De bio-gebaseerde economie vooruithelpen met LCA’s over (poly)melkzuur

De bio-gebaseerde economie ondersteunen met transparante milieugegevens

De transitie naar een bio-gebaseerde economie staat centraal op de beleidsagenda van de Europese Commissie. Via haar Biostrategie wil de EU de afhankelijkheid van fossiele grondstoffen verminderen, duurzaam gebruik van biomassa stimuleren en innovatieve bio-gebaseerde materialen zoals melkzuur en polymelkzuur (PLA) bevorderen.

Bio-gebaseerd betekent echter niet automatisch een lage milieu-impact. Levenscyclusimpacten zoals landbouwproductie, energieverbruik en transportlogistiek kunnen de milieuprestaties aanzienlijk beïnvloeden.

Een robuuste en transparante Levenscyclusanalyse (LCA) is daarom essentieel. Alleen met solide methodologische keuzes en hoogwaardige gegevens kunnen bedrijven geloofwaardige voordelen op milieuvlak aantonen en zinvolle mogelijkheden ter verbetering identificeren.

Het afgelopen jaar hebben wij twee toonaangevende spelers in de waardeketen van melkzuur en PLA ondersteund met cradle-to-gate beoordelingen, elk gericht op verschillende maar complementaire uitdagingen.

Onze ervaring: LCA op melkzuur en polymelkzuur (PLA)

Bij RDC Environment hebben we recentelijk toonaangevende actoren in de (poly)melkzuur-waardeketen ondersteund met cradle-to-gate milieubeoordelingen, elk afgestemd op hun specifieke strategische vragen.

• We hebben een Product Carbon Footprint (PCF)-studie uitgevoerd voor melkzuurproducten.
• We hebben een multicriteria cradle-to-gate LCA uitgevoerd van de productie van polymelkzuur (PLA).

Beide studies richtten zich op cradle-to-gate impacts (van de winning van grondstoffen tot en met de productie). In de studie over de productie van polymelkzuur (PLA) vergeleken we echter ook de impacts van mechanische en chemische recycling, wat inzicht biedt in de voordelen en afwegingen van elke technologie.

Omgaan met de belangrijkste methodologische uitdagingen

LCA’s van melkzuur- en PLA-systemen brengen complexe methodologische overwegingen met zich mee.

1. Fermentatieprocessen met meerdere outputs

Zoals bij de meeste bio-gebaseerde systemen genereert het productieproces meerdere co-producten, waardoor een robuuste allocatie essentieel is om de milieu-impacts correct toe te wijzen. De fermentatie van glucose tot melkzuur levert waardevolle co-producten op, waaronder:

• Microbiële biomassa
• Gips (afkomstig uit de zuiveringsstap)

Conform de richtlijnen van ISO 14044 dient allocatie zoveel mogelijk vermeden te worden door het model op te splitsen in kleinere eenheidsprocessen. De benodigde gegevens zijn echter soms simpelweg niet beschikbaar. In de studie over PLA-productie kan het fermentatieproces niet fysiek worden opgesplitst in onafhankelijke deelprocessen voor elke output. Systeemuitbreiding is theoretisch mogelijk, maar vereist aanvullende aannames over gesubstitueerde producten.

Daarom werd economische allocatie geselecteerd als de meest relevante aanpak. Het proces wordt primair uitgevoerd om melkzuur te produceren vanwege de economische waarde ervan, niet voor gips of microbiële biomassa. Economische allocatie weerspiegelt de onderliggende productielogica dan ook beter dan massa-allocatie.

2. Behandeling van biogeen koolstof

Binnen een cradle-to-gate scope kan de opname van biogeen koolstof tijdens de landbouwfase leiden tot een aanzienlijke verlaging van de gerapporteerde klimaatimpacts. Biomassa absorbeert CO₂ tijdens de groei, wat wordt meegeteld als een tijdelijke koolstofverwijdering in het productsysteem.

Aan het einde van de levensduur komt dit biogene koolstof echter doorgaans weer vrij in de atmosfeer via afbraak, verbranding of andere verwerkingsprocessen. Omdat dit type product niet leidt tot langdurige koolstofopslag, wordt de initiële opname effectief gecompenseerd over de volledige levenscyclus. Er kan dus geen permanent koolstofkrediet worden geclaimd.

Transparante communicatie is daarom essentieel bij het presenteren van resultaten voor de klimaatveranderingsindicator waarbij biogeen koolstof is inbegrepen. Resultaten dienen altijd uitgesplitst te worden gepresenteerd, met een duidelijk onderscheid tussen de cradle-to-gate fossiele emissies en de bijdrage van de biogene koolstofopname.

Gerecycled PLA versus virgin PLA beoordelen

Als onderdeel van de studie naar PLA-productie hebben we ook de milieuprestaties van gerecycled PLA vergeleken met die van virgin PLA. De beoordeling werd uitgevoerd over vijf verschillende cycli, die een realistische materiaalketen weerspiegelen:

• Cyclus 1: productie van virgin PLA
• Cycli 2–4: mechanische recycling
• Cyclus 5: chemische recycling

Voor elke cyclus hebben we expliciet rekening gehouden met de geleidelijke afname van de materiaalkwaliteit ten opzichte van virgin PLA. Mechanische recycling kan de functionaliteit van het polymeer gedurende meerdere ronden behouden, maar met een geleidelijke afname van de mechanische eigenschappen. Tegen de vierde cyclus werd de materiaalkwaliteit te laag geacht voor verdere mechanische recycling, waardoor chemische recycling de meest geschikte verwerkingsroute werd om de polymeerperformantie te herstellen.

De resultaten tonen duidelijk aan dat gerecycled PLA voor de meeste milieu-indicatoren aanzienlijk beter presteert dan virgin PLA. Het vermijden van de primaire biomassateelt, fermentatie en polymerisatiestappen leidt tot substantiële impactreducties, zelfs wanneer rekening wordt gehouden met het energieverbruik voor recycling en de bijbehorende verwerking.

Deze bevindingen onderstrepen het belang van de ontwikkeling van een sterke en efficiënte recyclinginfrastructuur voor bio-gebaseerde plastics. Het sluiten van de kringloop is essentieel om de milieuprestaties van PLA volledig te benutten, in lijn met de doelstellingen van de Biostrategie van de Europese Commissie en de ambities van de EU op het gebied van de circulaire economie.

Het belang van een sterke technische partner

Bio-gebaseerde waardeketens zijn inherent complex. Van landbouwinputs tot fermentatie, polymerisatie, allocatiebeslissingen en recyclingscenario’s: methodologische nauwkeurigheid is van cruciaal belang.

Bedrijven die investeren in bio-gebaseerde materialen hebben nood aan:

• Transparante en verdedigbare LCA-modellen
• Afstemming op Europese methodologische normen
• Gevoeligheidsanalyses om de belangrijkste aannames te toetsen
• Duidelijke identificatie van milieu-hotspots

Door technische expertise te combineren met een diepgaand begrip van bio-gebaseerde systemen, ondersteunen wij onze klanten bij het nemen van weloverwogen beslissingen, het versterken van duurzaamheidsbeweringen en het afstemmen op de transitie van Europa naar een veerkrachtige bio-economie.