Life cycle assessment of a new packaging for large volume parenterals

Abstract

Polymers are the most common raw materials used in pharmaceutical packaging due to their excellent properties. However, it is increasingly important to address the environmental concerns of plastic packaging, promoting eco-design and selecting the options with lowest environmental impacts. Life cycle assessment (LCA) can be used to assess the environmental performance of pharmaceutical products from a holistic perspective.The goal of this study is to assess the environmental life cycle of a new plastic packaging for large volume parenterals (injectable products designed for intravenous delivery applications) manufactured by a pharmaceutical company in Portugal, with the following specific objectives: (i) To analyze the environmental impacts and identify potential improvements for the manufacturing processes of the large volume parenterals (LVPs) at the pharmaceutical company; (ii) To analyze the environmental impacts of the production of materials and transport of final product for alternative hospital locations; (iii) To evaluate and compare different end-of-life options; (iv) To assess future production scenarios with reduction of losses and internal recycling of production losses.The LCA included the production and transport of materials, production processes (solution preparation and packaging production) and waste management at the factory, transport of final product for alternative hospitals (in Portugal and Spain), end-of-life of waste materials from hospitals: (i) incineration of plastic packaging waste and (ii) valorization of tertiary packaging waste. It was also considered alternative end-of-life scenarios for plastic packaging waste (landfilling and recycling). The function unit is defined as 1 unit of final product (LVPs). A life cycle model and inventory were implemented based on primary data collected at the pharmaceutical company. Two future scenarios for packaging production were proposed considering reduction of losses and internal recycling of production losses. Nine environmental impact categories were selected to perform the assessment: climate change, resource use (fossils), acidification, eutrophication (freshwater), resource use (minerals and metals), ozone depletion, ecotoxicity (freshwater), human toxicity (cancer), and human toxicity (non-cancer).The results showed that packaging production is the environmental hotspot, in particular for climate change and resource use (fossils), contributing more than 55% of the impacts due to the consumption of electricity and natural gas. The plastic used to manufacture the packaging was an important contributor to resource use (fossils) and acidification. The use of refrigerated transport with controlled atmosphere for the distribution of the final product (LVPs) presented a large contribution to ozone depletion due to the consumption of coolant (R134a). End-of-life scenarios showed that recycling outperform incineration and landfilling in all impact categories. Both future scenarios for production showed a low reduction of the impacts. Future work should update the life cycle model, include a sensitivity analysis and perform a comparison with other similar products available in the market.

Os polímeros são das matérias primas mais utilizadas em embalagens farmacêuticas devido as suas excelentes propriedades. No entanto, é cada vez importante abordar as questões ambientais das embalagens plásticas, promover o ecodesign e selecionar as opções com os menores impactes ambientais. A avaliação do ciclo de vida (ACV) pode ser utilizada para avaliar o desempenho ambiental dos produtos farmacêuticos numa perspectiva holística.O objetivo desta tese é fazer uma avaliação de ciclo de vida ambiental para uma nova embalagem plástica para soluções parenterais de grande volume (produtos injetáveis projetados para aplicações intravenosas) fabricadas por uma empresa farmacêutica em Portugal, com os seguintes objetivos específicos: (i) Analisar os impactes ambientais e identificar potenciais melhorias para os processos de fabrico das soluções parenterais de grande volume (SPGV) na empresa farmacêutica; (ii) Analisar os impactes ambientais da produção dos materiais e do transporte do produto final para locais hospitalares alternativos; (iii) Avaliar e comparar diferentes opções de final de vida; (iv) Avaliar dois cenários futuros de produção, um considerando redução nas perdas de material, e um segundo considerando redução nas perdas de material e reciclando internamente os resíduos de produção.A ACV incluiu a produção e transporte das matérias-primas, processos de fabrico (preparação da solução e produção da embalagem) e gestão de resíduos na fábrica, transporte do produto final (SPGV) para hospitais alternativos (em Portugal e Espanha) e o final de vida dos resíduos dos hospitais: (i) incineração do resíduos da embalagem plástica e (ii) valorização dos resíduos da embalagem terciaria. Também foram considerados cenários alternativos de final de vida para os resíduos da embalagem plástica (aterro sanitário e reciclagem). A unidade funcional foi definida como 1 unidade de produto final (SPGV). O modelo e inventário de ciclo de vida foram implementados com dados primários recolhidos diretamente na empresa farmacêutica. Foram propostos dois cenários futuros de produção da embalagem com redução de perdas e reciclagem materiais de produção. Nove categorias de impacte ambiental foram selecionadas para realizar a avaliação: mudança climática, uso de recursos fósseis, acidificação, eutrofização de água doce, uso de recursos minerais e metais, depleção da camada de ozono, ecotoxicidade de água doce, toxicidade humana cancerígena e toxicidade humana não cancerígena.Os resultados mostraram que a produção da embalagem é o ponto crítico ambiental, em particular para mudanças climáticas e uso de recursos fósseis, contribuindo com mais de 55% dos impactes devido ao consumo de eletricidade e gás natural. O plástico utilizado para fabricar a embalagem foi um contribuinte importante para o uso de recursos fósseis e acidificação. O uso de transporte frigorifico com atmosfera controlada para a distribuição do produto final (SPGV) apresentou uma grande contribuição para a depleção da camada de ozono devido ao uso de refrigerante R134a. Os cenários de final de vida mostraram que a opção de reciclagem supera a incineração de resíduos perigosos e aterro em todas as categorias de impacte. Os dois cenários futuros para a produção mostraram uma redução muito baixa dos impactes. Trabalhos futuros deveriam atualizar o modelo de ciclo de vida, incluir uma análise de sensibilidade e realizar uma comparação com outros produtos similares no mercado.