Ecodesign based on Life Cycle Assessment for pharmaceutical packaging

Abstract

A embalagem pode ser um aspecto crítico no desempenho ambiental dos produtos farmacêuticos. Para melhorar o desempenho ambiental das embalagens farmacêuticas, são necessárias avaliações abrangentes de ciclo de vida (Avaliação de Ciclo de Vida - ACV) e abordagens de concepção ecológica (ecodesign) com base em ACV. O principal objetivo desta tese é propor uma abordagem de ecodesign baseada em ACV para fornecer informações e recomendações de melhoria do desempenho ambiental e apoiar o ecodesign de embalagens de medicamentos. Em primeiro lugar, é realizada uma ACV de diferentes tipos de embalagens de medicamentos (blister, frasco e saqueta) para quatro medicamentos selecionados (comercializados em farmácias comunitárias na Europa). As opções de embalagem (tipos, materiais, peso e volume) disponíveis para o mesmo medicamento são avaliadas com base numa seleção de medicamentos comercializados em Portugal, representativos do mercado Europeu. Diferentes rotas de distribuição e modos de transporte são modelados. Alternativas de final-de-vida são avaliadas com base nas opções atuais de descarte de embalagens de medicamentos após o uso: devolução à farmácia (reciclagem e incineração) e recolha de resíduo doméstico (aterro e incineração).Em segundo lugar, é apresentada uma nova abordagem de ecodesign baseada em ACV para embalagens de medicamentos, avaliando oportunidades de melhoria do desempenho ambiental das embalagens, e fornecendo recomendações de ecodesign para apoiar o setor farmacêutico. A abordagem de ecodesign foi aplicada para embalagens comercializadas em farmácias em Portugal. Adicionalmente, é proposta uma ferramenta simplificada de ecodesign para embalagens de medicamentos, com base na abordagem de ecodesign desenvolvida, para apoiar a decisão nas fases iniciais do design de embalagem, quando a informação disponível é limitada. Por fim, são desenvolvidas recomendações de ecodesign dirigidas aos stakeholders, ilustradas em fichas com exemplos de ecodesign, para promover uma comunicação eficaz com o setor farmacêutico.Os resultados da ACV mostram que há uma variação elevada dos impactes entre as embalagens alternativas para o mesmo medicamento, sendo mais significativa para blisters (até cinco vezes) do que para frascos e saquetas. A fase de produção dos materiais é a que mais contribui (até 98%) para os impactes de ciclo de vida, seguida do transporte, final-de-vida e embalamento (até 27%, 25% e 12%, respectivamente). Os impactes de transporte por camião são mais significativos para embalagens mais volumosas, pois a quantidade de embalagens transportadas é limitada pelo volume e não pelo peso. Comboio e navio apresentam melhor desempenho ambiental. A opção de final-de-vida por devolução à farmácia apresentou impactes de final de vida menores (do que a incineração e o aterro) devido aos benefícios da reciclagem e recuperação de energia.A abordagem de ecodesign baseada em ACV para embalagens de medicamentos quantificou os impactes ambientais, avaliando oportunidades de melhoria para o desempenho ambiental das embalagens e propondo recomendações. Os estudos de ACV de três estratégias de ecodesign desenvolvidos mostram que melhorias na concepção das embalagens podem reduzir significativamente (até 70%) os impactes de ciclo de vida. As recomendações de ecodesign orientadas para as partes interessadas do setor farmacêutico incluem exemplos (de processos de tomada de decisão no ciclo de vida da embalagem), quantificando a redução do impacte de uma solução de ecodesign em comparação com um exemplo original. As recomendações destacam o uso de embalagens de menor volume, e evitando o uso de elementos supérfluos, reduzindo custos de materiais e produção e impactes de transporte; a seleção de meios de transporte com menor impacte ambiental, considerando o local de produção das embalagens; e a utilização de veículos elétricos para distribuição às farmácias. A ferramenta simplificada de ecodesign mostrou potencial para fornecer informações ambientais sobre as embalagens de medicamentos baseadas em ACV, identificando os principais aspectos da embalagem que causam impacte, e permitindo escolhas (materiais, meios de transporte) nas fases iniciais do processo de concepção.Esta tese mostra como o ecodesign baseado em ACV quantifica impactes ambientais e apoia na incorporação de informações ambientais na fase de concepção, seleção de materiais e produção de embalagens, incluindo a logística de distribuição e consumidores finais. Também enfatiza a importância de realizar ecodesign para embalagens específicas, com base em estudos de ACV, para melhorar o desempenho ambiental e fornecer recomendações, bem como promover a incorporação do ecodesign baseado em ACV nas etapas iniciais de concepção das embalagens. Finalmente, esta tese fornece orientações para as partes interessadas e futuras regulamentações, auxiliando na transição para a descarbonização do setor farmacêutico.

Packaging can be a critical aspect of the environmental performance of pharmaceutical products. To improve the environmental performance of pharmaceutical packaging, comprehensive life cycle assessments (LCA) and ecodesign approaches based on LCA are needed. The main goal of this thesis is to propose an ecodesign approach based on LCA to provide insights and recommendations for improving the environmental performance and supporting ecodesign of pharmaceutical packaging. Firstly, an LCA of different types of pharmaceutical packaging (blister, bottle and sachet) for four selected medicines (commonly commercialized in community pharmacies in Europe) is performed. Alternative packaging options (types, materials, weight, and volume) available for the same medicine are assessed based on a selection of commercialized medicines in Portugal, representing the European market. Different distribution routes and transport modes are modeled. End-of-life alternatives are evaluated based on the current options treatment of pharmaceutical packaging after use: take-back (recycling and incineration) and domestic waste collection (landfill and incineration).Secondly, a novel ecodesign approach based on LCA for pharmaceutical packaging is presented, assessing opportunities to improve the environmental performance of packaging, and providing ecodesign recommendations to support the pharmaceutical sector. An application of the ecodesign approach is performed for packaging commercialized in pharmacies in Portugal. Furthermore, a streamlined ecodesign tool for pharmaceutical packaging is proposed, based on the ecodesign approach developed, to support the early-stage decision of packaging design when limited information is available. Finally, ecodesign recommendations oriented to stakeholders are developed, illustrated in sheets with examples of ecodesign, to promote an effective communication with the pharmaceutical sector.The results of a comprehensive LCA show that there is a high variation of impacts within the alternative packaging for the same medicine, being more significant for blisters (up to five times) than for bottles and sachets. The materials production phase is the highest contributor (up to 98%) to life cycle impacts, followed by transportation, end-of-life and packing process (up to 27%, 25% and 12%, respectively). Truck transportation impacts are more significant for larger-size packaging due to the amount of packaging transported being limited by volume rather than weight. Train and ship presented better environmental performance for transport. Take-back presented lower end-of-life impacts (than incineration and landfill) due to benefits from recycling and energy recovery.The ecodesign approach LCA-based for pharmaceutical packaging developed quantified the environmental impacts, assessing opportunities to improve the environmental performance of packaging and proposing recommendations. The LCA studies developed of the three ecodesign strategies showed that improvements in packaging ecodesign can significantly reduce (up to 70%) the life cycle impacts. Ecodesign recommendations oriented to stakeholders include examples (of decision-making processes in the packaging life cycle), quantifying the impact reduction of an ecodesign solution compared to an original example. Ecodesign recommendations highlight the use of smaller-size packaging and avoiding superfluous elements, which reduces material and production costs, and transportation impacts; the selection of modes of transportation with less environmental impact, considering the packaging production location; and the use of electric vehicles for pharmacy distribution. The streamlined ecodesign tool developed showed potential to provide environmental information on pharmaceutical packaging based on LCA, identifying the main drivers of the impact of packaging and allowing choices (materials, transportation modes) in early stages of the design process.This thesis shows how ecodesign based on LCA quantifies environmental impacts and supports the incorporation of environmental information in the design phase, material selection, and packaging production, until distribution logistics and the final consumers. It also emphasizes the importance of performing ecodesign for specific packaging, based on LCA studies, to improve environmental performance and provide more effective recommendations to stakeholders, as well as to promote the incorporation of ecodesign based on LCA in the early stages of packaging design process. Finally, this thesis provides directions for pharmaceutical stakeholders and future regulations, helping the transition for decarbonization of the pharmaceutical sector.