umu.sePublications
Change search
ReferencesLink to record
Permanent link

Direct link
Environmental evaluation of industry cluster strategies with a life cycle perspective: replacing fossil feedstock with forest-based feedstock and increasing thermal energy integration
Umeå University, Faculty of Science and Technology, Department of Chemistry.
2015 (English)In: Journal of Industrial Ecology, ISSN 1088-1980, E-ISSN 1530-9290Article in journal (Refereed) Submitted
Place, publisher, year, edition, pages
2015.
National Category
Chemical Sciences
Identifiers
URN: urn:nbn:se:umu:diva-118737OAI: oai:DiVA.org:umu-118737DiVA: diva2:915937
Available from: 2016-03-31 Created: 2016-03-31 Last updated: 2016-03-31
In thesis
1. Exploring the relevance of uncertainty in the life cycle assessment of forest products
Open this publication in new window or tab >>Exploring the relevance of uncertainty in the life cycle assessment of forest products
2016 (English)Doctoral thesis, comprehensive summary (Other academic)
Abstract [en]

The role of forest biomass as a replacement for fossil fuels and products is becoming increasingly prominent as a means to mitigate climate change. To guide a sustainable transition towards a forest-based bio-economy, it is important that advantages and disadvantages of forest products are assessed, to ensure that the products deliver environmental impact reduction. Life Cycle Assessment (LCA) has become heavily relied upon for assessing the environmental impact of bio-based products. However, LCAs of similar product systems can lead to results that differ considerably, and the method is, thus, associated with uncertainties. It is, therefore, necessary to explore the relevance of uncertainties, to build knowledge about enablers and challenges in using LCA for assessing forest products.

Three important challenges in the context of uncertainty in LCA are the focus of this thesis: 1) system boundaries, 2) climate impact assessment practice, and 3) allocation. More specifically, the relevance of a) including and excluding life cycle phases, b) potentially important climate aspects, and c) applying different allocation methods, was assessed. Case studies involved a chemical industry cluster, a biorefinery, and single product value chains for a plastic box, a fuel, and a building.

In summary, the thesis demonstrates that:

  • A major share of the environmental impact related to the production of an industry cluster can occur outside the cluster gates, so when strategies involving a transition to forest biomass feedstock are developed and evaluated, a life cycle perspective reveals the full environmental impact reduction potential.
  • For bio-based products differing in functional properties from the fossil products they are meant to replace, material deterioration in the use phase can contribute substantially to overall environmental performance. This is acknowledged if all life cycle phases are regarded.
  • As climate aspects commonly not assessed in forest product LCAs could influence results greatly, and even affect the outcome of comparisons between forest and non-forest products, the climate impact of forest products is uncertain. It is, therefore, important that this uncertainty is acknowledged and communicated, and that appropriate methods and guidelines are developed.
  • The choice of allocation method in the LCA of biorefinery products can have a major influence on results, especially for physically non-dominant products and in consequential studies. In these cases, scenario analysis is especially valuable to show the possible range of results.

LCA provides useful guidance for forest product development and production as the life cycle approach reveals causes of environmental impact throughout the product value chain. Proper identification, estimation, and management of uncertainties strengthen the provision of reliable decision support.

Abstract [sv]

Att ersätta fossila bränslen och produkter med skogsbiomassa blir ett allt viktigare sätt att försöka minska klimatförändringen. För att säkerställa en hållbar övergång till en skogsbaserad bioekonomi är det viktigt att fördelarna och nackdelarna med skogsprodukter bedöms, för att klargöra att de faktiskt ger minskad miljöpåverkan. Livscykelanalys (LCA) är en flitigt använd metod för att bedöma miljöpåverkan från biobaserade produkter. Dock kan LCA:er på snarlika produktsystem komma fram till resultat som skiljer sig avsevärt. Metoden är således förknippad med osäkerheter. Det är därför nödvändigt att undersöka betydelsen av osäkerheter och därigenom bygga upp kunskap om förutsättningar för och utmaningar i användningen av LCA för bedömning av skogsprodukters miljöprestanda.

Avhandlingen fokuserar på tre viktiga utmaningar som alla rör osäkerheter i LCA: 1) systemgränser, 2) praxis vid bedömning av klimatpåverkan, och 3) allokering. Närmare bestämt bedöms betydelsen av a) inkluderandet och exkluderandet av livscykelfaser, b) potentiellt viktiga klimataspekter och c) olika allokeringsmetoder. Fallstudier har gjorts på ett kemiskt industrikluster, ett bioraffinaderi och produktvärdekedjorna för en plastlåda, ett fordonsbränsle samt en byggnad.

Sammanfattningsvis visar avhandlingen att:

  • En stor del av miljöpåverkan relaterad till ett industriklusters produktion kan uppstå utanför klustrets grindar. När strategier som innebär en övergång till skogsbasserat råmaterial utvecklas och utvärderas är det således viktigt att använda ett livscykelperspektiv, så att den fulla potentialen för minskad miljöpåverkan synliggörs.
  • För biobaserade produkter som skiljer sig i funktionella egenskaper från de fossila produkter de är avsedda att ersätta riskerar materialförsämring i användningsfasen att väsentligt minska den övergripande miljöprestandan. Om detta är fallet framgår tydligt om alla livscykelfaser beaktas.
  • Klimataspekter som vanligtvis inte bedöms i LCA-studier på skogsprodukter kan påverka resultatet kraftigt och även påverka resultatet av jämförelser mellan skogs och icke-skogsprodukter. Således är den faktiska klimatpåverkan av skogsprodukter osäker. Det är därför viktigt att osäkerheten uppmärksammas och kommuniceras samt att lämpliga metoder och riktlinjer för bedömning av klimatpåverkan från skogsprodukter utvecklas.
  • I LCA av bioraffinaderiprodukter kan val av allokeringsmetod ha en stor inverkan på resultaten. Detta gäller särskilt för fysiskt icke-dominanta produkter och i konsekvensanalyser. I dessa fall är scenarioanalys speciellt värdefullt att använda för att visa möjliga skillnader i resultat.

LCA ger värdefull vägledning för utveckling och produktion av skogsprodukter, då livscykeltänkandet beaktar orsakerna till miljöpåverkan i produkternas hela värdekedjor. Korrekt identifiering, uppskattning och hantering av osäkerheter stärker tillförlitligheten av beslutsunderlaget.

Place, publisher, year, edition, pages
Umeå: Umeå University, 2016. 73 p.
Keyword
LCA, wood, forestry, uncertainty, biorefinery, industrial symbiosis, allocation, system boundaries, bio-economy, LCA, trä, skogsbruk, osäkerhet, bioraffinaderi, industriell symbios, allokering, systemgränser, bioekonomi
National Category
Environmental Sciences
Identifiers
urn:nbn:se:umu:diva-118537 (URN)978-91-7601-455-4 (ISBN)
Public defence
2016-04-22, KB3B1, KBC-huset, 10:00 (English)
Opponent
Supervisors
Funder
Bio4Energy
Available from: 2016-04-01 Created: 2016-03-22 Last updated: 2016-04-20Bibliographically approved

Open Access in DiVA

No full text

Search in DiVA

By author/editor
Røyne, Frida
By organisation
Department of Chemistry
In the same journal
Journal of Industrial Ecology
Chemical Sciences

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

Total: 58 hits
ReferencesLink to record
Permanent link

Direct link