W ramach naszej witryny stosujemy pliki cookies w celu świadczenia Państwu usług na najwyższym poziomie, w tym w sposób dostosowany do indywidualnych potrzeb. Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień dotyczących cookies oznacza, że będą one zamieszczane w Państwa urządzeniu końcowym. Mogą Państwo dokonać w każdym czasie zmiany ustawień dotyczących cookies. Więcej szczegółów w naszej "Polityce prywatności Cookies"

Rozumiem i zgadzam się

REKLAMA

Bilans masowy – niezbędne narzędzie do rozliczania recyklingu chemicznego

2023-06-21 / Autor: Plastics Europe Polska

Kontrolowany łańcuch dostaw (Chain of Custody, CoC) to obecnie jedna z niewielu uznawanych metod pozwalająca na prowadzenie i udokumentowanie zrównoważonej działalności gospodarczej, zwłaszcza w produkcji materialnej. W ogólnym zarysie polega na dokumentowaniu w określony sposób i według ścisłych reguł pochodzenia surowców, innych składników i zasobów, rodzaju i charakteru procesów technologicznych i logistycznych, także w odniesieniu do wszystkich partnerów łańcucha logistycznego. Taka dokumentacja pozwala na wystawienie certyfikatu kontrolowanego pochodzenia (CoC certificate) [1], który poświadcza „zrównoważoność” produktu. Certyfikaty mogą dotyczyć różnych aspektów, np. użycia surowców odnawialnych czy zawartości recyklatu otrzymanego z odpadów pokonsumenckich (PCR, ang. Post-Consumer Recyclate).

Określanie "zrównoważoności" strumieni produktów stosowane jest od lat w różnych sektorach światowej gospodarki, zwłaszcza w odniesieniu do produktów wytwarzanych w różnych częściach świata (np. kawa, banany, zboża, olej roślinny). Pozwala to na podnoszenie standardów produkcji, zarówno pod względem aspektów środowiskowych, jak i różnych innych związanych z zasadami fair trade. Innym obszarem wykorzystania tych technik jest wytwarzanie energii z udziałem źródeł odnawialnych, np. biomasy.

Procedury kontroli łańcuchów dostaw pod kątem oddziaływania społecznego i na środowisko w ostatnim czasie bardzo zyskują na znaczeniu dla właścicieli marek, którzy z jednej strony zobowiązani są do ścisłego przestrzegania coraz bardziej wymagającej legislacji środowiskowej, a z drugiej strony odczuwają presję społeczeństwa wymagającego odpowiedzialnego podejścia do środowiska i zasobów (zrównoważona produkcja, zrównoważone produkty). Certyfikaty kontrolowanego pochodzenia, zwłaszcza te wystawione w ramach uznanych europejskich lub światowych schematów audytorskich, często pomagają producentom w prowadzeniu dialogu z konsumentami.

Modele śledzenia i dokumentowania pochodzenia produktów z wykorzystaniem kontrolowanego łańcucha dostaw

Wobec istniejących na rynku setek różnych certyfikatów ważne jest, aby tzw. deklaracje dotyczące zrównoważonych produktów (sustainability claims, sustainability labelling) były wiarygodne i opierały się na sprecyzowanych regułach i procedurach, pozwalających na weryfikację deklaracji. Z tego względu przyjmowane przez odpowiedzialny biznes systemy jakości środowiskowej, w tym systemy CoC z certyfikacją, opierają się na solidnych zasadach skodyfikowanych przez międzynarodowe standardy i rekomendacjach uznanych autorytetów w tym zakresie, takich jak np. ISEAL Alliance – The Green House, koalicja skupiająca organizacje zajmujące się opracowywaniem standardów na rzecz zrównoważonego rozwoju[2,3].

Systemy te zapewniają jakościową i ilościową identyfikację produktu, łączą praktyki zrównoważonego podejścia na etapach łańcucha dostaw z certyfikatem środowiskowym produktu i ułatwiają pełną analizę wpływu produktu na środowisko. Podstawowe definicje odnoszące się do łańcucha dostaw i jego kontroli określa norma ISO 22095 Chain of Custody – General Terminology and Models. Kontrolowany łańcuch dostaw CoC – zbieranie i gromadzenie danych na temat produktu – pozwala na śledzenie pełnej historii produktu wzdłuż łańcucha dostaw (identyfikowalność, traceability). W ramach systemów CoC w praktyce stosuje się obecnie kilka modeli identyfikowalności. W każdym z nich zdefiniowane są wymagania, jakie muszą spełnić wszyscy operatorzy w łańcuchu dostaw, aby końcowy produkt mógł uzyskać odpowiedni certyfikat.

Poniżej przedstawiono pięć stosowanych modeli CoC wraz z ich krótką charakterystyką oraz przydatnością w różnych łańcuchach dostaw:

Identity Preservation (IP, zapewnienie tożsamości)

Procedury IP wymagają, by każdy strumień zrównoważonego produktu, dla którego będzie wystawiony certyfikat, był przerabiany osobno, tj. bez mieszania z innymi strumieniami (niezrównoważonymi). W tym modelu zakazane jest także łączne przetwarzanie różnych strumieni zrównoważonych (nawet jeśli są bardzo podobne). Na wszystkich etapach łańcucha dostaw partnerzy gwarantują, że konkretna partia produktu podlegająca certyfikacji będzie fizycznie odseparowana od innych partii produktu, również tych, które będą poddawane certyfikacji. Model IP często stosuje się w łańcuchach dostaw zrównoważonych składników i/lub surowców do produkcji żywności (np. przy produkcji oleju palmowego i jego certyfikacji w systemie RSPO[4]).

Segregation (SG, segregacja)

W modelu SG, podobnie jak w poprzednim (IP), wymagane jest ścisłe odseparowanie produktu certyfikowanego od produktu, który nie będzie (lub nie może być) certyfikowany. Partnerzy na wszystkich etapach łańcucha dostaw gwarantują zgodność przerabianych strumieni z wymaganiami certyfikacji, dozwolone jest natomiast łączenie i mieszanie ze sobą certyfikowanych strumieni. W efekcie na wyjściu certyfikowany produkt, podobnie jak w modelu IP, może w 100% zostać uznany za zrównoważony.

Controlled blending (CB, kontrolowane mieszanie)

Model CB opiera się na dwóch poprzednich schematach, wykorzystując deklarację o tożsamości zrównoważonych produktów wytwarzanych w kontrolowanym łańcuchu dostaw według modeli IP lub SG. Strumienie tych zrównoważonych produktów mogą być następnie mieszane ze strumieniami produktów „zwykłych” (np. biopaliwa z paliwami z surowców kopalnych). W efekcie na wyjściu produkt będzie certyfikowany jako produkt zawierający X% zrównoważonych składników. W takim modelu mogą funkcjonować np. systemy produkcji paliw zawierających frakcję pochodzącą z biomasy.

Mass balance (MB, bilans masowy)

W modelu MB wykorzystuje się informacje na temat ilości zrównoważonych produktów powstających w warunkach kontroli łańcucha dostaw. Następnie takie same ilości produktu, ale niekoniecznie tego samego, mogą być certyfikowane (sprzedane) jako produkt zrównoważony. Produkt zrównoważony może, ale nie musi, być zmieszany z produktem zwykłym (niecertyfikowanym) na każdym etapie procesu produkcyjnego pod warunkiem ciągłej kontroli ilości.

Bilans masy może być zastosowany na szczeblu instalacji (lub nawet partii/wsadu – batch level), fabryki (site level) bądź przedsiębiorstwa (multi-site level).

Ponieważ alokację zrównoważonego produktu wykonuje się niejako wirtualnie, często zdarza się, że fizycznie w sprzedawanym produkcie z certyfikacją może w ogóle nie być składnika/ produktu zrównoważonego. Ważne jest, aby ilość produktu sprzedawanego z certyfikacją nie była większa od ilości wynikającej z fizycznej możliwości wyprodukowania zrównoważonego produktu. Dobrze ilustruje to przykład paliwa, które wytwarzane jest z zasobów nieodnawialnych – ropy (produkt/składnik zwykły (niezrównoważony)) oraz z biomasy (produkt zrównoważony).

Jako certyfikowane paliwo na poziomie firmy (multi-site level) można będzie sprzedać tylko ilość wynikającą ze strumieni zrównoważonych. Zatem, jeśli w zakładzie A firmy FUELS wyprodukowano x ton paliwa z biomasy, a w zakładzie B – y ton (należy uwzględnić wszelkie straty procesowe), to firma FUELS może sprzedać jako certyfikowane tylko x+y ton paliwa w 100% zrównoważonego lub odpowiednio większą ilość paliwa zawierającego ułamek składnika zrównoważonego, ale w tym drugim przypadku certyfikat (sustainability claim) musi jednak wskazywać, że paliwo zawiera np. 5% składnika zrównoważonego. Zatem 20(x+y) ton paliwa będzie zawierać 5% paliwa z biomasy.

Book & Claim (B&C, rezerwacja i oświadczenie)

Model B&C, czasami nazywany po prostu sprzedażą certyfikatów lub kredytów (Certificate/credit trading, CT), wykorzystuje informacje na temat ilości wyprodukowanych zrównoważonych produktów lub składników, dokumentowane przez certyfikowane jednostki łańcucha dostaw. Dla tych ilości wystawia się certyfikaty, które mogą być przedmiotem obrotu handlowego (credit trading). Przykładem takich rozliczeń są transakcje na rynku certyfikatów emisji CO₂ lub na rynkach żywnościowych (np. kawa, olej palmowy, cukier, soja). Kupujący certyfikaty wykazują w ten sposób swoje zaangażowanie w zrównoważoną produkcję, a wpływy z certyfikatów trafiają do łańcucha dostaw dla pokrycia wyższych kosztów zrównoważonej produkcji (żywność) lub na inwestycje w produkcję energii ze źródeł odnawialnych (certyfikaty CO₂ ).

Kontrolowany łańcuch dostaw w branży tworzyw sztucznych

Kontrolowany łańcuch dostaw ma szczególne znaczenie przy współistnieniu na tym samym rynku produktów zrównoważonych i tradycyjnych. W branży tworzyw sztucznych takimi obszarami współistnienia mogą być zrównoważone surowce (w tym polimery) pozyskiwane z innych źródeł niż nieodnawialne oraz obszar recyklingu, zarówno mechanicznego, jak i chemicznego.

Zrównoważone polimery, otrzymywane z innych niż nieodnawialne źródła (np. z biomasy – biobased polymers, z odpadów lub z CO₂ ) funkcjonują na tym samym rynku, co polimery pierwotne wyprodukowane wyłącznie z surowców kopalnych. Podobna sytuacja jest z recyklatami pochodzącymi z recyklingu mechanicznego, które mogą być nieodróżnialne podczas procesów przetwórstwa od polimerów pierwotnych. Jeszcze trudniej określić ilości zrównoważonych produktów i/lub składników w przypadku recyklingu chemicznego – otrzymane w wyniku tych procesów surowce (np. monomery lub olej pirolityczny) nawet jeżeli są fizycznie oddzielone przed procesem polimeryzacji, to na wyjściu z procesu, w produktach reakcji, są dokładnie zhomogenizowane z produktami pochodzenia nieodnawialnego.

Pojawia się zatem potrzeba, np. do celów związanych z realizacją strategii zrównoważonego rozwoju, w tym zwiększenia stopnia cyrkularności, aby te zrównoważone surowce w jakiś sposób wyróżniać.

Jedynym praktycznym sposobem udokumentowania zrównoważonej produkcji jest w tym przypadku model kontroli łańcucha dostaw oparty na bilansie masowym. Ze względu na specyfikę przemysłu chemicznego, w tym m.in. różne technologie, różne skale produkcji (z jednej strony wiele małych strumieni recyklatów, a z drugiej niewielką ilość dużych instalacji polimeryzacji), nie jest możliwe praktyczne wykorzystanie modelu zachowanej tożsamości IP lub modelu segregacji SG.

W dokumentowaniu i kontroli łańcucha dostaw ważne jest skrupulatne prowadzenie dokumentacji dotyczącej masy zrównoważonego składnika/produktu przy każdej operacji (logistycznej, fizycznej czy też chemicznej) związanej z tym składnikiem. W przypadku procesów przebiegających z wyraźnymi stratami (np. proces przygotowania do recyklingu, samego recyklingu mechanicznego, czy też reakcje chemiczne przebiegające podczas recyklingu chemicznego) należy konsekwentnie uwzględniać te straty, opierając się na własnych pomiarach, a gdy pomiar tych strat nie jest możliwy, należy wziąć pod uwagę dane przyjmowane jako typowe dla danych procesów (np. wydajność konkretnych reakcji chemicznych w procesach recyklingu chemicznego). Warunkiem sprawdzającym poprawność tych założeń i obliczeń jest końcowa ilość (masa) produktu zrównoważonego, która musi być mniejsza od masy zrównoważonych surowców na wejściu.

Recykling tworzyw sztucznych – jak zaprojektować prawidłowy schemat kontroli łańcucha dostaw

Zwiększanie udziału recyklatów w produkcji tworzyw sztucznych jest jednym z niezbędnych elementów realizacji celów cyrkularności i zeroemisyjności branży tworzyw sztucznych, które są centralnym punktem na mapie wszystkich wiodących wytycznych zarówno lokalnych, jak i unijnych.

W 2021 roku w Europie produkcja recyklatów pochodzących z odpadów pokonsumenckich wzrosła o 12% w porównaniu z rokiem 2018[6]. Ich wykorzystanie w nowych produktach wzrosło o 15%, osiągając 4,6 mln ton. Z kolei zawartość recyklatów w produktach opakowaniowych w latach 2018-2020 wzrosła o 43%. Aby śledzić dalszy postęp branży w kierunku cyrkularności, a także móc spełnić i udokumentować coraz ambitniejsze unijne wymogi, należy zapewnić odpowiednią identyfikowalność recyklatu w łańcuchu dostaw.

Możliwości pomiaru i weryfikacji zawartości recyklatów w produktach z tworzyw sztucznych są ograniczone i różnią się w zależności od technologii recyklingu. Obliczanie zawartości materiału z recyklingu w nowym produkcie jest stosunkowo proste w przypadku recyklingu mechanicznego.

Norma UNE-EN 15343:2008 określa procedury niezbędne do zapewnienia identyfikowalności recyklatu i definiuje jego zawartość jako procentowy udział materiału z recyklingu w ogólnej masie produktu. Podobnej kalkulacji nie da się jednak zastosować w przypadku recyklingu chemicznego, gdzie następuje rozerwanie łańcuchów polimerowych do substancji prostszych, które następnie są ponownie wykorzystywane w procesach produkcyjnych. W procesach polimeryzacji tworzyw sztucznych, prowadzonych w instalacjach wielkoskalowych o zdolnościach produkcyjnych często przekraczających setki tysięcy ton rocznie, surowce pozyskiwane z odpadów są tylko jednym ze strumieni i zostają zmieszane z surowcami tradycyjnymi. Co więcej, na wyjściu z instalacji otrzymywanych jest kilka produktów chemicznych o różnym przeznaczeniu. Część surowców służy też jako źródło energii do prowadzenia wysokotemperaturowych procesów, takich jak kraking parowy. Wszystko to powoduje, że nie ma możliwości oddzielnego, fizycznego śledzenia, gdzie trafi ta część strumienia surowców, która została otrzymana w procesach recyklingu chemicznego.

Bilans masy – skuteczna kontrola ilościowa

Wielkoskalowe procesy petrochemiczne są jednak dobrze opisane w sposób ilościowy, dlatego dokładnie znane są ilości materiałów wprowadzonych do procesu oraz ilości otrzymanych produktów obliczanych zgodnie z zasadą bilansu masy. Odpowiednio dokumentując ilość dostarczanych surowców z recyklingu w oparciu o opis zachodzących procesów chemicznych (tzw. bilans materiałowy), możliwe jest określenie ilości produkowanych recyklatów „na wyjściu” z instalacji technologicznych.

Można zatem dokładnie udokumentować wykorzystanie zrównoważonych surowców i produkcję recyklatów na wyjściu z instalacji technologicznych. W procesie, który przebiega z przykładową wydajnością 95%[9] ze 100 ton surowca otrzymanego z odpadów tworzyw sztucznych na wejściu otrzymuje się 95 ton zrównoważonego polimeru (recyklatu). Biorąc pod uwagę cały wsad wszystkich surowców w tym procesie (załóżmy, że użyto 900 ton nieodnawialnych surowców), otrzymamy na wyjściu: (100 ton + 900 ton) x 0,95 = 950 ton produktu, z czego 10% (95 ton) jest produktem zrównoważonym, bo powstał ze zrównoważonych cyrkularnych surowców (odpadów). Powstałe 950 ton produktu można komercjalizować jako „zrównoważony polimer zawierający 10% recyklatu”.

Rynek wymaga jednak trochę innego podejścia niż taka „techniczna – proporcjonalna” alokacja recyklatu. Z tego powodu, eksperci od zrównoważonego rozwoju zaproponowali inny sposób alokacji zrównoważonego produktu – alokację nieproporcjonalną (zwaną też dowolną – free alocation) [10].

Przypisy:

1 CoC certificate lub sustainability certificate. W języku polskim nie ma jednoznacznego odpowiednika – certyfikat kontrolowanego pochodzenia, certyfikat zrównoważoności, zrównoważone etykietowanie (od sustainable labelling – etykieta zrównoważoności umieszczona na produktach konsumenckich)

2 https://www.isealalliance.org/

3 https://www.isealalliance.org/defining-credible-practice/guidance-sustainability-claims

4 The Roundtable on Sustainable Palm Oil

5 A Comparative Assessment of Standards and Certification Schemes for Verifying Recycled Content in Plastic Products, Eunomia Research & Consulting with support from Circular Innovation Council, 2021

6 Plastics Europe „Tworzywa sztuczne w obiegu zamkniętym”, https://plasticseurope.org/pl/knowledge-hub/tworzywa-sztuczne-w-obiegu-zamknietymanaliza-sytuacji-w-europie/

7 Plastics Europe „Tworzywa sztuczne w obiegu zamkniętym”, https://plasticseurope.org/pl/knowledge-hub/tworzywa-sztuczne-w-obiegu-zamknietymanaliza-sytuacji-w-europie/

8 Dla uproszczenia przyjmijmy, ze mowa jest o procesie polimeryzacji o wydajności 95%, gdzie ze 100 kg monomeru otrzymuje się 95 kg polimeru

9 An Assessment of Mass Balance Accounting Methods for Polymers, Workshop Report, National Institute of Standards and Technology, U.S. Department of Commerce, 2022

10 W. Posch w: Applied Plastics Engineering Handbook, „Industrial Processes for Polyolefin Production”, Elsevier 2011