Opportunities and Barriers in the Beneficial Utilisation of Process Industry Residues: from resource efficiency towards sustainability philosophy

Thumbnail Image
Files
isbn9789526056609.pdf (4.97 MB)

Errata_Watkins_Gary.pdf (148.7 KB)
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
School of Chemical Technology | Doctoral thesis (article-based) | Defence date: 2014-06-13
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
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.
Author
Date
2014
Department
Puunjalostustekniikan laitos
Department of Forest Products Technology
Major/Subject
Mcode
Degree programme
Language
en
Pages
156 + app. 112
Series
Aalto University publication series DOCTORAL DISSERTATIONS, 56/2014
Abstract
This doctoral dissertation describes novel material efficiency possibilities that exist within the forest products and ferrous metals sectors, the associated opportunities for, and institutional barriers to, solid residue utilisation within the Bothnian Arc Region in Western Finland. The way in which industrial symbiosis and industrial ecology approaches can be applied to the cooperation of multiple formerly separate industrial sectors is investigated, including the inter-industry utilisation of production residues for the manufacture of novel residue-based symbiosis products. A multidisciplinary research methodology is used to analyse: potential inter-industry cooperation to achieve improved eco-efficiency to support sustainable development, the residues involved, their characteristics, current and potential utilisations, novel inter-industry symbiosis product ideas and their environmental performance. The important issue of how symbiosis can be encouraged through addressing institutional aspects for residue handling and the changes that would support increased opportunities for efficiencies are explored and timely yet practical recommendations made to support this. Recommendations include requiring new approaches based on the waste hierarchy and life-cycle thinking, as well as further clarification of the implications of ‘end-of-waste’ legislation and criteria for product systems with multiple residue streams. Other recommendations encompass the application of best available techniques approaches to material efficiency and waste recovery in process industry environmental regulation and guidance, as well as addressing implications of the chemical safety of residue streams and residue-based products. Findings suggest that EU instruments claiming to encourage a comprehensive approach to sustainability, including consistency between various instruments, also need to be bolstered by integrated industry related instruments and soft law type approaches acting as guidance at appropriate levels. An overaching theoretical effort in this dissertation asks whether efficiency seeking is capable of delivering sustainable systems under the dominant paradigm of ecological modernisation if the absolute decoupling of industrial production from environmental impacts depends on wider systemic aspects. The incommensurability of the paradigmatic basis of industrial symbiosis with that of a wider, more sustainable form of industrial ecology is also explored and a case made for the continued application of both through support for pluralism in our ecological metaphors.

Tässä väitöskirjassa kuvataan mahdollisuuksia tehostaa metsä- ja metalliteollisuuden materiaalitehokkuutta, tavoitteena lisätä teollisuuden kiinteiden sivuainevirtojen hyödyn-tämistä, sekä selvitetään mitä hallinnollisia esteitä kehitystyössä on. Tutkimuksessa selvi-tetään miten teollisen ekologian ja teollisten symbioosien lähestymistapaa voidaan soveltaa useiden erillisten teollisuudenalojen yhteistyön tukemisessa siten, että eri teollisuudenalojen sivuainevirtojen hyödyntämistä voitaisiin lisätä, esimerkiksi uusien symbioosituotteiden valmistuksessa. Tutkimuksessa on käytetty monitieteistä tutkimusmenetelmää seuraavien seikkojen analysointiin: mahdollinen toimialojen välinen yhteistyö ekotehokkuuden lisää-miseksi ja kestävän kehityksen edistämiseksi, syntyvien sivuainevirtojen ja niiden ominai-suuksien selvittäminen, nykytilan ja uusien hyödyntämismahdollisuuksien kartoittaminen, sekä uusien teollisten toimialojen välinen symbioosituoteideoiden ja niiden ympäristösuo-rituskyvyn selvittäminen. Tutkimuksessa käsitellään erityisesti sivuainevirtojen hyödyntä-miseen liittyviä hallinnollisia näkökohtia sekä niitä tekijöitä, jotka tukevat materiaalitehok-kuuden edistämistä. Väitöskirjassa esitetään myös materiaalitehokkuutta lisääviä ajankoh-taisia ja käytännöllisiä suosituksia, mm. jätehierarkia ja elinkaariajattelu sekä end-of-waste -lainsäädännön ja -kriteerien vaikutukset teollisille systeemeille, joilla on useita erilaisia sivuainevirtoja. Edellä mainittujen lisäksi työssä esitellään miten parhaiden käytettävissä olevan tekniikoiden (BAT) lähestymistapaa voidaan soveltaa materiaalitehokkuuden lisää-misessä ja jätteiden tehokkaammassa hyödyntämisessä, sekä miten ympäristölainsäädännön ja –ohjauksen kautta voidaan joko edistää tai hidastaa sivuainevirtojen hyödyntämistä proses-siteollisuudessa ja mikä vaikutus sivutuotteista valmistettujen tuotteiden kemikaaliturval-lisuutta koskevien asioiden käsittelyllä on kokonaisuuteen. EU:ssa on kehitetty ohjauskeinoja, joiden toivotaan tukevan kestävää kehitystä. Tärkeää kestävän kehityksen edistämisen kan-nalta on, että nämä keinot, kuten lainsäädäntö ja soft-law tyyppinen lähestyminen, toimivat yhdessä johdonmukaisesti ja että ne olisivat tarkoituksenmukaisia. Tutkimuksen hallitsevana teoreettisena teemana on kysymys siitä, voiko pyrkimys tehokkuuteen tuottaa kestäviä sys-teemejä hallitsevan ekologisen modernisaation paradigman alla, jos teollisen tuotannon ja ympäristövaikutusten irtikytkentä on riippuvainen laajemmista systeemisistä seikoista. Argu-mentoinnin kohteena on myös teollisen symbioosin paradigmaattisen perustan yhteismitatto-muus laajemman, kestävämmän teollisen ekologian muodon kanssa, mukaanlukien molem-pien lähestymistapojen soveltaminen tukemalla pluralismia metaforioiden käytössä.
Description
Supervising professor
Dahl, Olli, Prof., Aalto University, Department of Forests Products Technology, Finland
Thesis advisor
Heino, Jyrki, Dr., University of Oulu, Finland
Pöykiö, Risto, Dr., City of Kemi, Finland
Nurmesniemi, Hannu, Dr., Stora Enso Oyj, Finland
Keywords
eco-efficiency, sustainability, industrial symbiosis, industrial ecology, solid residue, waste policy, recycling, end-of-waste, institutional barriers, symbiosis products, life cycle assessment, ekotehokkuus, kestävä kehitys, teollinen symbioosi, teollinen ekologia, kiinteät teolliset sivuainevirrat, jätepolitiikka, kierrätys, end-of-waste, institutionaaliset esteet, symbioosituotteet, elinkaariarviointi
Parts
  • [Publication 1]: Watkins, G., Mäkelä, M., Dahl, O. (2010) Innovative use potential of industrial residues from the steel, paper and pulp industries – a preliminary study. Progress in Industrial Ecology - An International Journal 7(3), 185-204.
    DOI: 10.1504/PIE.2010.037775 View at publisher
  • [Publication 2]: Pajunen, N., Watkins, G., Wierink, M., Heiskanen, K. (2012) Drivers and barriers of effective industrial material use. Minerals Engineering 29, 39-46.
    DOI: 10.1016/j.mineng.2011.12.008 View at publisher
  • [Publication 3]: Watkins, G., Husgafvel, R., Pajunen, N., Dahl, O., Heiskanen, K. (2013) Overcoming institutional barriers in the development of novel process industry residue-based symbiosis products - Case study at the EU Level. Minerals Engineering 41, 31-40.
    DOI: 10.1016/j.mineng.2012.10.003 View at publisher
  • [Publication 4]: Pajunen, N., Watkins, G., Husgafvel, R., Dahl, O., Heiskanen, K. (2013) The challenge to overcome institutional barriers in the development of industrial residue-based novel symbiosis products - Experiences from Finnish process industry. Minerals Engineering 46-47, 144-156.
    DOI: 10.1016/j.mineng.2013.03.008 View at publisher
  • [Publication 5]: Mäkelä, M., Harju-Oksanen, M-L., Watkins, G., Ekroos, A., Dahl, O. (2012) Feasibility assessment of inter-industrial solid residue utilization for soil amendment - Trace element availability and legislative issues. Resources, Conservation & Recycling 67, 1-8.
    DOI: 10.1016/j.resconrec.2012.06.012 View at publisher
  • [Publication 6]: Husgafvel, R., Nordlund, H., Heino, J., Mäkelä, M., Watkins, G., Dahl, O., Harju-Oksanen, M-L., Paavola, I-L. (2013) Utilization of multistream residues from integrated pulp and paper, and carbon steel mills as raw materials for potential secondary products - What is their legal status and could there be environmental benefits? Submitted to Journal of Industrial Ecology.
  • [Publication 7]: Husgafvel, R., Watkins, G., Linkosalmi, L., Dahl, O. (2013) Review of sustainability management initiatives within Finnish forest products industry companies - Translating EU level steering into proactive initiatives. Resources, Conservation and Recycling 76, 1-11.
    DOI: 10.1016/j.resconrec.2013.04.006 View at publisher
Citation
Permanent link to this item
https://urn.fi/URN:ISBN:978-952-60-5660-9
Collections
[diss] Kemian tekniikan korkeakoulu / CHEM