Life cycle assessment of press felt packaging: Impact of reuse on carbon footprint and costs

Abstract

Several companies are attempting to reduce their carbon footprint to tackle climate change. Carbon footprint refers to the amount of greenhouse gases (GHG) caused by a product or service during its life cycle, and it may be quantified by a method called Life Cycle Assessment (LCA). Carbon footprint is expressed in CO2 equivalents (CO2 eq), taking into account the different global warming potential (GWP) of various GHGs. Legislation acts as a key driver for companies to reduce their emissions.

The aim of this thesis was to use LCA to find out what factors influence the carbon footprint of industrial packaging and how the carbon footprint could be reduced. A key part of the thesis was the reuse of packaging, and its impact on carbon footprint and costs. In this thesis, Valmet’s press felt packages were examined. Press felts are large and heavy fabrics used in papermaking. Valmet’s press felts are manufactured in Tampere, Finland. The finished felt is wrapped around a steel core with a polypropylene (PP) core inside, after which the felt is protected with a polyethylene (PE) film. After this, the felt and the inner packaging are placed in an outer packaging. The first option is a plywood casket, consisting of plywood, Oriented Strand Board (OSB) and timber board. Another option is the so-called C-profile packaging, which is a core made of core board with plywood disks at the ends.

According to the comparative LCA, the carbon footprint of the plywood casket is 581 kg CO2 eq while the carbon footprint of the C-profile packaging is 535 kg CO2 eq. The C-profile packaging therefore has an 8 % lower carbon footprint. For both types of packaging, the steel core production accounts for most of the carbon footprint by causing emissions of 309 kg CO2 eq. To reduce the emissions from press felt packaging, the C-profile packaging could be recommended to customers instead of the plywood casket and Valmet’s cardboard cores could be recommended over the steel cores. In addition, the mass of the packaging should be reduced. Valmet should also better instruct and control the recycling of its packaging. If the plywood casket and steel core were reused, it could also bring significant emission reductions. The LCA calculation showed that from a Finnish customer, a reusable packaging system would result in a 45-68 % lower carbon footprint compared to a single-use packaging system, depending on whether the packaging is reused once, twice or three times. From a German customer the corresponding reduction would be 21-31 % and from a Chinese customer 4-6 %. For all three customers, the reduction in emissions increases with the number of reuses.

Based on the cost estimation, reusing the plywood casket and steel core from a Finnish customer could be 20-30 % cheaper than a single-use packaging system, depending on the number of reuses. From a German customer it could be 4-6 % cheaper and from a Chinese customer 11-17 % more expensive. As the most significant emission reductions and cost savings are achieved in the case of the Finnish customer, it would be advisable to pilot the reuse of packaging first with domestic customers. As significant emission reductions and some cost savings can be achieved with the German customer, reuse of packaging can also be recommended from Central European customers. For customers located far away from Valmet, such as in China, reuse does not achieve such significant emission reductions and increases costs. Therefore, reuse of packaging from customers located far away is not recommended as such. In order to make the reuse of packaging more economically viable, collapsible packaging and a deposit fee are worth considering. The avoided emissions from the reuse of the steel core are almost three times higher than from the casket, and thus priority should be given to the re-use of the steel core.

Useat yritykset pyrkivät pienentämään hiilijalanjälkeään ilmastonmuutoksen torjumiseksi. Hiilijalanjälki tarkoittaa tuotteen tai palvelun elinkaaren aikana aiheutuvien kasvihuonekaasujen määrää, joka voidaan määrittää elinkaariarvioinnilla (LCA). Hiilijalanjälki ilmaistaan hiilidioksidiekvivalentteina (CO2-ekv.), joka ottaa huomioon kasvihuonekaasujen eri lämmityspotentiaalit. Lainsäädäntö on keskeinen tekijä, joka ajaa yrityksiä vähentämään päästöjään.

Tämän diplomityön tavoitteena oli selvittää LCA:n avulla, mitkä tekijät vaikuttavat teollisuuspakkausten hiilijalanjälkeen ja miten hiilijalanjälkeä voitaisiin pienentää. Keskeinen osa työtä oli pakkausten uudelleenkäyttö ja sen vaikutus hiilijalanjälkeen sekä kustannuksiin. Tässä työssä tarkasteltiin Valmetin puristinhuopapakkauksia. Puristinhuovat ovat suuria ja painavia kankaita, joita käytetään paperinvalmistuksessa. Valmetin puristinhuovat valmistetaan Tampereella. Valmis huopa kääritään teräshylsyn ympärille, jonka sisällä on polypropeenihylsy, minkä jälkeen huopa suojataan polyeteenikalvolla. Tämän jälkeen huopa ja sisäpakkaus asetetaan ulkopakkaukseen. Ensimmäinen vaihtoehto on vanerilaatikko, joka koostuu vanerista, suunnatusta suurlastulevystä (OSB) ja puulaudasta. Toinen vaihtoehto on niin kutsuttu C-profiilipakkaus, joka on hylsykartongista valmistettu kierrehylsy, jonka päissä on vanerikiekot.

Vertailevan LCA:n tuloksena saatiin, että vanerilaatikon hiilijalanjälki on 581 kg CO2-ekv. ja C-profiilipakkauksen 535 kg CO2-ekv. C-profiilipakkauksen hiilijalanjälki on siis 8 % pienempi kuin vanerilaatikon. Molempien pakkausten osalta teräshylsyn tuotanto kattaa suurimman osan hiilijalanjäljesta aiheuttaen 309 kg CO2-ekv. päästöjä. Puristinhuopapakkausten päästöjen vähentämiseksi asiakkaille voitaisiin suositella C-profiilipakkausta vanerilaatikon sijasta. Valmet voisi myös suositella asiakkaille valikoimassaan olevia kartonkihylsyjä teräshylsyjen sijasta. Lisäksi pakkauksen massaa tulisi pienentää. Valmetin tulisi myös ohjeistaa ja valvoa paremmin pakkaustensa kierrätystä.

Mikäli vanerilaatikko ja teräshylsy uudelleenkäytettäisiin, voisi se myös vähentää päästöjä merkittävästi. LCA-laskelma osoitti, että suomalaisen asiakkaan tapauksessa uudelleenkäytettävä pakkausjärjestelmä aiheuttaisi 45-68 % pienemmän hiilijalanjäljen kertakäyttöiseen pakkausjärjestelmään verrattuna riippuen siitä, uudelleenkäytetäänkö pakkaus kerran, kahdesti vai kolmesti. Saksalaisen asiakkaan tapauksessa vastaava päästövähennys olisi 21-31 % ja kiinalaisen asiakkaan tapauksessa 4-6 %. Kaikkien kolmen asiakkaan tapauksessa päästövähennys kasvaa uudelleenkäyttökertojen määrän myötä.

Kustannusarvion perusteella vanerilaatikon ja teräshylsyn uudelleenkäyttö suomalaiselta asiakkaalta olisi 20-30 % halvempaa kuin kertakäyttöinen pakkausjärjestelmä riippuen uudelleenkäyttöjen määrästä. Saksalaiselta asiakkaalta se olisi 4-6 % halvempaa ja kiinalaiselta asiakkaalta 11-17 % kalliimpaa. Koska suomalaisen asiakkaan tapauksessa saavutetaan merkittävimmät päästövähennykset ja kustannussäästöt, pakkausten uudelleenkäyttöä olisi suositeltavaa pilotoida ensin kotimaisilla asiakkailla. Koska saksalaisen asiakkaan tapauksessa voidaan saavuttaa merkittäviä päästövähennyksiä ja jonkin verran kustannussäästöjä, pakkausten uudelleenkäyttöä voidaan suositella myös keskieurooppalaisilta asiakkailta. Kaukana, kuten Kiinassa, sijaitsevien asiakkaiden kohdalla uudelleenkäytöllä ei saavuteta yhtä merkittäviä päästövähennyksiä ja se lisää kustannuksia. Siksi näiden asiakkaiden pakkausten uudelleenkäyttöä ei sellaisenaan suositella. Jotta pakkausten uudelleenkäyttö olisi taloudellisesti kannattavampaa, kokoontaitettavia pakkauksia ja panttipalkkiota on syytä harkita. Teräshylsyjen uudelleenkäytöstä aiheutuvat päästövähennykset ovat lähes kolme kertaa suuremmat kuin laatikon uudelleenkäytöstä, joten teräshylsyjen uudelleenkäyttö tulisi asettaa etusijalle.