Toward circularity : life cycle-based approach in waste management

Abstract

Our current “throwaway” lifestyle places great strain on the environment; resources that enter the economy remain for only a short period and are quickly disposed of. This dissertation aims to evaluate the economic and environmental impacts of shifting toward more circular economy (CE) practices that advocate value retention for as long as possible within the economy. The research was carried out by conceptualizing CE and solving real cases focusing on the product end-of-life (EoL) stage. Life cycle assessment (LCA) was the main tool used to assess environmental impacts of different circular scenarios. The tool was paired with life cycle costing (LCC) to evaluate economic performances. Three cases in Finland were assessed: shifting toward source-separated biowaste collection, establishing an agricultural plastics waste recycling system, and waste-to-energy optimization. It was found that CE covers multiple aspects within the value chain; thus, its adoption model can occur at any stage of the value chain, thereby enabling various stakeholders to be more circular through different actions. The cases suggested that being more circular at the EoL stage may improve value retention through secondary material production, waste treatment by-products, and energy recovery. Shifting toward circularity was shown to be economically and environmentally viable. The dissertation illustrated the importance of stakeholders’ collaboration because a circular approach could affect all actors within the supply chain, including manufacturing, the energy sector, and society. The study showed that it is important to quantify environmental impacts of products or services, and to date, LCA remains the most suitable tool for quantifying results and evaluating options. In addition, a combination with LCC will provide more comprehensive results to anticipate any trade-off between environmental and economic aspects. CE must start somewhere, so let it start with organizations evaluating their environmental performance to identify better alternatives, define targets, and foster circularity in the long run.

Nykyinen kertakäyttöelämäntapa aiheuttaa painetta ympäristölle. Monia raaka-aineita, joita käytetään taloudessa, hyödynnetään vain lyhyen aikaa ja hävitetään nopeasti. Tämän väitöskirjan tavoitteena on arvioida taloudellisia ja ympäristövaikutuksia yritysten siirtymisessä kohti kiertotalouden (CE) käytäntöjä, joiden avulla pyritään arvon säilyttämiseen mahdollisimman pitkään. Tutkimus toteutettiin tarkastelemalla kiertotalouden käsitteitä ja esittämällä ratkaisumalleja tapaustutkimuksiin, joissa keskityttiin tuotteen elinkaaren loppuvaiheeseen (EoL). Elinkaariarviointi (LCA) oli näissä tärkein työkalu erilaisten kiertoskenaarioiden ympäristövaikutusten arvioinnissa. Tämä työkalu yhdistettiin elinkaarikustannuslaskentaan (LCC) taloudellisen suorituskyvyn arvioimiseksi. Kolme tapaustutkimusta toteutettiin Suomessa: (1) siirtyminen biojätteen lajittelukeräykseen, (2) maatalouden muovijätteen kierrätysjärjestelmän suunnittelu ja (3) jätteen energian optimointi. Tulokset osoittivat, että kiertotalouden avulla voidaan kattaa useita arvoketjun näkökohtia; käyttöönotto voidaan toteuttaa millä tahansa arvoketjun tasolla, ja eri sidosryhmät voivat lisätä kiertoa eri toimien kautta. Tulokset viittaavat siihen, että kierron lisääminen EoL-vaiheessa voisi parantaa arvon säilyttämistä uusiomateriaalituotannon, jätteenkäsittelyn sivutuotteiden ja energian talteenoton avulla. Tyyppitapausten perusteella yritysten siirtyminen kiertotalouskäytäntöihin osoittautui sekä taloudellisesti ja ympäristön kannalta kannattavaksi. Työn tulokset ovat havainnollistaneet sidosryhmien yhteistyön tärkeyttä. Kierron rakentaminen voi vaikuttaa kaikkiin toimitusketjun toimijoihin, mukaan lukien valmistus, energiantuotanto ja yhteiskunta laajemmin. Tutkimus osoitti, että tuotteiden tai palveluiden ympäristövaikutusten kvantitatiivinen mittaaminen on tärkeää, ja LCA on edelleen sopivin väline tulosten kvantifiointiin ja erilaisten vaihtoehtojen keskinäiseen arviointiin. Elinkaarilaskelmaan yhdistettynä elinkaarikustannuslaskentaan saadaan aikaan kattavampia tuloksia, joilla voidaan vertailla ympäristö- ja talousnäkökohtien mahdollisia ristiriitoja. Kiertotaloustyö on aloitettava jostain, ja se voi alkaa siitä, että organisaatiot mittaavat ympäristötehokkuuttaan rakentaakseen parempia vaihtoehtoja, määritelläkseen tavoitteitaan ja edistääkseen kiertojen kehittymistä pitkällä aikavälillä.