Exploring the relevance of uncertainty in the life cycle assessment of forest products

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.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

Environmental assessment of the Toy Library

Denna rapport presenterar en miljöutvärdering av Leksaksbiblioteket i stadsdelen Majorna-Linné, Göteborg. Verksamheten har barn i ålder 0 – 7 år som målgrupp, och erbjuder leksaker såsom spel, pussel, figurer, klossar, byggsatser och redskap för rollek. Syftet med utvärderingen är att uppskatta och värdera den miljönytta som Leksaksbiblioteket bidrar med, gällande både direkta och indirekta effekter, och på så sätt ge underlag till framtida finansiärer för att bedöma Leksaksbibliotekets samhällsnytta. Studien finansieras med medel från Sharing City Göteborg och Arvsfonden. Direkta effekter beräknas som en potentiell reduktion i växthuseffekt av att leksaksbeståndet per barn i Leksaksbibliotekets målgrupp reduceras. Den potentiella reduktionen diskuteras i förhållande till de förutsättningar Leksaksbiblioteket erbjuder, och Leksaksbibliotekets medlemmars faktiska agerande. Utvärderingen av indirekta effekter avser Leksaksbibliotekets potential att påverka normer som därefter påverkar beteendemönster, nu och i framtiden. En viktig datakälla är enkätundersökningen Leksaksbiblioteket genomförde under sensommaren 2019 med sina medlemmar. Resultaten visar att Leksaksbiblioteket har goda förutsättningar att minska direkta utsläpp. Leksaker har tidigare blivit identifierade som en produkt som lämpar sig bra att återanvända ur en miljösynpunkt. Dessutom begränsas inte den använda tiden av Leksaksbibliotekets leksakers livstid av användarnas omhändertagande jämfört med leksaker i privat ägo. Leksaksbiblioteket kan även antas avvärja nyköp då medlemmar anger en sådan tendens, samt att de är starkt miljömässigt motiverade. Om alla barn i Leksaksbibliotekets målgrupp i Göteborg minskar sitt leksaksbestånd (536 leksaker i snitt per barn) med 50 % betyder det en undviken produktion och transport av leksaker på ca 82 000 ton CO2-ekvivalenter. 82 000 ton CO2-ekvivalenter motsvarar de årliga konsumtionsbaserade utsläppen från 9 096 svenskar. Det motsvarar också utsläppen från att köra Sverige på längden (Kiruna – Ystad, 184 mil) mer än 140 000 gånger. Om vi antar att leksaksbeståndet för alla barn 0 – 7 år i hela Sverige skulle reduceras med 50 %, betyder det nästan 1 500 000 ton reducerade CO2-ekvivalenter. Detta motsvarar de årliga konsumtionsbaserade utsläppen från över 160 000 svenskar. Att Leksaksbiblioteket är placerat just i Majorna, där invånarna är mer miljömedvetna än genomsnittet, samt enkelt kan ta sig till Leksaksbiblioteket utan bil, gör att förutsättningar för avvärjande nyköp och utsläppssnål transport stärks. Samtidigt skulle en stadsdel med i utgångspunkten mindre miljömedvetna invånare haft större ändringspotential. Detta gäller då särskilt för indirekta effekter, såsom normförskjutning och beteendeändringar som gynnar miljön. Eftersom Leksaksbibliotekets målgrupp är barn har verksamheten en enastående potential att påverka normer och beteende som kan bestå som ett mönster i vuxenlivet. Hjärnans belöningssystem lär sig tidigt att älska konsumtion, men detta kan motarbetas genom repeterande vistelser i en miljö där barnet upplever delande som något ”alla gör”. Just detta kan Leksaksbiblioteket erbjuda. Barn som lär sig om miljöhänsyn kan även påverka föräldrarnas inställning och således främja ett miljömedvetet beteende i familjen. Normförskjutning och beteendeändring kan få stora miljökonsekvenser i vuxenlivet. Om man till exempel väljer att dela bil genom bilpool i stället för att äga bil är växthusgas reduktionspotentialen på mellan 130 och 980 kg CO2-ekvivalenter per hushåll per år. Andra samhällsnyttor Leksaksbiblioteket bidrar med är levande gatuplan, en social mötesplats, tillgång till leksaker för familjer utan ekonomiska medel, och bättre hälsoförutsättningar för barn genom erbjudande av giftfria leksaker.  Sammanfattningsvis visar utvärderingen att Leksaksbiblioteket kan vara en viktig aktör i samhället och genom delningsverksamheten bidra till en rad miljö- och samhällsnyttor.The Sharing Economy is perceived by many as having positive effects on the environment in terms of resource and emission reductions through decreased consumption. One such sharing initiative is the Toy Library in Gothenburg, which lends toys to children aged 0 – 7. The goal of this study is to identify and evaluate the potential the Toy Library has to reduce environmental impacts. The method used is to both assess direct and indirect environmental effects. Direct effects are estimated as a potential reduction in greenhouse gas emissions by reducing the toy stock per child in the Toy Library's target group. The potential reduction is discussed in relation to the conditions offered by the Toy Library, and the members' actual actions. The evaluation of indirect effects relates to the Toy Library's potential to influence norms that subsequently influence behavior patterns, now and in the future. An important data source is a survey carried out by the Toy Library during late summer 2019 with its members. The results indicate that the Toy Library has intriguing potential for reducing direct emissions and that if all children in the Toy Library's target group in Gothenburg reduce their toy stock (536 toys on average per child) by 50 %, it would mean an avoided production and transport of ca 82 000 ton CO2 equivalents. This corresponds to the emissions from the total yearly consumption of 9 096 Swedes. Furthermore, as the Toy Library's target group is children, the organization has a high potential to influence norms and behavior, and thereby indirectly reducing environmental impact. In summary, the study shows that the Toy Library can play an important societal role and through its sharing activities contribute to several environmental and social benefits

The importance of including service life in the climate impact comparison of bioplastics and fossil-based plastics

Bioplastics are gaining attention as a means of reducing fossil resource dependence. Most bioplastics differ from fossil-based plastics in molecular structure, and therefore in terms of properties and durability. Still, the life cycle environmental performance of bioplastics has attracted limited attention in research. The purpose of this study is therefore to examine the importance of applying a life cycle perspective and identify key considerations in the environmental evaluation of bioplastics and bioplastic products under development. The climate impact of the life cycle of an engine component storage box currently made of the fossil-based plastic acrylonitrile butadiene styrene (ABS) is compared to a hypothetical case study, based on laboratory observations, of the same box produced from a blend of polycarbonate and the bioplastic polylactic acid (PC/PLA) and a box made of biopolyamide (PA1010). The comparison is conducted with a cradle-to-grave attributional life cycle assessment. The functional unit of the study is five years of service life, which reflects the required function of the storage box. Whereas the climate impact of the production of the different plastic materials differ only slightly, the PC/PLA engine component storage box was found to have a significantly higher climate impact that the ABS and PA1010 boxes when the whole life cycle is taken into account. The dominant contributor to climate impact is premature material deterioration due to humidity and heat during service life, which prevents the product from fulfilling the required function. Two other influential aspects are the possibility of material reuse and the share of fossil or biogenic carbon in the product. Production of plastic materials and boxes, and transport distances, are of less importance. Results demonstrate the high significance of including service life and potential material deterioration when bioplastics and fossil-based plastics are compared. Our findings underline the importance of applying a life cycle perspective and taking into account the intended application and function of bioplastics as part of their development and environmental assessment

Improved Communication of Environmental Impacts – The Case of LCA Results

Life cycle assessment (LCA) is a widely used environmental assessment tool. However, only a small share of efforts have been made to extend communication. Researchers, practitioners, and their targeted audiences have divergent needs and knowledge for using and communicating the information provided from LCAs. As such, communication efforts are needed to transparently and coherently identify how LCA can be used and how to interpret the results. The goal of the study is to provide insight and guidance on improved communication of LCA results. The goal is approached, on the one hand, by exploring how LCA results presently are communicated, and on the other, by exploring preferences on communication among different stakeholder groups. The study employs a mix of methods; interviews, a literature review and a final online survey. Results from these methods are later analyzed and triangulated to provide further understanding of improving LCA communication; based on feedback, needs and knowledge from all stakeholders involved in the study and scientific knowledge. The interviews resulted in a review of divergent needs, knowledge and opinions from different societal actors on communicating life cycle-based knowledge. The interviewees highlighted the importance of communication of intent and conclusions. This was however not reflected by the current practice identified in the literature reviews. The survey respondents emphasized the importance of tailoring communication to media and audience, and a need for a certain LCA knowledge when communicating LCA results. Perceptions towards result presentation in figures and tables were mapped. Of suggested actions for improving communication, education and courses received the most recognition. In conclusion, the study identified a need for focus on LCA communication, both when it comes to the identification and evaluation of current practice and providing support for those communicating and receiving LCA results.Improved communication of environmental impact

Climate impact of BioZEment in the construction of residential buildings in Norway

The construction sector is a major contributor to global warming. One solution to the challenge is to develop new sustainable material alternatives. The BioZEment concept employs bio-catalytic dissolution and precipitation of calcium carbonate as a novel alternative to concrete. In this report, the reduction in global warming potential of using BioZEment is assessed with a building stock model, where the use of conventional concrete is compared to the use of BioZEment in Norwegian dwellings until 2100. The assessment is conducted with the assumption that BioZEment has expected material properties and is gradually penetrating the building stock until it reaches a full implementation by 2050. Results indicate that the use of BioZEment has a higher potential of reducing global warming potential than conventional concrete, regardless of the development of the cement industry. BioZEment could decrease cumulative greenhouse gas emissions with ca 15 % by 2100 compared to using conventional concrete with a conservative development and slightly less if compared to using concrete with an optimistic development (including among other initiatives breakthrough technologies like carbon capture and storage, and carbon capture and utilization). Results also indicate that, while BioZEment is not fully implemented in the entire building stock, using the optimistic development concrete instead of conservative concrete provides the lowest cumulative emissions by 2100. That means that including several migration strategies at the same time will reduce emissions further than taking one single action. The building stock model provides interesting indications about the potential of BioZEment, which can guide further development. If Norway is to meet its ambitious goals of emission reductions and climate neutrality, it is important to design thought through and robust strategies for the construction sector

Life Cycle Sustainability Evaluations of Bio-based Value Chains: Reviewing the Indicators from a Swedish Perspective

Policymakers worldwide are promoting the use of bio-based products as part of sustainable development. Nonetheless, there are concerns that the bio-based economy may undermine the sustainability of the transition, e.g., from the overexploitation of biomass resources and indirect impacts of land use. Adequate assessment methods with a broad systems perspective are thus required in order to ensure a transition to a sustainable, bio-based economy. We review the scientifically published life cycle studies of bio-based products in order to investigate the extent to which they include important sustainability indicators. To define which indicators are important, we refer to established frameworks for sustainability assessment, and include an Open Space workshop with academics and industrial experts. The results suggest that there is a discrepancy between the indicators that we found to be important, and the indicators that are frequently included in the studies. This indicates a need for the development and dissemination of improved methods in order to model several important environmental impacts, such as: water depletion, indirect land use change, and impacts on ecosystem quality and biological diversity. The small number of published social life cycle assessments (SLCAs) and life cycle sustainability assessments (LCSAs) indicate that these are still immature tools; as such, there is a need for improved methods and more case studies

Utvärdering av fritidsbanker

Denna rapport presenterar en utvärdering över vilka samhällsnyttor som fritidsbanker bidrar med samt de framgångsfaktorer och utmaningar som upplevs påverka hur väl en fritidsbank fungerar. Fritidsbanker kan vara organiseradepå olika sätt, men gemensamt är att invånare kan komma dit och låna sportutrustning och andra fritidsartiklar gratis – en form av delningsekonomi med potential att stimulera till en cirkulär ekonomi. Cirkulär ekonomi och delning har fått mer uppmärksamhet de senaste åren, men det saknas fortfarande forskning och utvärderingar inom området – och av fritidsbanker specifikt. Studien utgör en främjande utvärdering, vilket innebär att den har som ambition att både granska och hjälpa verksamheterna som studeras. Syftet med studien är att utvärdera vilka samhällsnyttor fritidsbanker bidrar med och identifiera utmaningar och framgångsfaktorer för fritidsbankerna. Målen är att belysa och sprida kännedom om effekterna av fritidsbankernas verksamhet. Metoderna som används för materialinsamling och analys är bådekvalitativa och kvantitativa; och inkluderar bland annat enkäter, intervjuer, effektanalys och miljöberäkning. Utvärderingen visar att fritidsbankerna har flera positiva sociala effekter, däribland ökad rörelse och ökad socialinkludering. De bidrar med ekonomiska effekter som ökad sysselsättning och potentiellt minskade sjukvårdskostnader. Resultaten visar även miljömässiga effekter bland annat genom förlängd livslängd för sportutrustning och potentiellt minskade nyköp av sportutrustning. Några av framgångsfaktorerna som lyfts för fritidsbankerna är låneverksamheten, fastanställd personal och samarbeten med lokala aktörer. Utmaningar i nuläget inkluderar osäker finansiering och svårigheter att hitta bra lokaler till överkomligt pris. Slutsatsen är att fritidsbankerna kan bidra med flera nyttiga samhällseffekter. Den centrala organisationen Fritidsbanken Sverige, tillsammans med de lokala fritidsbankerna, har potential att vara en viktig aktör i samhället och bidra till förbättrad hälsa, minskad klimatpåverkan och minskad ojämlikhet mellan olika sociala klasser. Samtidigt beror deras inverkan på hur respektive fritidsbank är utformad, vilka lokala och nationella samarbeten som finns och de praktiska förutsättningarna för verksamheterna (t.ex. ifråga om finansiering). Fritidsbankerna står inför flera utmaningar för att kunna driva och planera verksamheten långsiktigt och det är av stor vikt att de får ett stadigt stöd av kommuner och andra nyckelaktörer.Utvärdering av fritidsbanke

Utvärdering av fritidsbanker

Denna rapport presenterar en utvärdering över vilka samhällsnyttor som fritidsbanker bidrar med samt de framgångsfaktorer och utmaningar som upplevs påverka hur väl en fritidsbank fungerar. Fritidsbanker kan vara organiseradepå olika sätt, men gemensamt är att invånare kan komma dit och låna sportutrustning och andra fritidsartiklar gratis – en form av delningsekonomi med potential att stimulera till en cirkulär ekonomi. Cirkulär ekonomi och delning har fått mer uppmärksamhet de senaste åren, men det saknas fortfarande forskning och utvärderingar inom området – och av fritidsbanker specifikt. Studien utgör en främjande utvärdering, vilket innebär att den har som ambition att både granska och hjälpa verksamheterna som studeras. Syftet med studien är att utvärdera vilka samhällsnyttor fritidsbanker bidrar med och identifiera utmaningar och framgångsfaktorer för fritidsbankerna. Målen är att belysa och sprida kännedom om effekterna av fritidsbankernas verksamhet. Metoderna som används för materialinsamling och analys är bådekvalitativa och kvantitativa; och inkluderar bland annat enkäter, intervjuer, effektanalys och miljöberäkning. Utvärderingen visar att fritidsbankerna har flera positiva sociala effekter, däribland ökad rörelse och ökad socialinkludering. De bidrar med ekonomiska effekter som ökad sysselsättning och potentiellt minskade sjukvårdskostnader. Resultaten visar även miljömässiga effekter bland annat genom förlängd livslängd för sportutrustning och potentiellt minskade nyköp av sportutrustning. Några av framgångsfaktorerna som lyfts för fritidsbankerna är låneverksamheten, fastanställd personal och samarbeten med lokala aktörer. Utmaningar i nuläget inkluderar osäker finansiering och svårigheter att hitta bra lokaler till överkomligt pris. Slutsatsen är att fritidsbankerna kan bidra med flera nyttiga samhällseffekter. Den centrala organisationen Fritidsbanken Sverige, tillsammans med de lokala fritidsbankerna, har potential att vara en viktig aktör i samhället och bidra till förbättrad hälsa, minskad klimatpåverkan och minskad ojämlikhet mellan olika sociala klasser. Samtidigt beror deras inverkan på hur respektive fritidsbank är utformad, vilka lokala och nationella samarbeten som finns och de praktiska förutsättningarna för verksamheterna (t.ex. ifråga om finansiering). Fritidsbankerna står inför flera utmaningar för att kunna driva och planera verksamheten långsiktigt och det är av stor vikt att de får ett stadigt stöd av kommuner och andra nyckelaktörer.Utvärdering av fritidsbanke