Application of circularity indicators to bio-based products — Testing the new ISO 59020 framework on product level in a case study

Thumbnail Image

Files

master_Toivanen_Iines_2025.pdf (899.58 KB)

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

School of Chemical Engineering | Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.

Authors

Date

2024-12-21

Department

Major/Subject

Creative Sustainability in Materials and Chemical Engineering

Mcode

Degree programme

Master's Programme in Creative Sustainability

Language

en

Pages

67

Series

Abstract

The transition to a circular economy and the adoption of bio-based products are recognized as critical strategies for addressing the existential threats posed by global warming, biodiversity loss, and unsustainable resource consumption. Circularity indicators can be utilized to assess and monitor circularity performance at different levels. This thesis examines the practicality of circularity indicators for bio-based products, focusing on products in the developmental stage. The primary objective is to analyse the suitability of the ISO 59020:2024 framework in this regard through a case study. This study offers valuable insights for the development of circularity indicators, bridging the bio-based industry with circular economy principles, while acknowledging the limitations of the CE paradigm. The circularity assessment process, following the ISO 59020 guidelines, was applied to two wood-based products at a pre-commercial technology readiness level. The study combines quantitative measurement of circularity indicators with qualitative analysis of practical challenges and opportunities. The results demonstrate that while it was possible to conduct the ISO 59020 circularity assessment for one of the two products, the circularity indicators do not fully reflect the product system flows. The system boundaries were narrowed to the production phase due to limitations in data availability and the novelty of the products. Gathering suitable circularity data, especially for energy and water flows, was found challenging, but previous LCA models aided the process. The ISO 59020 indicators address many attributes relevant to bio-based systems, such as the renewability of inflows, and aim to incorporate sustainability considerations. However, specific verification methods are not defined due to the framework's general nature. The results suggest that the ISO 59020 framework can be useful in the design and development stages of products to highlight key circularity aspects, even if extensive circularity measurement is difficult in the pre-commercial phase. Further research is needed on the framework applicability to different bio-based products and the establishment of product category-specific criteria.

Kiertotalouteen siirtyminen ja biopohjaisten tuotteiden käyttöönotto ovat keskeisiä strategioita ilmaston lämpenemisen, luontokadon ja kestämättömien resurssien kulutuksen aiheuttamien uhkien torjumiseksi. Kiertotalousindikaattoreilla voidaan arvioida ja seurata kiertotalouden suorituskykyä eri tasoilla. Tämä diplomityö tutkii kiertotalousindikaattoreiden soveltuvuutta biopohjaisiin, erityisesti kehitysvaiheessa oleviin tuotteisiin. Työn tavoite on analysoida ISO 59020:2024 -standardin sopivuutta tähän tarkoitukseen tapaustutkimuksen avulla. Tämä tutkimus edistää kiertotalousindikaattoreiden kehittämistä ja luo yhteyttä bioteollisuuden ja kiertotalousperiaatteiden välille, tunnistaen samalla kiertotalousparadigman rajoitteet. ISO 59020 -standardin mukainen kiertotalouden arviointiprosessi toteutettiin kahdelle puupohjaiselle tuotteelle, jotka olivat markkinoita edeltävällä teknologian valmiustasolla. Tutkimus yhdistää kiertotalousindikaattoreiden kvantitatiivisen mittaamisen sekä käytännön haasteiden ja mahdollisuuksien kvalitatiivisen analyysin. Tulosten perusteella voidaan todeta, että vaikka ISO 59020 -standardin mukainen arviointi oli mahdollista suorittaa toiselle kahdesta tuotteesta, kiertotalousindikaattoritulokset eivät täysin kuvaa tuotantosysteemin virtoja. Systeemin tarkastelu rajattiin tuotantovaiheeseen datan saatavuuden ja tuotteiden kehitysvaiheen vuoksi. Soveltuvan kiertotalousdatan kerääminen, erityisesti energian ja veden osalta, oli haastavaa, mutta aiemmat LCA-mallit auttoivat prosessissa. ISO 59020 -indikaattorit huomioivat useita biotuotesysteemien ominaisuuksia, kuten raaka-ainevirtojen uusiutuvuuden, ja pyrkivät korostamaan kestävän kehityksen teemoja, mutta tarkempia verifiointimenetelmiä ei ole määritelty standardin yleisluontoisuuden vuoksi. Tulokset osoittavat, että ISO 59020 -standardi voi olla hyödyllinen tuotteiden suunnittelu- ja kehitysvaiheessa kiertotalouden avainkohtien tunnistamisessa, vaikka laaja kiertotalousarviointi olisi haastavaa. Lisätutkimusta tarvitaan standardin soveltuvuudesta erilaisiin biopohjaisiin tuotteisiin ja tuoteryhmäkohtaisten kriteerien kehittämisestä soveltamisen yhdenmukaistamiseksi.

Description

Supervisor

Hughes, Mark

Thesis advisor

Pihkola, Hanna

Keywords

circularity indicators, bio-based systems, circular economy, bio-based attributes, wood-based products, ISO 59020

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-202501241713

Collections

[dipl] Kemian tekniikan korkeakoulu / CHEM