport. Dit systeem bestaat uit een database in Excel en tools op basis van Excel. Daarmee kun je op een achternamiddag een LCA maken, die vrijwel zo nauwkeurig is als een ‘echte’ LCA met dure software. Alles is vrij toegankelijk op internet en zo nu en dan verzorgt de TU Delft een LCA lesdag voor externen om het systeem onder de knie te krijgen.

Figuur 2. Een deel van het flowdiagram van de plastic industrie (Bron: PlasticsEurope).

Minder ‘magie’

Nu de ‘magie’ van LCA lijkt af te nemen en de toegankelijkheid toeneemt, komen er een aantal belangrijke zaken veel beter aan het licht dan dat vroeger het geval was.

Zo wordt LCA doorgaans gebruikt voor ‘benchmarking’ (is ‘A’ beter dan ‘B’?) maar het antwoord op een dergelijke vergelijking hangt natuurlijk af van de indicator (de score) die je gebruikt voor de vergelijking. Er zijn momenteel vier leidende indicatoren: Carbon footprint (CO2-equivalent), ReCiPe (wetenschappelijk, op schade gebaseerd systeem), Environmental Footprint (op schade gebaseerd systeem van de EU) en eco-costs (monetair, op preventiekosten gebaseerd).

Carbon footprint is natuurlijk het meest bekend, omdat het direct gerelateerd is aan de opwarming van de aarde, maar heeft het enorme nadeel ten opzichte van de andere indicatoren dat andere milieueffecten zoals materiaalgebruik, toxiciteit en natuurbehoud niet meegenomen worden in de berekening. Het feit dat materiaalschaarste niet expliciet in het carbon footprint systeem is opgenomen geeft misleidende resultaten, met name in Cradle-to-Cradle (C2C) berekeningen. 

Een voorbeeld dat carbon footprint ‘niet werkt in C2C’ is de ‘upcycling’ (chemical recycling) van plastics. Anders dan mechanical recycling (‘downcycling’) van plastics, is upcycling zeer energie intensief, omdat in wezen de plastics – bijvoorbeeld middels pyrolyse – gekraakt moeten worden tot een olie-achtige vloeistof. Die energie is in de meeste gevallen zelfs meer dan de energie die je nodig hebt voor het uit de grond halen van olie. Dus in termen van CO2-emissies schiet je met recycling niet veel op, in tegendeel zelfs. Maar de gedachtenfout hier is dat recycling niet gedaan wordt om CO2-emissies te verminderen, maar om het gebruik van grondstoffen uit moeder aarde te verminderen. In Environmental Footprint en eco-costs vind je wel een ‘credit’ (bonus) voor recycling, omdat daar het gebruik van materialen wel in de berekening meegenomen wordt. Overigens geeft de carbon footprint methode wel een betere uitkomst bij de recycling van metalen, omdat het smelten van metalen veel minder energie kost dan het raffineren van ertsen.

Lange en korte koolstof­cyclus

Een andere kwestie is hoe om te gaan met biogene koolstof in LCA. Dit is relevant voor biobased plastics. Biogene koolstof is koolstof in planten en dieren. Op internet worden heftige discussies gevoerd over de vraag of biogene CO2 wel of niet hetzelfde behandeld moet worden als fossiele CO2. Dit in verband met de bijstook van hout in kolencentrales. Hoe zit dat in LCA?

In LCA maken we verschil tussen de lange koolstofcyclus en de korte koolstofcyclus. De lange koolstofcyclus betreft koolstof die miljoenen jaren geleden diep in de aarde opgeslagen is, en die nu in onze dampkring terecht komt. De korte koolstofcyclus betreft koolstof die door bomen en planten uit de lucht wordt opgenomen, en daarna verwerkt wordt tot producten zoals papier en biobased plastics, waarna die koolstof door verbranding of degradatie weer in de lucht terecht komt. Er zijn in LCA twee rekenmethoden, die uiteindelijk dezelfde uitkomst hebben, maar met verschillende systeemgrenzen. (Zie figuur 3a en figuur 3b).

LCA_Figuur3a
Figuur 3a. Algemene systeemgrenzen van de korte koolstofcyclus van LCA vóór 2007.
LCA_Figuur3b
Figuur 3b. Algemene systeemgrenzen van de korte koolstofcyclus van LCA ná 2007.
In figuur 3a wordt de koolstof uit de atmosfeer gehaald (in LCA een negatieve carbon footprint), daarna verwerkt tot papier, houten planken of biobased plastics. Uiteindelijk komt de koolstof weer terug in de atmosfeer, door verbranding in een afvalverbrandingsinstallatie of door biologische afbraak. De bijbehorende koolstofbalans is weergegeven in figuur 4a. Het nadeel van deze rekenmethode is dat je jezelf rijk lijkt te rekenen in een ‘cradle-to-gate’ LCA (een LCA die stopt bij de poort van de fabriek). De fabrikant van een biobased product claimt dan een negatieve carbon footprint, terwijl die negatieve footprint bij ‘end-of-life’ weer teniet gedaan wordt. Rond 2007 heeft het IPCC (Het Intergovernmental Panel on Climate Change van de Verenigde Naties dat de klimaatverandering bestudeert) besloten met deze rekenmethode te stoppen en de systeemgrenzen van figuur 3b te hanteren. Doordat de CO2 nu binnen de systeemgrens blijft, doet de biogene koolstof niet meer mee in de berekening van de systeememissies. Dit leidt tot ‘biogene koolstof = nul’ als primaire rekenregel: zie figuur 4b. In LCA is de wetenschap meegegaan met de IPCC redenatie, waarbij een grens van 100 jaar gesteld is: als de verwachting is dat een product langer dan 100 jaar in onze maatschappij zit (daarmee de systeemgrens van figuur 3b verlaat), dan wordt de daarin opgeslagen biogene koolstof meegeteld als negatieve carbon footprint. Je ziet in de praktijk nog veel LCA’s uit het bedrijfsleven waarin het oude rekensysteem van vóór 2007 toegepast wordt, om ook bij producten van korte levensduur ‘negative carbon’ te kunnen claimen, zoals weergegeven in figuur 4a.
LCA_Figuur4a
Figuur 4a. De CO2-balans van de korte koolstofcyclus van LCA vóór 2007.
LCA_Figuur4b
Figuur 4b. De CO2-balans van de korte koolstofcyclus van LCA ná 2007.

Een consequentie van bovenstaande is overigens dat wanneer hout, papier en biobased plastics verbrand worden met levering van nuttige warmte (‘heat recovery’), die nuttige warmte een ‘credit’ geeft in de berekening. Immers, consumptie van warmte en elektriciteit geeft een ‘debit’ in de carbon footprint berekening.

Overigens is er bij directe verbranding van houtpellets (dus zonder dat er sprake is van een productketen) in LCA een onderscheid of het hout restafval is, of dat het bomen uit een bos betreft. In dat laatste geval is er namelijk sprake van aantasting van biodiversiteit, dat in het eco-costs systeem apart berekend wordt.

De ‘Mass Based Approach’

Een recent debat in de kunststofindustrie rond LCA betreft het gebruik van de ‘Mass Based Approach’, MBA. Het idee is simpel: (1) Er is marktvraag naar duurzame producten. (2) Het loont vaak niet om daar een aparte fabriek voor op te zetten. (3) Je gooit de hernieuwbare olie (van recycled plastics of van natuurlijke oorsprong) gewoon bij de fossiele olie die je gebruikt als grondstof en (4) Je laat certificeren dat je niet meer biologische producten en gerecycleerde kunststoffen verkoopt dan dat je als grondstof toegevoerd hebt.

Tot zover staat deze redenering. Het is dus mogelijk om een LCA-berekening te maken onder de veronderstelling dat alles 100% biologisch is. Het kan echter mis gaan om een LCA te publiceren van een product (bijvoorbeeld in een Environmental Product Declaration, EPD) dat volgens het MBA-certificaat 100% biologisch is, terwijl er in werkelijkheid sprake is van een mengel van bijv. 95% fossiel en slechts 5% biologisch. Dat is consumentenbedrog en mag niet in de nieuwste regelgeving voor EPD’s. Het argument dat het in de elektriciteitsmarkt ook gebeurt (propagandafilmpje van BASF) snijdt geen hout. Dat er in de elektriciteitsmarkt kolenstroom wordt witgewassen met certificaten van oorsprong uit Noorwegen (waterkracht) of Italië (zonnestroom), is helaas een bestaande vorm van consumentenbedrog. In de wetenschap is het echter zo dat zogenaamde ‘carbon offsets’ (om bijvoorbeeld de CO2-uitstoot van een vliegticket af te kopen) en andere administratieve maatregelen zoals ‘carbon allowances’, niet in LCA meegenomen mogen worden.

Het transparant en eerlijk houden, het versimpelen en standaardiseren en het toegankelijk maken voor een breder publiek, zijn de belangrijkste ontwikkelingen. En, of we nu willen of niet, LCA zal een steeds belangrijker rol gaan spelen in het zakenleven en het zal zeker een belangrijke rol gaan spelen bij de innovatie van kunststoffen. 

Ingelogde abonnees kunnen de PDF van dit artikel downloaden. De PDF is bedoeld voor eigen gebruik en niet voor commerciële doeleinden. Kopiëren of verspreiden van de PDF en haar inhoud is alleen toegestaan met toestemming van de uitgever. Wilt u de PDF commercieel gebruiken of delen? Neem dan vooraf even contact op met de redactie.