NORSUS researchers Valentina, Simon and Cecilia are in Dublin this week at the SETAC Europe conference LCA sessions are covering a wide range of topics over the five days of the conference.
This time the NORSUS team is focussing a lot on plastics and microplastics and how they are included in LCA, with Cecilia co-chairing a session on Reducing Plastics Impacts: Integrating Risk Assessment, Life Cycle Analysis and Material Flow Analysis Towards a Circular Economy together with Susanne M Brander (Oregon State University) and Andrea M Amadei (Politecnico of Milan).
Valentina is active in the Microplastics Interest Group, co-chairing the topical discussion on Understanding Microplastic Fate and (Eco) Toxicity Through Interdisciplinary Collaboration together with Susanne M Brander (Oregon State University), Amila Abeynayaka (Institute for Global Environmental Strategies (IGES)), Roland Hischier (Empa – Swiss Federal Laboratories for Material Science and Technology). She also presented her poster Linking Material Flow Analysis With Plastic Related Impacts: How to Make Progress With What We Know on Monday.
Simon has focussed on recycling and system expansion, presenting his poster Applying System Expansion with Multiple Functions to address the overall system burdens of recycling in comparison to other Circular Economic material strategies during a poster spotlight presentation. The SETAC programme always consists of interesting presentations and discussions on the state-of-the-art of LCA and the links to environmental toxicology and chemistry.
NORSUS har undersøkt litteraturen om den biobaserte nedbrytbare plasttypen PHA, som kan utvinnes fra avløpsvann. I rapporten oppsummeres utslipp av mikroplast knyttet til bruken av PHA-plast som erstatning for konvensjonell plast i landbruksplast, geotekstiler, gjødsel med kontrollert utslipp og tautypen «dolly rope». Denne rapporten oppsummerer funnene basert på litteratur og materialstrømsanalyse (material flow analysis, MFA) for de nevnte produktene.
Utgangspunktet for prosjektet er å svare på spørsmålet: hva bør resirkulert plast brukes til. For å gjøre dette skal prosjektet analysere miljø- og klimaeffekten av å bruke gjenvunnet plast i ulike produktområder, samt å se hvordan ulike gjenvinningssystemer påvirker resultatet. Hvilke produkter bør for eksempel gjenvinnes i lukkede- eller åpne gjenvinningssløyfer? Eller bør det heller fokuseres på ombruksløsninger? Sentralt i prosjektet er fokus på produktets levetid, markedsvolum og etterspørsel, tap i verdikjeden og belastning fra gjenvinningsprosesser. Prosjektet skal dermed bidra med kunnskap om hvordan vi utvikler en bærekraftig plastøkonomi.
NORSUS har undersøkt litteraturen om PHA og vurdert mikroplastproblematikken knyttet til bruken av det som erstatning for konvensjonell plast for mulchfilm, geotekstiler, gjødsel med kontrollfrigjøring og dolly-tau. Denne rapporten oppsummerer funnene basert på litteraturen og en grov MFA utført for disse produktene.
Microplastics ending up in nature as a result of end-of-life processes for plastic packaging is a serious environmental concern, and was addressed in the Packnoplast project through sampling at three sites: one biogas facility in Norway and two thermoplastic recycling plants, one in Norway and one in The Netherlands.
The amounts of microplastics ending up in soil from biogas digestate was estimated to represent 0.4-2 mg/kg soil per year if 6 t/daa of biogas digestate is used as fertilizer. Food packaging is estimated to represent 75% of this. The amounts of microplastics measured are significant, but too small to affect soil properties even on a time-scale of decades. The risk of adverse effects on soil quality, plant growth or soil organisms seem very low at the current predicted rates of plastic inputs to soil. Since plastics are virtually non-degradable, they are still prone to accumulate in soil, and waste streams recycled to soil need to address and prevent plastic contamination even better than today.
Thermoplastic recycling plants are handling large amount of plastic, and during processes in the plant, microplastic are generated. Concentrations of microplastic particles varied from 7 to 51 particles per liter in the effluent water from the two plants. Discharges of effluent water are often through the sewer system and/or into a water body. Today regulations regarding discharges of microplastic are missing. Sand filter treatment of the effluent water was a promising treatment technique to remove the microplastics. Background concentrations of microplastic, comparable to pristine areas, were found in blue mussels sampled outside the thermoplastic recycling plant in Norway. Knowledge about the risk imposed by microplastics to the aquatic environment is today not known.
Gjennom sin doktoravhandling utviklet Valentina Pauna en ny metode for flyt av miljørelatert informasjon. Metoden skal bidra til å gjøre estimater om til prognoser.
En informasjonsflytanalyse (Information Flow Analysis, IFA) fokuserer på data- og informasjonsflyt fra flere ulike fagområder og kan brukes på de fleste miljørelaterte utfordringer.
Ideen bak IFA-metoden er å ta utgangpunkt i hvordan data kan koble sammen forskjellige kunnskapsområder ved å avdekke direkte og indirekte synergier.
Valentina Pauna valgte å sette søkelys på mikroplast i sin doktoravhandling. En stor del av arbeidet hennes ble gjort i felt hvor hun hentet ut mikroplast fra sjøpølser.
– Men like viktig var det å få data om omgivelsene for å øke forståelsen min før jeg skulle analysere og gjøre vurderingen av funnene i sjøpølsene. Vi undersøkte vannet, bunnforholdene og alle andre faktorer rundt dem for å samle all informasjonen vi trengte for å kartlegge de reelle konsekvensene av forurensingen. Vi ønsket å se på helheten, ikke bare ut fra et økonomisk eller toksikologisk perspektiv, forklarer hun.
Fokusområdene i Valentinas studium var økotoksikologi, toksikologi, risikovurdering, livsløpsvurderinger (Life Cycle Assessment, LCA), materialflytanalyse, miljøovervåking og prøvetaking, og beslutningsprosesser. For å klare å håndtere kompleksiteten av fagområder og få full oversikt over informasjonen, utviklet hun IFA-metoden.
– Denne metoden kan brukes på nesten alle typer miljøutfordringer fordi problemer som presset menneskene skaper og utøver på miljøet, er komplekse. Det samme er det sosiale økologiske systemet. Alt henger tett sammen, understreker Valentina.
29-åringen vokste opp i staten Colorado i USA, men gjennomførte doktorgraden i Italia ved Institutt for vitenskap og teknologi ved Parthenope-universitetet i Napoli. Mastergrad i klimavitenskap og -løsninger tok hun ved Universitetet i Nord-Arizona i USA, og etter endt masterutdanning ønsket Pauna en pause. Hun jobbet som skiinstruktør og klatreinstruktør mens hun søkte på ledige jobber.
– Det viste seg at jeg trengte flere års erfaring – eller en doktorgrad – for å få noen av de jobbene jeg ønsket. Og selv om jeg hadde lurt på å søke om doktorgrad, hadde jeg ikke bestemt meg ennå, forteller hun.
Valentina dro til Italia for å besøke venner av familien, og for å unngå hull i CV-en for perioden hun var på reise, jobbet hun som frivillig på laboratoriet for økodynamikk og bærekraftig utvikling ved nettopp Parthenope-universitetet.
– Kollegene mine var involvert i doktorprogrammet miljø, ressurser og bærekraftig utvikling, så jeg bestemte meg for å søke om en doktorgrad. Og jeg ble akseptert.
Hun ønsket å sette søkelys på et «nytt» problem som trengte å bli sett nærmere på ut ifra et verdisettingsperspektiv, og Valentina fant ut at mikroplast er et aktuelt tema. Arbeidet hennes er også relatert til FNs bærekraftmål nummer 14 «Livet under vann» som også er et av temaene EU er veldig opptatt av for tiden.
På samme tid som Valentina jobbet med doktoravhandlingen sin, var hun medlem i en vitenskapelig komité i et prosjekt om marin påvirkning og LCA (MarILCA). Der møtte hun seniorforsker Cecilia Askham fra NORSUS, som likte tilnærmingen i Valentinas avhandling.
NORSUS-forskeren spurte om Valentina ville samarbeide, og de to siste årene har de jobbet med en artikkel sammen med eksperter innen risikovurdering, økotoksikologi og LCA.
– Artikkelen fokuserer på plast og har som mål å få marine konsekvenser inn i livsløpsvurderinger. Ved hjelp av ekspertene har vi prøvd å finne ut hva slags data vi trenger og hva slags data som er tilgjengelig. Finnes det mer metadata fra deres eksperimenter som kan supplere vår forskning, eller er det fullstendig urealistisk av oss å tro at vi kan få vite for eksempel spesifikk størrelse på hver individuell mikroplastpartikkel? Arbeidet med artikkelen hjalp meg med å integrere data fra ulike fagområder til problemstillingen vi sto ovenfor, forklarer Valentina.
I dag er hun og Cecilia kolleger i NORSUS. Valentina har jobbet ved hovedkontoret i Fredrikstad siden desember 2021, og i mai 2022 lyktes hun med å forsvare sin doktoravhandling med tittelen «Addressing new global environmental problems: An interdisciplinary approach to assess the impacts of microplastics on marine ecosystems». Hun har flyttet til Fredrikstad og trives med sitt nye liv i Norge.
Forskerne hos NORSUS har stor fleksibilitet, og Valentina gleder seg til å forske på andre ting enn mikroplast.
– Noe av det jeg jobber med her, er en fortsettelse på den bredt sammensatte forskningen jeg har holdt på med tidligere og fortsatt synes er veldig interessant. En annen del av arbeidet mitt hos NORSUS er rettet mot LCA og jeg lærer også om praktisk implementering av LCA gjennom å jobbe med produktrelaterte miljødeklarasjoner (EPD), forteller hun.
– Jeg har funnet et sted med folk som er like kreative som meg, og som setter pris på friheten til å forske, sier Valentina Pauna.
FAKTA OM VALENTINAs DOKTORAVHANDLING:
“ADDRESSING NEW GLOBAL ENVIRONMENTAL PROBLEMS: An interdisciplinary approach to assess the impacts of microplastics on marine ecosystems”
• Var blant de tre første forskerne til å publisere litteratur hvor bibliometrisk analyse ble brukt med fokus på mikroplast.
• Innførte en tverrfaglig tilnærming for å forstå marin mikroplastforurensing ved å delta i prøvetaking, utvinning og laboratorieanalyser av mikroplast. Kunnskapen ble brukt til å foreslå en mulig metode for validering av utslippsestimater for mikroplast ved å anerkjenne begrensningene ved miljøprøvetaking og laboratorieanalyse.
• Doktoravhandlingen bestod av:
– En gjennomgang av litteratur for å forstå hvordan man best mulig kan ta prøver og utvinne mikroplast
– Prøvetaking og analyser av sjøpølse, bunnforhold og vann fra Punta Campanella i Italia
– Forslag til en generell rapporteringsprotokoll for forskningsstudier på mikroplast
– Utvikling av en ny metode for å se sammenhengen mellom prøvetaking og analyser og mer overordnede miljøvurderinger
• Utvikling av en ny metode kalt informasjonsflytanalyse (Information Flow Analysis, IFA), som knytter sammen relevante fagområder basert deres generering av informasjon og data. I dette tilfellet i knyttet til livsløpsanalyse (Life Cycle Assessement, LCA) for mikroplast.
• Doktoravhandlingen har et overordnet mål om å bidra til FNs bærekraftmål nummer 14: «Livet under vann» ved å foreslå metoder som fyller viktige datahull som hindrer framgang i marin mikroplastforskning.
Fra 1. januar 2023 blir det nye og strengere krav om utsortering av matavfall og plastavfall fra husholdninger!
Dette gjelder også næringer med husholdliknende avfall og landbruksplast.
Les mer om kravet på regjeringen.no
Kommunene må dessuten oppnå en utsorteringsgrad på minimum 55 % fra 2025, 60 % fra 2030 og 70 % fra 2035. NORSUS (eller på den tiden Østfoldforskning) gjennomførte konsekvensutredningen sammen med Mepex i 2017, og har derfor bidratt med kunnskapsgrunnlag til utforming av forskriften.
Det finnes flere tidligere studier på engangsplastposter og deres alternativer ved dagligvarehandel. Behovet for en studie av norske forhold oppstod ettersom handleposene som brukes i Norge anses av industrien som av høy kvalitet og de har flere mulige bruksområder (de brukes som avfallsposer av norske forbrukere). Det at de alternative løsningene med flere bruksområder har kommet dårlig ut i andre skandinaviske studier motiverte NORSUS til å ville gjennomføre en slik studie for norske forhold. De involverte aktørene hadde ulike meninger om hvordan utfallet ville bli, men de satt med samme interesse for å gjennomføre en robust studie. Denne studien vil bli offentliggjort og brukt til å informere norske forbrukere, og derfor har et kritisk gjennomgangspanel vært involvert i hele studien.
This study was commissioned by Plastretur (Green dot Norway) and was carried out by NORSUS. The overarching goal has been to quantify the environmental impacts of Plastretur’s system for collection and material recycling of plastic packaging waste from households in Norway, and to identify factors which have large impacts on the results.
Life cycle assessment (LCA) methodology was applied to calculate the environmental impacts of collection and treatment of plastic waste resources, as well as the avoided emissions when recycled material substitute virgin material, and when energy from waste substitute other energy carriers. The current system of sorting and recycling plastic waste was compared with an alternative with no sorting, where plastic waste goes to incineration with energy recovery together with residual waste. The assessment is made for the treatment of the amount of plastic waste sorted from Norwegian households during a year.
The plastic collection of household plastic waste in Norway consists of three systems, and each system is analysed and summarised to quantify the annual environmental impacts:
Note that the results for the three systems are not comparable since different functional units (representing different plastic compositions and quality) have been used for each system.
Specific data were collected, e.g. from Plastretur, ROAF and IVAR, to represent these systems to the extent possible. When specific data were unavailable, generic data were utilized. Four environmental impacts were assessed, including climate change, freshwater eutrophication, fossil resource scarcity and fine particulate matter formation.
The results from the study show that the Norwegian system for sorting and material recycling of plastic waste contributes to a reduction in greenhouse gas emissions of approximately 72 300 tonnes CO2 equivalents compared to the alternative with no sorting where all plastic is incinerated instead. The system for sorting in households contributes to a reduction of approximately 51 000 tonnes CO2 equivalents, and the sorting facilities of ROAF and IVAR contribute to a reduction of approximately 10 500 and 10 800 tonnes CO2 equivalents, respectively, compared to incineration. In municipalities with sorting in households, each kg sorted contributes on average to an emission reduction at 2.0 kg CO2 equivalents compared to the same amount being incinerated.
The results from this study show that sorting and recycling of household plastic waste is preferable to incineration with energy recovery in terms of climate change and fossil resource depletion. In terms of fine particulate matter formation and freshwater eutrophication, on the other hand, incineration with energy recovery gives lower impacts. For fine particulate matter formation, this is a result of higher avoided impacts from incineration compared to avoided impacts from recycling and incineration of plastics in the systems for sorting and recycling of plastics. For freshwater eutrophication, this is due to impacts from the resources needed for recycling processes, such as electricity, while incineration avoids contributions to freshwater eutrophication when substituting Norwegian district heat generation.
Critical factors affecting the results include:
Transport and energy use have low impacts on the results.
In the future, Plastretur is advised to collect more specific data from the sorting- and recycling facilities, which to various extent had to be modelled using generic data. More information on recycling rates per plastic type, the quality and market of recycled materials and what type of material that is substituted by these recycled materials would be beneficial. Furthermore, Plastretur is advised to select sorting- and recycling facilities that produce high quality recycled material that in turn can substitute virgin plastics.
This project has not included a comparative assessment of the different sorting systems (sorting at source compared with residual waste sorting facilities). In such a study the comparison must be done based on the amount of plastic waste generated in the households. As more data is available for the different systems, it is recommended to set up analyses with the aim of a direct comparison of the different systems to better understand the implications of choosing one system over the other. In such a study, it would be interesting to address under what circumstances that one of these systems becomes preferable to the other. This could be done by, for example, assessing how well consumers need to sort the household plastic waste for the sorted at source system to be environmentally preferable over a sorting facility system where plastics are disposed with the residual waste.
NORSUS har gjennomført livssyklusanalyser for å avdekke hva som er de mest miljøvennlige alternativene til engangsprodukter i plast på oppdrag av Bymiljøetaten i Oslo kommune. Kunnskapsgrunnlaget skal komme til nytte for innkjøpere av engangsprodukter i Oslo kommunes virksomheter.
Her finner du publikasjonen.
NORSUS AS | Postadresse: Stadion 4, 1671 Kråkerøy | E-post: post@norsus.no | Org nr 989 861 751
