Entwicklung eines Modells für die Erstellung von Lebenszyklusanalysen zur Bewertung von recyclingbasierten Kreislaufwirtschaftsstrategien am Fallbeispiel der EPS-Wirtschaft in Österreich

Abstract

Die Etablierung der Kreislaufwirtschaft hat in den letzten Jahren zunehmend an Bedeutung gewonnen, da sie als vielversprechender Ansatz zur Erreichung einer klimaneutralen Wirtschaft gilt. Es bedarf jedoch einer sorgfältigen Bewertung der Strategien, die für die Umsetzung einer effektiven Kreislaufwirtschaft erforderlich sind. Die Lebenszyklusanalyse (LCA) ist eine bewährte Methode zur Bewertung der Umweltauswirkungen von Produkten und Prozessen. Für die Kreislaufwirtschaft sind jedoch zusätzliche Bewertungskriterien und -methoden erforderlich, um die spezifischen Aspekte und Potenziale angemessen bewerten und optimieren zu können. Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung eines allgemeinen Modells zur Erstellung von LCA für die Bewertung von recyclingbasierten Kreislaufwirtschaftsstrategien. Durch eine systematische Literaturanalyse wurden die Entwicklungen von LCA in Bezug auf die Forschungsfragen analysiert. Basierend auf den gewonnenen Erkenntnissen wurden die Anforderungen an das Modell und die Berechnungsmethode abgeleitet und mit Hilfe von Normen und Richtlinien entwickelt. Anschließend wurden geeignete Softwareprogramme ausgewählt, um das entwickelte Modell zu implementieren. Zur Auswertung und Visualisierung des Modells wurde Tableau Desktop verwendet. Das Ergebnis ist ein modulares Modell zur Erstellung von LCA, das verschiedene Recyclingszenarien mit flexiblen Recycling- und Zyklusparametern simulieren und deren Auswirkungen auf das System abbilden kann. Die Validierung des Modells wurde anhand eines Use-Cases aus der EPS-Verpackungsindustrie in Österreich durchgeführt. Konkret wurden die Treibhausgasemissionen (CO2-Bilanz) betrachtet und durch Recherchen eine praxisnahe Beschreibung erarbeitet. Bei einem Recyclinganteil von 56%, einer Recyclingeffizienz von 96% und zwei Zyklen kann laut Modell eine CO2-Einsparung von 25,99% durch die Kreislaufwirtschaft gegenüber der linearen Wirtschaft erreicht werden. Die Einsparung wird vor allem durch die vermiedene Rohmaterialherstellung und thermische Verwertung erreicht. Die Förderung der Kreislaufwirtschaft kann nur über den gesamten Markt und über Unternehmensgrenzen hinweg gelingen. Dies muss auch bei der Bewertung berücksichtigt werden. Die Wahl der Methode zur Einbeziehung des Recyclings in die LCA muss sorgfältig getroffen werden, da eine Überschätzung der Qualität der zurückgewonnenen Materialien die wahrgenommenen Vorteile des Recyclings deutlich erhöhen kann. Grundsätzlich kann gesagt werden, dass die Ergebnisse einer LCA stark von der Zieldefinition der LCA-Studie abhängen. Aufgrund der Vielzahl unterschiedlicher Ansätze kann es kein allgemein gültiges Modell geben und ein Vergleich von LCA-Studien ist aufgrund der unterschiedlichen Zielsetzungen oft nicht sinnvoll.

The establishment of a circular economy has gained increasing importance in recent years, as it is considered a promising approach to achieving a carbon-neutral economy. However, a careful evaluation of the strategies required for effective implementation of the circular economy is needed. Life Cycle Assessment (LCA) is a proven method for evaluating the environmental impacts of products and processes. The circular economy, therefore, requires additional evaluation criteria and methods to adequately assess and optimize its specific aspects and potentials. The aim of this thesis is to develop a general model for conducting LCA to evaluate recycling-based circular economy strategies. A systematic literature review was carried out to analyze the development of LCA in relation to the research questions. Based on the findings, the requirements for the model and the calculation method were derived and developed using standards and guidelines. Suitable software programs were then selected to implement the developed model. Tableau Desktop was used to evaluate and visualize the model. The result is a modular LCA model that can simulate different recycling scenarios with flexible recycling and cycle parameters to reflect their impact on the system. The model was validated using a case study from the EPS packaging industry. In particular, greenhouse gas emissions (CO2 balance) were considered and a practical description was developed through research. According to the model, with a recycling rate of 56%, a recycling efficiency of 96% and two cycles, the circular economy can achieve a 25.99% reduction in CO2 compared to a linear economy. The savings are mainly achieved through the avoided raw material production and thermal recovery. The promotion of the circular economy can only be successful across the entire market and beyond company boundaries, and therefore needs to be taken into account in the evaluation. The choice of method for including recycling in the LCA must be made carefully, as overestimating the quality of recovered materials can significantly inflate the perceived benefits of recycling. In general, it can be said that the results of an LCA depend strongly on the goal definition of the LCA study. Due to the large number of different approaches, there is no universal model, and it is often not useful to compare LCA studies because of the different goal definitions.