Assessing the product carbon footprint of medical and industrial components: A life cycle assessment of polymeric tubing
No Thumbnail Available
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
School of Chemical Engineering |
Master's thesis
Authors
Date
2024-09-25
Department
Major/Subject
Chemical and Process Engineering
Mcode
Degree programme
Master's Programme in Chemical, Biochemical and Materials Engineering
Language
en
Pages
83
Series
Abstract
This thesis assesses the carbon footprint of industrial and medical polymeric tubing, comparing thermoplastic polyurethane (TPU), high-density polyethylene (HDPE), fluorinated ethylene propylene (FEP), and polytetrafluoroethylene (PTFE) as raw materials. The carbon footprint was calculated by performing a cradle-to-gate life cycle assessment (LCA) for 1 kg of each tubing type focused on global warming potential. The assessment was done in collaboration with Optinova Group. Because of the use of FPs with high carbon footprint and Optinova’s use of green electricity in its extrusion processes, the impacts of raw material extraction and production dominate the product carbon footprint (PCF). Primary data for the raw material were obtainable for TPU and HDPE, but transparency issues hindered data collection for the fluorinated polymers (FPs) FEP and PTFE. Consequently, this thesis models the FP production process using publicly available information, revealing significant sensitivity to fluorinated organic substance emissions, particularly trifluoromethane (HFC-23). Results indicate that FPs have a 1200-1500% higher carbon footprint than TPU, which itself has a 220 % higher footprint than HDPE. The PCF of FP tubing constitutes to 98-99% of raw material inputs, while HDPE and TPU contribute 66% and 85%, respectively, to the final PCF of the tubing. Reducing polymer use, particularly FPs, is the most effective action for lowering Optinova’s PCF. This requires minimizing scrap, recycling, or substituting FPs, although current substitutes are lacking.Detta arbete beräknar koldioxidavtrycket av industriella och medicinska polymera slangar, och jämför råmaterialen termoplastisk polyuretan (TPU), högdensitetspolyeten (HDPE), fluorerad etylenpropylen (FEP) och polytetrafluoretylen (PTFE). Koldiox- idavtrycket beräknades genom att utföra en livscykelanalys (LCA) från vagga till grind för 1 kg av varje slangtyp, med fokus på global uppvärmningspotential. Arbetet utfördes i samarbete med Optinova Group. På grund av användningen av fluorpolymerer med högt koldioxidavtryck och Opti- novas användning av grön elektricitet i sina extruderingsprocesser, dominerar påverkan av utvinningen och produktionen av råmaterialen produktens slutliga koldioxidavtryck (PCF). Primärdata för råmaterialen var tillgängliga för TPU och HDPE, men bristfällig transparens försvårade erhållandet av primärdata för fluorpolymererna FEP och PTFE. Följaktligen modellerar denna avhandling miljöpåverkan av fluorpolymerproduktions- processerna med hjälp av offentligt tillgänglig information. Analys av den erhållna processmodellen avslöjar en betydande känslighet för mängden utsläpp av fluorerade organiska ämnen, särskilt trifluormetan (HFC-23). Resultaten visar att fluorpolymererna har ett 1200-1500 % högre koldioxidavtryck än TPU, som i sig redan är 220 % högre än HDPE. Fluorpolymerslangarnas koldioxi- davtryck härstammar till 98-99 % från råmaterialanvändningen, medan råmaterialen HDPE och TPU påverkar produkternas slutliga koldioxidavtryck med 66 % respektive 85 %. Att minska mängden av råmaterial, framför allt fluorpolymerer, är således den mest effektiva åtgärden för att minska Optinovas koldioxidavtryck på produktnivå. Detta kräver främst minimering av spill och återvinning, då nuvarande ersättningar av fluorpolymerer i avancerade medicinska och industriella applikationer saknas.Description
Supervisor
Hughes, MarkThesis advisor
Jäderlund, OscarKeywords
life cycle assessment, LCA, product carbon footprint, PCF, medical tubing, extrusion, FEP, PTFE