Including nutrition in the life cycle assessment of food products

Life cycle assessment (LCA) is the most used methodology for assessing the environmental impacts of products, such as food. Comparison between products should be based on a common functional unit (FU). The FU describe a function or functions of the product against which life cycle impacts should be related to. For the food products nutritional value is not typically present in currently used FUs. This dissertation develops and analyses ways to link nutritional aspects into LCA of food so that relevant additional information can be achieved compared to the current LCA practice. Its focus is at analysing the applicability of various different FUs at a product and portion level where a primary consumer choice operates. The alternative nutritional FUs developed and analysed are: 1) standardised meals, 2) mass-based FUs for individual nutrients, and 3) the nutrient indexes of products. Altogether 66 food products and 29 lunches consisting of 27 food items were assessed using LCA for climate impact as an impact category. At product level, a product group specific approach is emphasized, and protein source foods are highlighted as an example of a product group. According to the results the use of a nutrient index based on recommended nutrients as an FU is proposed to be, currently, the most suitable general methodology for including nutrition in a food LCA on a product scale. The index which consists of nutrients to be limited is proposed to be combined with these indexes while defining sustainable products. Mass-based FUs for individual nutrients is, instead, proposed to be applied only restrictedly in the cases of scare but essential nutrients which exist only in a few food products. Additionally, the use of the standardised portion as an FU provides relevant additional information related to the LCA of individual products, such as meat or vegetables, which alone are not able to provide adequate nutrient composition intake. The plate model is well-known and the visual element makes it easy to understand. In the common scientific and popular discourse, the message has been clear when reasoning for sustainable food consumption: one should avoid animal-based foods, particularly beef because beef has by far the greatest environmental impact. According to the results of this dissertation, however, particularly beef, in addition to for example hemp seeds, would benefit from the inclusion of nutrition criteria in food LCA on a product scale. The same issue can partly be seen at a more general level also on the portion scale assessment. According to the assessment on the portion scale, the choice of salad also makes a substantial difference from the point of view of the climate impact if grown in greenhouses. The choice of starch, even rice, was without major implications in the context of the plate model. Based on the results, the whole picture of the climate impact can be received, only, by including into the assessment 1) the production processes that lead to eatable products and by the inclusion of 2) the combination the functions of the food groups, which have different specific roles in the nutrition. In summary, nutrition should be taken into account in versatile ways in the food LCA. Each assessment pattern assessed in this dissertation has its own strength, and vice versa none of the methods can provide an all-inclusive understanding.Elinkaariarviointi (life cycle assessment LCA) on eniten käytetty menetelmä tuotteiden, kuten ruoan, ympäristövaikutusten arviointiin ja vertailuun. Vertailu perustuu yhteiseen toiminnalliseen yksikköön, joka ilmaiseen tuotteen tehtävän ja jota kohden ympäristövaikutukset ilmoitetaan. Nykykäytännön mukaan ravitsemus ei ole mukana ruoan elinkaariarvioinnissa käytettävissä toiminnallisissa yksiköissä. Tämä väitöskirja kehittää ja arvioi toiminnallisia yksiköitä, joilla ravitsemus voidaan kytkeä ruoan elinkaariarviointiin tuote- ja ateriatasoilla, joilla kuluttajat tekevät ruokavalintojaan. Tarkasteltavat, vaihtoehtoiset toiminnalliset yksiköt ovat: 1) lautasmalliin perustuva standardoitu ateria, 2) massaperusteiset toiminnalliset yksiköt yksittäisille ravintoaineille ja 3) tuotteen ravintoaineindeksi. Väitöskirjassa arvioidaan yhteensä 66 tuotteen ja 29 lounaan ilmastovaikutukset. Tuotetason tarkastelussa korostetaan tuotantoryhmään sidottua arviointia ja keskitytään valkuaisaineiden lähteisiin. Tulosten perusteella terveydelle hyödyllisiin ja siksi suositeltaviin ravintoaineisiin perustuva indeksi on parhaiten soveltuva yleinen menetelmä ravitsemuksen sisällyttämiseksi ruoan elinkaariarviointiin. Lisäksi ehdotetaan, että terveydelle haitalliset ravintoaineet liitetään tarkasteluun erillisen indeksi avulla. Kestävät ruokatuotteet voidaan määrittää käyttämällä näitä kahta arviointitapaa rinnakkain. Yksittäisiin ravintoaineisiin perustuvaa tarkastelua suositellaan käytettäväksi ainoastaan rajallisesti ja erityisesti kohdistuen vain ravintoaineisiin, joiden saantiin liittyy haasteita. Standardoitu ateria puolestaan tarjoaa lisätietoa vallitsevaan arviointitapaan verrattuna siten, että se yhdistää useita tuotteita, jotka eivät yksinään pysty takaamaa kattavaa ravintoaineiden saantia. Arviointitavan vahvuus informaatiovälineenä nojaa lautasmallin tunnettuuteen ja ymmärrettävyyteen. Tulosten perusteella arvioinnin on syytä perustua syötäväksi valmistettuihin ruokiin yksittäisten kypsentämättömien raaka-aineiden sijaan, jotta tuotteen kestävyydestä saadaan kattava kuva. Yleisessä keskustelussa ruokien ilmastollista kestävyyttä koskeva viesti on ollut selvä: eläinperäisiä ruokia, erityisesti naudanlihaa, on syytä välttää, koska niiden ympäristövaikutukset ovat ylivoimaisen suuret. Tämän väitöskirjan tulosten perustella kuitenkin mm. naudanlihan ilmastovaikutus pienenee suhteessa muihin proteiinin lähteisiin, kun ravitsemus sisällytetään tuotetason tarkasteluun. Sama ilmiö näkyy yleisemmällä tasolla osittain myös ateriatason tarkastelussa. Ateriatasolla näkyy myös salaattivalinnan merkitys, jos salaatin raaka-aineet on kasvatettu kasvihuoneessa. Sen sijaan aterian hiilihydraattiosuuden valinnalla ei ole suurta merkitystä koko aterian ilmastovaikutukseen. Yhteenvetona, ravitsemus on syytä sisällyttää ruoan elinkaariarviointiin ja sen perustella tehtävään tulkintaan monella eri tavalla. Jokaisella tarkastellulla menetelmällä on omat vahvuutensa. Toisaalta, mikään niistä ei pysty tarjoamaan kaiken kattavaa ymmärrystä ruoan ja ruokavalinnan kestävyydestä