Recycling plastic into food packaging : a material flow analysis and environmental sustainability assessment in Finland

Abstract

The European Union (EU) has set minimum recycled content targets for plastic food packaging. EU simultaneously regulates recycling technologies that can be used to include recycled plastics in plastic food packaging. Post-consumer PET recycling is currently the only suitable technology for the mechanical recycling of consumer packaging. Recycling of other plastic types can be developed as a novel technology. Different chemical recycling technologies are also emerging to produce food-grade non-PET plastic.

This master’s thesis examines how recycled content targets of plastic food packaging can be fulfilled in Finland while considering regulatory, technical and environmental perspectives. Expansion of the deposit return system (DRS) and chemical recycling utilising pyrolysis were chosen as the recycling technologies. A material flow analysis (MFA) was conducted to estimate the mass flows and composition of plastic food packaging in Finland. Results of the MFA showed that recycled content targets could be met for the most common polymers by expanding the DRS to include certain rigid packaging and utilising pyrolysis for recycling reject. A life cycle assessment (LCA) was performed based on the MFA data to measure the environmental performance of different recycling scenarios. LCA results indicated that the most significant climate benefits came from combining the chosen recycling technologies due to decreased incineration of plastic and increased virgin plastic substitution. However, increased recycling led to higher environmental impacts in other categories due to increased energy consumption and decreased district heating and electricity substitution.

Euroopan unioni (EU) on asettanut kierrätysmateriaalin käyttöosuusvelvoitteita muovisille elintarvikepakkauksille. EU samalla sääntelee, mitä kierrätystekniikoita voidaan hyödyntää kierrätysmateriaalin vähimmäisosuuden täyttämiseksi. Kulutuksen jälkeinen PET-muovin mekaaninen kierrätys on tällä hetkellä ainoa kuluttajapakkauksille soveltuva mekaaninen kierrätystekniikka. Muiden kuin PET-muovien kierrätystekniikoita voidaan kehittää uusina (novel) tekniikoina. Erilaiset kemialliset kierrätystekniikat ovat myös yleistymässä tapana tuottaa elintarvikekelpoista muovia muille kuin PET-muoveille.

Tässä diplomityössä tutkittiin, miten kierrätysmateriaalin vähimmäisosuus elintarvikemuovipakkauksissa voidaan täyttää Suomessa ottaen huomioon lainsäädännölliset, teknologiset ja ympäristön näkökulmat. Panttijärjestelmän laajentaminen ja pyrolyysiin perustuva kemiallinen kierrätys valittiin kierrätystekniikoiksi. Materiaalivirta-analyysi (MFA) tehtiin Suomen muovisten elintarvikepakkausten massavirtojen ja koostumuksen arvioimiseksi. MFA:n tulokset osoittivat, että kierrätysmateriaalin tavoitteet voitaisiin saavuttaa yleisimmille polymeereille laajentamalla panttijärjestelmää tiettyihin kovamuovipakkauksiin sekä hyödyntämällä pyrolyysiä tietyille kierrätyksen rejekteille. MFA:n tietojen pohjalta suoritettiin elinkaarimallinnus (LCA) eri kierrätysskenaarioiden ympäristövaikutusten arvioimiseksi. Merkittävimmät ilmastohyödyt saavutettiin valittujen kierrätysteknologioiden yhdistelmällä, sillä se vähensi muovin polttoa ja lisäsi neitseellisen muovin korvaamista. Toisaalta lisääntynyt kierrätys johti suurempiin ympäristövaikutuksiin muissa vaikutuskategorioissa korkeamman energiakulutuksen sekä vähentyneen kaukolämmön ja sähkön korvaamisen vuoksi.