Life Cycle Assessment of grocery carrier bags

1 life Cycle Assessment of grocery carrier bags Environmental Project no. 1985 February 2018 2 The Danish Environmental Protection Agency / LCA of grocery carrier bags 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. The Danish Environmental Protection Agency / LCA of grocery carrier bags 3 Contents Contents 3 Executive summary Dansk 5 Executive summary - English 13 Preface 20 List of Abbreviations 21 Key definitions 22 1.

2 Introduction and objectives 23 Background 23 Aim of the study 23 2. carrier bags 25 carrier bag types 25 carrier bags available in Denmark 28 3. LCA Methodology 31 LCA goal definition 31 Functional unit 31 Reference flow 33 System boundaries 34 Modelling approach and allocation of multi-functionality 34 Modelling of primary reuse 35 Modelling of secondary reuse 35 Modelling tools 37 LCIA methodology and types of impacts 38 Data requirements 38 Production and distribution 38 End-of- life 40 Assumptions 41 Assumptions on missing data 42 Data quality Assessment 44 Critical assumptions 45 Cut-offs 45 Limitations 45 life Cycle Interpretation 46 Critical review 47 Format of the report 47 4. Scenarios 48 carrier bag alternatives 48 End-of- life scenarios 50 Incineration: EOL1 50 Recycling of material: EOL2 50 Reuse as waste bin bag: EOL3 51 4 The Danish Environmental Protection Agency / LCA of grocery carrier bags carrier bag scenarios 52 LDPE carrier bags: LDPEavg, LDPEs, LDPEh, LDPErec 52 PP carrier bags: PP, PPwov 52 Recycled PET carrier bags: PETrec 52 Polyester carrier bags: PETpol 52 Starch-complexed biopolymer bags: BP 53 Paper bags: PAP, PAPb 53 Cotton bags: COTorg, COT 53 Composite bags: COM 53 LDPE waste bin bag 53 5.

3 life Cycle Impact Assessment 54 Results for each carrier bag 54 LDPE bags: LDPEavg, LDPEs, LDPEh, LDPErec, W 58 PP bags: PP, PPwov 61 Recycled PET carrier bags: PETrec 62 Polyester bags: PETpol 65 Comparison of fossil plastic carrier bags 65 Biopolymer bags: BP 66 Paper bags: PAP, PAPb 68 Cotton and composite bags: COTorg, COT, COM 69 Overview 72 6. Discussion 74 Identification of the best disposal option for each carrier bag 74 Which carrier bag provides the lowest environmental impact to fulfil the function? 76 How many times should a carrier bag be reused? 79 Influence on data and assumptions on the results 81 7. Sensitivity analysis: critical assumptions 84 Choice of reference flow: rounding 84 Secondary reuse as a waste bin bag allowed only for LDPE carriers 86 Recycled LDPE 88 Final remarks on sensitivity analysis 89 carrier bag design 90 8. Conclusions 92 9. References 94 life Cycle Inventories (LCIs) 96 Appendix A.

4 Marginal technologies 108 Appendix Marginal energy technologies 109 Appendix Marginal materials 111 Additional results 114 Appendix C. Critical review 128 Appendix D. The Danish Environmental Protection Agency / LCA of grocery carrier bags 5 Executive summary Dansk Konceptuel ramme Dette studie giver en livscyklusvurdering af produktion, brug og bortskaffelse ("vugge til grav") af indk bsposer tilg ngelige i danske supermarkeder i 2017. Unders gelsen blev udf rt af DTU Milj i perioden oktober - december 2017. I jeblikket tilbyder danske supermarkeder kunderne flere indk bsposer i forskellige materialer (s som genanvendeligt og ikke-genanvendeligt plast, papir og bomuld) designet til at skulle bruges flere gange inden bortskaffelse. Grundet milj p virkninger fra deres fremstilling, skal disse flerbrugsposer optimalt genbruges et vist antal gange for at kompensere for milj p virk-ningerne, hvor antallet afh nger af materialet og design.

5 Studiet blev bestilt af Milj styrelsen med det form l at identificere indk bsposen med den bedste milj pr station, til brug i danske supermarkeder. Studiet har til form l at identificere et anbefalet antal genbrug af hver indk bspose baseret p indk bsposernes milj p virkninger under hele livscyklus. Studie tog h jde for, at genbrug af indk bsposerne kan forekomme b de som prim r genbrug (hvor indk bsposen 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 (sekund r genbrug). De f lgende indk bsposer blev unders gt: Lavdensitets polyethylen (LDPE), 4 typer; en LDPE indk bspose med gennemsnitlige v r-dier, en LDPE indk bspose med bl dt h ndtag, an LDPE indk bspose med fast h ndtag og en LDPE indk bspose af genanvendt LDPE Polypropylen (PP), 2 typer: ikke-v vet og v vet; Genanvendt polyethylenterephthalat (PET); Polyester (af prim re PET-polymerer); Stivelse-kompleksbundet biopolymer; Papir, 2 typer: ubleget og bleget; Bomuld, 2 typer: kologisk og konventionel; Komposit materiale (jute, PP, bomuld).

6 En unders gelse foretaget af DTU Milj viste, at LDPE-poser er tilg ngelige for k b i alle danske supermarkeder, mens andre typer af indk bsposer tilbydes som alternativer. Derfor blev de gennemsnitlige egenskaber ved en LDPE indk bspose brugt som referencepose i studiet. Rapporten omhandler kun indk bsposer til r dighed i danske supermarkeder i 2017, og omfatter ikke andre typer af poser. Rapporten fokuserer p de milj p virkninger, der er forbundet med indk bsposerne, og tager ikke stilling til hvad indf relsen af skatter, kunders holdninger eller adf rdsm ssige ndringer ville kunne have for studiet. Milj effekten af, at poserne smides som henkastet affald i naturen blev antaget som ubetydelige for danske for-hold og blev derfor ikke inkluderet i modellen. Unders gelsen blev kun udf rt for materialety-per og poser, der allerede var p markedet. Dette betyder ikke, at andre mere optimale kom-binationer af materialevalg og posedesign ikke kunne v re relevante for fremtidig posepro-duktion (volumen, genanvendt materiale, b reevne osv.)

7 Metodisk ramme Milj vurderingen blev udf rt via livscyklusvurdering (LCA), som er en standardiseret metode, der tager h jde for de potentielle milj p virkninger forbundet med de ressourcer, der er n d-vendige for at producere, bruge og bortskaffe produktet der evalueres samt mulige emissioner der kan opst under produktion og bortskaffelse. N r materiale- og energiressourcer genvin-des, krediteres systemet med potentielt undg ede emissioner fra prim r produktion af de samme ressourcer. For at sammenligne indk bsposerne tog vi h jde for, hvor mange af de 6 The Danish Environmental Protection Agency / LCA of grocery carrier bags forskellige poser der var n dvendige for at kunne opfylde den funktion, der bliver leveret af en LDPE indk bspose med gennemsnitlige egenskaber, som i studies fastsattes til: "Transportere indk b med et gennemsnitligt volumen p 22 liter og en gennemsnitlig v gt p 12 kg fra et dansk supermarked til hjemmet i 2017 med en (nyindk bt) ind-k bspose.

8 Indk bsposen er produceret i Europa og distribueret til Danske supermarke-der. Efter brug, indsamles og behandles indk bsposen i det danske affaldsh ndte-ringssystem" Som vist i Tabel I var to poser n dvendige for at opfylde funktionen i tilf lde af simple LDPE, recirkulerede LDPE-, biopolymer-, papir- og kologiske bomuldsposer. For disse poser, var enten den kr vede volumen eller v gtkapacitet ikke opfyldt. Poser af kologisk og konventi-onelt produceret bomuld blev modelleret hver for sig, for at kunne sammenligne forskellene i resultater for de to materialetyper, da kologisk bomuld har et lavere produktions udbytte end konventionelt produceret bomuld (Forster et al., 2013). Tabel I viser, at for kologisk bomuld skal der bruges to indk bsposer, da volumen af den kologiske bomuldspose ikke var lige s stort som volumen for reference posen af LDPE. Tabel I. Forskellige indk bsposer vurderet i denne LCA og det antal poser der kr ves for at opfylde funktionaliteten leveret af en LDPE indk bspose med gennemsnitlige egenskaber.

9 Indk bspose materiale Indk bspose type Reference flow (antal poser der er n dvendige) Plast LDPE (gennemsnit) 1 (reference pose) Plast LDPE simpel 2 Plast LDPE fast h ndtag 1 Plast LDPE genanvendt 2 Plast PP ikke-v vet 1 Plast PP v vet 1 Plast PET genanvendt 1 Plast Polyester 1 Bioplast Biopolymer 2 Papir Papir, ubleget 2 Papir Papir, bleget 2 Tekstil Bomuld kologisk 2 Tekstil Bomuld konventionelt 1 Komposit Jute, PP, bomuld 1 Milj vurderingen blev for hver indk bspose udf rt for forskellige bortskaffelsesmuligheder: forbr nding (EOL1); genanvendelse (EOL2); og genbrug som skraldepose inden forbr nding (EOL3). For alle indk bsposer blev der taget h jde for milj p virkningen 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.

10 Milj vurderingen blev udf rt for en r kke anbefalede milj p virkninger (Europa-Kommissionen, 2010): klimaforandringer; ozonnedbrydning; human toksicitet (kr ft og ikke-kr ftvirkninger); fotokemisk ozondannelse; ioniserende str ling; partikelforurening; terrestrisk forsuring; terrestrisk eutrofiering; marin eutrofiering; ferskvands eutrofiering; kosystems toksi-citet; ressourceforbrug fossilt og abiotisk; samt brug af vandressourcer. The Danish Environmental Protection Agency / LCA of grocery carrier bags 7 For hver indk bspose blev beregnet det antal genbrug der var n dvendigt for at tilsvare refe-renceposen af LDPE. Dette blev gjort per indk bspose, livscyklus og p virkningskategori un-der foruds tning af, at X gange genbrug af en indk bspose erstatter en tilsvarende anvendel-se X gange af referenceposen, dvs. for hver gang en pose genbruges undg s den fulde livs-cyklus af referenceposen. Et grafisk eksempel for prim rt genbrug er vist i Figur II.