Life cycle based approaches in assessing waste management options in the Finnish context

Loading...
Thumbnail Image
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
School of Engineering | Doctoral thesis (article-based) | Defence date: 2018-06-08
Date
2018
Major/Subject
Mcode
Degree programme
Language
en
Pages
67 + app. 79
Series
Aalto University publication series DOCTORAL DISSERTATIONS, 77/2018
Abstract
Amounts of waste are growing, non-renewable natural resources are becoming scarce and renewable resources are being over-consumed. To tackle these problems and to increase its economic competitiveness Europe has implemented waste strategies and the waste hierarchy to minimise waste generation and maximise waste recovery. Deviation from the hierarchy is acceptable if needed to reach the best environmental outcome. Life cycle (LC) based assessments are required to find environmentally and economically the most sustainable end-of-life and waste management (WM) solutions. In this study, Finnish waste flows and WM systems including waste or products from the forest sector were assessed with life cycle assessments (LCA), social life cycle costing (SLCC), environmental life cycle costing (ELCC) and material flow analyses (MFA). The aim was to evaluate whether results from LC-based environmental and economic assessments support the waste hierarchy order Finland and to find out whether the combination of approaches provides added value for decision-making. Normalisation as a tool to improve the understanding of life cycle impact assessment (LCIA) results was also studied. The results from the case-specific environmental and economic assessments did not clearly support the waste hierarchy order of WM options. Landfilling performed worse than recycling or incineration with energy recovery. In contrast, the use of recyclable packaging performed better than reusable packaging. Energy recovery of newspaper waste produced lower overall environmental impacts than recycling, the results varied in individual impact categories, however. In addition, the SLCC showed that due to its higher environmental costs, energy recovery was more expensive than recycling. The combined use of LC-based approaches revealed potentials for improving the performance of WM systems, e.g. the combination of MFA, LCA and ELCC identified the potential of different fractions for improving the overall performance of the WM system of construction and demolition waste (C&DW). Additionally, the joint assessment indicated that achieving the 70% recycling target for C&DW in 2020 requires major improvements in the system. The results indicated that regionally differing recycling targets may be required within Europe. The understanding of LCIA results was to some extent improved by including information on the LC approaches in the communication material for LCA non-practitioners. Also the use of different normalisation reference values increased had impact on the understandability. The impacts avoided due to the material or energy recovery of waste are one of the key factors in WM modelling, but changes in the operational environment and uncertainty about the future complicate this modelling and limit the applicability of the results. Changes in the energy sector and in the use of secondary materials might have conflicting effects on the environmental sustainability of WM and systemic assessments are required.

Jätemäärät kasvavat, uusiutumattomat luonnonvarat niukkenevat ja uusiutuviakin luonnonvaroja kulutetaan liikaa. Näiden ongelmien ratkaisemiseksi ja kilpailukyvyn parantamiseksi Eurooppa on mm. laatinut jätehierarkian, jolla pyritään minimoimaan jätteen syntyminen ja maksimoimaan hyödyntäminen. Jätehierarkiasta eli jätehuollon etusijajärjestyksen voidaan poiketa, jos se on tarpeen ympäristön kannalta parhaan ratkaisun aikaansaamiseksi. Ympäristön ja kustannusten kannalta kestävimpien jätehuollon vaihtoehtojen löytämiseksi tarvitaan elinkaaripohjaisia menetelmiä. Tässä työssä eräitä suomalaisia, metsäsektorin tuotteista peräisin olevia jätteitä sisältäviä jätevirtoja ja jätehuoltojärjestelmiä arvioitiin käyttäen elinkaariarviointia (LCA), yhteiskunnallisten elinkaarikustannusten arviointia (SLCC), ympäristöllisten elinkaarikustannusten arviointia (ELCC) ja materiaalivirta-analyysia (MFA). Tavoitteena oli selvittää tukevatko elinkaaripohjaiset ympäristö- ja kustannustarkastelut jätehierarkian noudattamista Suomessa ja tuoko menetelmien yhdistäminen lisäarvoa tukemalla päätöksentekoa. Lopuksi tutkittiin normalisointia mahdollisena LCAn tulosten ymmärrettävyyttä lisäävänä menetelmänä. Tehdyissä tapaustutkimuksissa ympäristö- ja kustannusvaikutustulokset eivät tukeneet selvästi jätehierarkiaa. Kaatopaikkasijoituksen ympäristövaikutukset olivat suuremmat kuin kierrätyksen tai energiahyödyntämisen, mutta kierrätettävän pakkauksen pienemmät kuin uudelleenkäytettävän. Sanomalehtijätteen energiahyödyntämisen ympäristövaikutukset olivat pienemmät kuin kierrätyksen, eri ympäristövaikutusluokkien tulokset kuitenkin vaihtelivat. Lisäksi kustannusvaikutusten arviointi osoitti energiahyödyntämisen ympäristökustannusten olevan korkeammat kuin kierrätyksen. Elinkaaripohjaisten menetelmien yhdistäminen paljasti jätehuoltojärjestelmien parannuskohteita; mm. yhdistämällä materiaalivirta-analyysi, elinkaariarviointi ja kustannustarkastelu voitiin tunnistaa jätejaekohtaisia mahdollisuuksia pienentää koko rakennus- ja purkujätteen jätehuoltojärjestelmän vaikutuksia. Lisäksi osoitettiin, että rakennus- ja purkujätteen 70 % kierrätystavoitteen saavutus vuoteen 2020 edellyttää parannuksia koko järjestelmässä. Tulokset osoittivat alueellisesti vaihtelevien kierrätystavoitteiden tarpeen yleiseurooppalaisten sijaan. LCA-tulosten ymmärrettävyyttä pystyttiin jossain määrin parantamaan liittämällä menetelmien kuvaukset viestintämateriaaliin. Myös erilaiset normalisointitekijät vaikuttivat ymmärrettävyyteen. Jätehuoltojärjestelmien mallinnuksessa merkittävimpiä epävarmuustekijöitä ovat oletukset materiaali- ja energiahyödyntämisen mahdollisista päästösäästöistä. Toimintaympäristössä tapahtuvat muutokset ja epävarmuus tulevaisuudesta vaikeuttavat mallinnusta ja rajoittavat tulosten käyttöä. Energiasektori ja kierrätysraaka-aineiden käytön muutoksilla voi olla vastakkaisia vaikutuksia jätehuoltojärjestelmien ympäristökestävyyteen, joten tarvitaan systeemisiä vaikutusarviointeja.
Description
Supervising professor
Sorvari, Jaana, Prof., Aalto University, Department of Built Environment, Finland
Thesis advisor
Seppälä, Jyri, Prof., Finnish Environment Institute SYKE, Finland
Keywords
life cycle assessment, life cycle costing, material flow analysis, normalisation, waste hierarchy, municipal solid waste, construction and demolition waste, wood, elinkaariarviointi, elinkaarikustannuslaskenta, materiaalivirta-analyysi, normalisointi, jätehierarkia, yhdyskuntajäte, rakennus- ja purkujäte, puu
Other note
Parts
  • [Publication 1]: Dahlbo, H., Koskela, S., Laukka, J., Myllymaa, T., Jouttijärvi, T., Melanen, M., Tenhunen, J. 2005. Life cycle inventory analyses for five waste management options for discarded newspaper. Waste Management & Research, 22(4): 291-303.
    DOI: 10.1177/0734242X05054713 View at publisher
  • [Publication 2]: Dahlbo, H., Ollikainen, M., Peltola, S., Myllymaa, T., Melanen, M. 2007. Combining ecological and economic assessment of options for newspaper waste management. Resources, Conservation and Recycling 51:42-63.
    DOI: 10.1016/j.resconrec.2006.08.001 View at publisher
  • [Publication 3]: Dahlbo, H., Koskela, S., Pihkola, H., Nors, M., Federley, M., Seppälä, J. 2013. Comparison of different normalised LCIA results and their feasibility in communication. International Journal of Life Cycle Assessment 18(4):850-860.
    DOI: 10.1007/s11367-012-0498-4 View at publisher
  • [Publication 4]: Dahlbo, H., Bachér, J., Lähtinen, K., Jouttijärvi, T., Suoheimo, P., Mattila, T., Sironen, S., Myllymaa, T., Saramäki, K. 2015. Construction and demolition waste management – holistic assessment of environmental performance. Journal of Cleaner Production 107:333-341.
    DOI: 10.1016/j.jclepro.2015.02.073 View at publisher
  • [Publication 5]: Koskela, S., Dahlbo, H., Judl, J., Korhonen, M.-R., Niininen, M. 2014. Reusable plastic crateor recyclable cardboard box? A comparison of two delivery systems. Journal of Cleaner Production 69(3):83-90.
    DOI: 10.1016/j.jclepro.2014.01.045 View at publisher
Citation