Evaluation of the cork sector’s environmental performance through life cycle assessment

Abstract

A relevância do setor corticeiro do ponto de vista ambiental tem vindo a aumentar graças à transição, quer da indústria quer dos consumidores, para um mercado mais sustentável. A avaliação do impacte ambiental dos produtos de cortiça pode ser feita através da avaliação do ciclo de vida (ACV) para identificar as etapas e os processos mais influentes ao longo do seu ciclo de vida. Atualmente, existem poucos estudos de ACV disponíveis e a maioria deriva de dois países, Portugal e Espanha (os líderes do setor da cortiça). No entanto, os estudos existentes muitas vezes excluem a etapa de fim-de-vida ou quando ela é incluída consideram apenas um destino final, nomeadamente o aterro sanitário. Além disso, a maioria dos estudos existentes não considera a emissão e remoção de carbono biogénico no cálculo da pegada de carbono porque estas emissões são consideradas neutras (todo o carbono sequestrado na floresta vai ser emitido durante as etapas de fabrico, uso e fim-de-vida). Adicionalmente os estudos atuais consideram que todas as emissões ocorrem num tempo específico que pode não ser muito realista uma vez que as emissões podem ocorrem ao longo do tempo considerado no ciclo de vida do sistema. A presente tese tem o objetivo de enriquecer e ampliar o conhecimento do setor corticeiro. Vários estudos de caso de produtos de cortiça representativos (rolhas de cortiça natural, pavimento flutuante de cortiça, placas e regranulado de cortiça expandida) estão incluídos nesta tese a fim de identificar as etapas e os processos mais influentes em cada caso do ponto de vista ambiental. A contribuição dos produtos de cortiça para várias categorias de impacte ambiental é feita através do uso de ACV. Adicionalmente, a etapa de fim-de-vida das rolhas de cortiça natural é avaliada separadamente considerando várias alternativas e cenários para identificar a melhor opção em termos ambientais. Além disso, é desenvolvido e apresentado um modelo de simulação para o cálculo da pegada de carbono do setor corticeiro na sua totalidade. O objetivo deste modelo é facilitar a avaliação de todo o setor da cortiça, não só por etapa e processo, mas também por produto e na sua totalidade. Assim, este vem apoiar a tomada de decisões do setor, a fim de melhorar a sua pegada de carbono total. Adicionalmente uma abordagem de ACV mais recente é aplicada, a avaliação dinâmica do ciclo de vida. Ao contrário da abordagem tradicional (estática), que considera que todas as emissões e alterações climáticas ocorrem num tempo específico (geralmente 20, 100 ou 500 anos), a abordagem dinâmica considera as emissões e alterações climáticas que ocorrem em cada ano do horizonte temporal escolhido para o estudo. A consideração da abordagem dinâmica é aplicada pela primeira vez neste setor e fornece mais uma alternativa na avaliação da pegada de carbono do setor corticeiro. A presente tese destaca a importância da inclusão do carbono biogénico sequestrado e emitido no cálculo da pegada de carbono. Quando é incluído o setor é um sumidouro de carbono (pegada de carbono igual a -956,042 t CO2 eq. por ano) e quando é excluído é uma fonte de carbono (pegada de carbono igual a 172,844 t CO2 eq. por ano).

The relevance of the cork sector from an environmental point of view is currently increasing thanks to the transition, both of industry and the consumers to a more sustainable market. The evaluation of the environmental impact of the cork products can be done through life cycle assessment (LCA). This is a tool used for the evaluation of the entire life cycle of a product (from the extraction of the raw materials to the final disposal of the product) in order to identify the most influential stages and processes along the life cycle. Currently, there is a limited number of LCA studies ON cork found in literature and the majority derives from two countries, Portugal and Spain (the leaders of the cork sector). Those studies, usually exclude the end-of-life stage and when it is included they only consider one destination, namely landfilling. The majority of the existing studies doesn’t consider the emission and removal of biogenic carbon in the calculation of the carbon footprint since they are considered neutral (all biogenic carbon sequestered at the forest will be completely emitted during the stages of manufacturing, use and end-of-life). Additionally, the current studies consider that all the emissions occur in a specific time (reference year) and this might not be very realistic since the emissions may occur along the time considered in the life cycle of the system under study and this may influence the final conclusions reached. The present Ph.D. thesis aims to enrich and extend the knowledge of the cork sector. Different case studies of the most representative cork products (natural cork stoppers, cork floating floor, expanded cork slab and regranulates) are included in this thesis in order to identify the most influential stages and processes in each case from an environmental point of view. The contribution of the cork products for various environmental impact categories is done through the use of LCA. Additionally, the end-of-life stage for used natural cork stoppers is evaluated separately considering various alternatives and scenarios in order to identify the most efficient option from an environmental point of view. Moreover, a simulation model for the calculation of the carbon footprint of the entire cork sector is developed and presented. The goal of this model is to facilitate the evaluation of the entire cork sector not only per stage and process but also per product and as a total. Thus, it can be very useful for the decisionmaking of the sector in order to decrease its total carbon footprint. Additionally, a more recent approach is applied as well, the dynamic life cycle assessment. On the contrary of the traditional (static) approach that considers that all the emissions and climate change impacts occur on a specific time (usually 20, 100 or 500 years), the dynamic approach considers the emissions and impacts occurring in each year for the temporal horizon chosen for the study. The dynamic life cycle approach is applied for the first time on the cork sector and provides another alternative for the carbon footprint evaluation of the cork sector. The present thesis highlights the importance of including the sequestered and emitted biogenic carbon in the carbon footprint calculation of the cork sector. When biogenic carbon is included in the calculations, the cork sector is a carbon sink (carbon footprint equal to -956,042 t CO2 eq. per year) and when it is excluded the cork sector is a carbon source (carbon footprint equal to 172,844 t CO2 eq. per year).