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Danila Quattrone“LCA: uno strumento per il controllo ecologico del progetto”Nuovi indicatori prestazionali per l’ambiente costruito

07 dicembre 2010

Università degli Studi Mediterranea di Reggio Calabria Facoltà di ArchitetturaDASTEC - Dipartimento Arte Scienza e Tecnica del Costruire

CdL SCBAACorso di Storia e Conservazione dei Beni Architettonici e Ambientali-Classe L-43

Laboratorio dei “Materiali e risparmio energetico”

Materiali tradizionali dell’architettura e del risparmio energetico (8 cfu). Docente: Cherubina Modaffari

INDICE

Note introduttiveLCA: Articolazione metodologica

La LCA nell’ambito degli strumenti preposti al controllo tecnico del progetto: applicazione ad un caso studio

Conclusioni: potenzialità, limiti, problemi apertiRiferimenti bibliografici

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LCA: uno strumento per il controllo ecologico del progetto

…NOTE INTRODUTTIVE

Gli studi finalizzati a produrre soluzioni e strumenti per affrontare la questione ambientale afferiscono all’ambito operativo concettualmente legato al termine eco-efficienza.

“L’eco-efficienza è la capacità di offrire prodotti e servizi competitivi nel prezzo che soddisfino le necessità dell’uomo e contribuiscano alla qualitàdella vita e allo stesso tempo riducano progressivamente l’impatto ambientale e il consumo di risorse, durante l’intero ciclo di vita ad un livello almeno in linea con la carrying capacity del pianeta” World Business Council for Sustainable Development (WBCSD, 1993).

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Gli approcci indirizzati al conseguimento dell’eco-efficienza coinvolgono tre ambiti operativi fortemente connessi tra loro:- la progettazione dell’eco-efficienza;- la misurazione dell’eco-efficienza;- la certificazione dell’eco-efficienza.

Con riferimento alla misurazione dell’eco-efficienza, tra le diverse metodologie per l’individuazione degli impatti ambientali, quella maggiormente riconosciuta a livello internazionale è la Life Cycle Assessment.

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Il termine LCA viene coniato durante il Congresso SETAC (Society for Environmental Toxycology and Chemistry), Vermont U.S.A., 1990.

Tale ente ha raccolto le prime esperienze effettuate per definire obiettivi e momenti di confronto per lo sviluppo della LCA e ne ha enunciato una definizione di riferimento*.

*Life Cycle Assessment è il processo per identificare i Carichi Ambientali associati ad un prodotto, processo, o attività, identificando e quantificando energia e materiali utilizzati ed emissioni rilasciate nell’ambiente; consente di valutare l’impatto, di identificare e valutare le opportunità di miglioramento.La valutazione comprende l’intero ciclo di vita del prodotto, processo, o attività (estrazione e trasformazione delle materie prime, fabbricazione del prodotto, trasporto e distribuzione, utilizzo, riuso, stoccaggio, riciclaggio, dismissione).

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LCA: ARTICOLAZIONE METODOLOGICA

La LCA è stata riconosciuta in termini di standardizzazioneinternazionale attraverso l'introduzione di alcune norme UNI EN ISO (14040*, 14041, 14042, 14043).

*La norma UNI EN ISO 14040 definisce la LCA una tecnica per valutare gli aspetti ambientali ed i potenziali impatti lungo tutto il ciclo di vita di un prodotto/servizio attraverso:- compilazione e inventario degli input/output significativi del sistema;- valutazione dei potenziali impatti associati a questi input e output; - interpretazione dei risultati delle fasi di inventario e valutazione in relazione agli obiettivi dello studio.

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Fasi

- Definizione degli obiettivi e dello scopo

- Inventario

- Valutazione dell'impatto

- Interpretazione dei risultati

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DEFINIZIONE DEGLI OBIETTIVI-definizione dei propositi dello studio-definizione dello scopo-definizione dell'unità funzionale-definizione della qualità dei dati

DEFINIZIONE DEGLI OBIETTIVI-definizione dei propositi dello studio-definizione dello scopo-definizione dell'unità funzionale-definizione della qualità dei dati

- le ragioni- confini e limiti del sistema-prodotto- scelta dell'UF di riferimento- criteri di attendibilità dei dati

- le ragioni- confini e limiti del sistema-prodotto- scelta dell'UF di riferimento- criteri di attendibilità dei dati


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INVENTARIO-raccolta dei dati-definizione procedure di calcolo -costruzione tavole d'inventario-analisi di sensitività-analisi variabilità dei dati e incertezza-definizione omissioni deliberate

INVENTARIO-raccolta dei dati-definizione procedure di calcolo -costruzione tavole d'inventario-analisi di sensitività-analisi variabilità dei dati e incertezza-definizione omissioni deliberate

- input ed output del sistema considerato - flussi di materia ed energia in entrata e in uscita dal sistema

- input ed output del sistema considerato - flussi di materia ed energia in entrata e in uscita dal sistema


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VALUTAZIONE DELL'IMPATTO-classificazione-caratterizzazione-normalizzazione-valutazione

VALUTAZIONE DELL'IMPATTO-classificazione-caratterizzazione-normalizzazione-valutazione

- input/output raggruppati in classi in relazione agli effetti indotti - aggregazione degli impatti - punti-effetto ambientali rapportati ad un profilo normale- peso dei contributi delle differenti categorie d'impatto

- input/output raggruppati in classi in relazione agli effetti indotti - aggregazione degli impatti - punti-effetto ambientali rapportati ad un profilo normale- peso dei contributi delle differenti categorie d'impatto


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INTERPRETAZIONE DEI RISULTATI-analisi dell'eco-profilo emerso-individuazione delle opzioni di miglioramento

INTERPRETAZIONE DEI RISULTATI-analisi dell'eco-profilo emerso-individuazione delle opzioni di miglioramento

- impatto sull'ambiente delle diverse fasi del ciclo di vita del prodotto- confronto con parametri di riferimento - performances del prodotto

- impatto sull'ambiente delle diverse fasi del ciclo di vita del prodotto- confronto con parametri di riferimento - performances del prodotto


La LCA nell’ambito degli strumenti preposti al controllo tecnico del progetto: applicazione ad un caso studio.

Il protocollo* per la valutazione dell’eco-bilancio applicato alle chiusure di copertura dei Blocchi Residenziali EDIS, Reggio Calabria.

* Sperimentazione condotta nell’ambito della tesi di dottorato “UN NUOVO STRUMENTO ALL’INTERNO DEL CAPITOLATO SPECIALE D’APPALTO. Definizione di una procedura di calcolo dell’eco-bilancio dei prodotti per una progettazione sostenibile integrata negli interventi di nuova edificazione”.


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E’ uno strumento che permette di “gestire” informazioni e datiper indirizzare le scelte progettuali:

- quantificando i potenziali impatti associati a tutte le fasi del ciclo di vita dei prodotti;- valutando gli attributi ambientali qualitativi;- controllando i rendimenti ambientali delle soluzioni costruttive.

Le innovazioni introdotte dal nuovo strumento sono:

• contabilizzazione fisica dei flussi materici, energetici e delle emissioni inerenti prodotti ed elementi tecnici;• implementazione delle specifiche tecniche del capitolato speciale d’appalto;• controllo effettivo sulla qualità energetico-ambientale degli interventi.


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LA STRUTTURA DEL PROTOCOLLO

LA STRUTTURA DEL PROTOCOLLO

FASE CONOSCITIVAFASE CONOSCITIVA

1° MATERIALI/PRODOTTI1° MATERIALI/PRODOTTI schede analitico-descrittive

schede analitico-descrittive

2° MATERIALI E PROCESSI DIPRODUZIONE

2° MATERIALI E PROCESSI DIPRODUZIONE

schede informative emissioni

schede informative emissioni

3° FINE VITA3° FINE VITA schede informativeemissioni

schede informativeemissioni

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4° INDIVIDUAZIONE ELEMENTO TECNICO

4° INDIVIDUAZIONE ELEMENTO TECNICO

schede informativeelementi tecnici

schede informativeelementi tecnici

5° CALCOLO ECOBILANCIO5° CALCOLO ECOBILANCIO schede procedurali di calcolo ecobilancio

schede procedurali di calcolo ecobilancio

6° ECOPROFILO6° ECOPROFILO ecoprofili elementi tecnici

ecoprofili elementi tecnici

SOLUZIONE COSTRUTTIVA ECO-COMPATIBILESOLUZIONE COSTRUTTIVA ECO-COMPATIBILE

FASE VALUTATIVAFASE VALUTATIVA

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Valutazione degli effetti indotti dall'elementotecnico sui comparti ambientaliValutazione degli effetti indotti dall'elementotecnico sui comparti ambientali

Fase 1: individuazione elemento tecnico

Fase 1: individuazione elemento tecnico

Dati:-Classe di unità tecnologica-Unità tecnologica-Classe di elemento tecnico-Descrizione di capitolato e graficizzazione-Strati funzionali costituenti -Considerazioni relative alla messa in opera-Manutenibilià/sostituibilità

Dati:-Classe di unità tecnologica-Unità tecnologica-Classe di elemento tecnico-Descrizione di capitolato e graficizzazione-Strati funzionali costituenti -Considerazioni relative alla messa in opera-Manutenibilià/sostituibilità

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Fase 2: informazione di base su ogni strato funzionale

Fase 2: informazione di base su ogni strato funzionale

Strato funzionale 1Strato funzionale 1







Dati/parametri:-composizione/struttura-caratteristiche tecniche-riferimenti normativi-ecologicità

Dati/parametri:-composizione/struttura-caratteristiche tecniche-riferimenti normativi-ecologicità

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Fase 3: format per il calcolo dell'ecobilancio

Fase 3: format per il calcolo dell'ecobilancio

Sezione aSezione a

Sezione bSezione b

Sezione cSezione c

Moduli di inventario emissioni (strati funzionali 1-7).

Moduli di inventario emissioni (strati funzionali 1-7).

Trasformazione emissioni in contributo agli effetti ambientali considerati.

Trasformazione emissioni in contributo agli effetti ambientali considerati.

Graficizzazione impatti, valutazione e interpretazione dei risultati.

Graficizzazione impatti, valutazione e interpretazione dei risultati.

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ELEMENTO TECNICO Il completamento superiore delle coperturedei Blocchi Residenziali EDIS risulta cosìcostituito:• massetto delle pendenze in cls alleggerito (con vermiculite), spessore medio cm 10;• strato di collegamento: spianata di malta, spessore cm 2;• barriera al vapore monostrato, mm 4;• strato coibente: pannelli di sughero espanso, spessore cm 4;• membrana impermeabile tipo "derbigumsafe" (protetta con cartonfeltro bitumato cilindrato), mm 4;• piastrelle in polietilene (PE) autobloccanti, spessore cm 5.

Fase 1 - Individuazione elemento tecnico Informazioni caratterizzanti (Scheda informativa elemento tecnico).

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Strati funzionali costituenti l'elemento tecnico Codice

Strato funzionale 1. Elemento portante (solaio), cm 24Materiali costituenti: -calcestruzzo-acciaio-laterizio

C2M1LT1

Strato funzionale 2. Strato di pendenza, cm 10Materiale costituente:-calcestruzzo alleggerito C3

Strato funzionale 3. Strato di collegamento, cm 2Materiale costituente:-malta C1

Strato funzionale 4. Strato di barriera al vapore, mm 4Materiale costituente: -polietilene (LDPE) MP4

Strato funzionale 5. Strato coibente, cm 4Materiale costituente:-sughero LG1

Strato funzionale 6. Elemento di tenuta, mm4Materiale costituente:-polipropilene (PP) MP5

Strato funzionale 7. Strato di protezione, cm 5Materiale costituente:-polietilene (HDPE) MP4

Fase 2 – Informazione di base su ogni strato funzionale

Per ciascuno strato funzionale vengono individuati i materiali/prodotti costituenti e, per ognuno di essi, si rinvia agli allegati tecnici indicati come: Schede analitico descrittive di materiali e prodotti.

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Fase 3 - Calcolo ecobilancio

Sezione a – Moduli d’inventario emissioniSelezione dei moduli d’inventario relativi ai materiali/prodotti costituenti i singoli strati funzionali dell’elemento tecnico (Schede informative emissioni su materiali e processi di produzione).

Sezione b – Trasformazione emissioni in impatti potenzialiClassificazione e caratterizzazione dei dati inventariati - mediante indicatori di categoria e fattori di equivalenza - in relazione ai seguenti effetti ambientali: effetto serra, acidificazione, fotosmog, eutrofizzazione, riduzione dello strato di ozono stratosferico e conseguente determinazione degli impatti potenziali.

Sezione c – Graficizzazione impatti Costruzione dei profili ambientali che esprimono il contributo dei singoli strati funzionali costituenti l'elemento tecnico rispetto agli effetti ambientali considerati (impatto potenziale espresso in grammi).

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SETTORE: Materiali e processi di produzione MODULO: Polietilene a bassa densità (LDPE) CATEGORIA: Polimeri RIFERIMENTO GEOGRAFICO: Europa

Unità di riferimento: Kg

Descrizione: Il modulo si riferisce alla produzione di 1 Kg di polietilene a bassa densità. Il sistema considerato comprende tutte le fasi di produzione e trasporto delle materie prime, la produzione e combustione dei combustibili consumati dal processo; il processo stesso di produzione. Sono inclusi consumi ed emissioni associati alla produzione dell'energia elettrica consumata dalle fasi incluse nel sistema. Consumo energia primaria (CEP): 81 MJ

INPUT NATURA

INPUT TECNOSFERA

OUTPUT ARIA

OUTPUT ACQUA

OUTPUT SUOLO

OUTPUT TECNOSFERA

Acqua: g 60000 Argilla: g 0,015 Azoto: g 16 Bauxite: g 0,89 Bentonite: g 0,045Biomassa: g 9,1 Calcare: g 1,4 Carbon fossile: g 0,073 (feedstock) Carbone fossile: g 100 (fuel) Cloruro di potassio: g 0,001 Dolomite: g 0,002 Energia idraulica potenziale: MJ 1,31 Ferro: g 0,26 Fluorite: g 0,005 Gas naturale: g 557 (feedstock) Gas naturale: g 243 (fuel) Ghiaia: g 0,001 Legno: g 0,002 Lignite: g 7,7 Olivina: g 0,002 Ossigeno: g 0,031 Petrolio: g 489 (feedstock) Petrolio: g 211 (fuel) Sabbia: g 0,22 Salgemma: g 1,3 Scisti: g 0,013 Solfato di calcio: g 0,004 Torba: g 7,2 Uranio: g 0,008 Zolfo: g 0,065

-

Acido cloridrico: g 0,056 Acido fluoridrico: g 0,003 Acido solfidrico: g 0,001 Aldeidi: g 0,008 Biossido di carbonio: g 1900 CFC vari+Halon: g 0,007 COV non metanici: g 0,018 HC aromatici: g 0,029 HC vari: g 6,8 Idrogeno: g 0,072 Metalli totali: g 0,003 Metano: g 5,8 Monossido di carbonio: g 1,1 Ossidi di azoto: g 9,6 Ossidi di zolfo: g 8,3 Polveri: g 2

Acidi H+: g 0,063 Ammoniaca: g 0,008 Azoto: g 0,002 BOD 5: g 0,13 Carbonati CO3--: g 0,042 Cloruri Cl-: g 0,28COD: g 0,47 Fenoli: g 0,003 Fosfati PO4---: g 0,004 Grassi e oli: g 0,18 HC vari: g 0,045 Ioni Ca: g 0,001 Ioni metallici totali: g 0,12 Ioni Na: g 0,19 Nitrati: g 0,005 Solfati SO4--: g 0,087 Solfuri S--: g 0,01 Sostanze disciolte: g 0,197 Sostanze sospese: g 0,22

-

Rifiuti inerti: g 22,6 Rifiuti speciali: g 3,9 Scorie e ceneri da combustione: g 7

Scheda informativa emissioni

Strato funzionale 4: barriera al vapore Materiale costituente: polietilene (LDPE)

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sostanze responsabili output modulo polietilene -LDPE- (g)

fattori di caratterizzazione (g CO2/g gas)

contributo all'effetto ambientale (g C02)

Anidride carbonica 1900 1 1900Metano 5,8 21 121,8Protossido di Azoto 0 310 0CFC 11 0,007 3800 26,6Monossido di Carbonio 1,1 2 2,2Idrocarburi 6,874 3 20,622Cloroformio 0 4 0Esafluoruro di zolfo 0 23900 0Diclorometano 0 9 0TOTALE 2071,222

sostanze responsabili output modulo sughero (g)

fattori di caratterizzazione (g CO2/g gas)

contributo all'effetto ambientale (g C02)

Anidride carbonica 54 1 54Metano 0,00208 21 0,04368Protossido di Azoto 0 310 0CFC 11 0 3800 0Monossido di Carbonio 0,342 2 0,684Idrocarburi 0 3 0Cloroformio 0 4 0Esafluoruro di zolfo 0 23900 0Diclorometano 0 9 0TOTALE 54,72768

CLASSE DI EFFETTO AMBIENTALE: EFFETTO SERRASTRATO FUNZIONALE 4: Strato di barriera al vapore

CLASSE DI EFFETTO AMBIENTALE: EFFETO SERRASTRATO FUNZIONALE 5: Strato coibente

Modello per determinare gli impatti potenziali

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Profili ambientali

0 500 1000 1500 2000 2500

g di C02

Strato funzionale 1

Strato funzionale 2

Strato funzionale 3

Strato funzionale 4

Strato funzionale 5

Strato funzionale 6

Strato funzionale 7

CONTRIBUTO DEI SINGOLI STRATI FUNZIONALI ALL'EFFETTO SERRA

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0 1 2 3 4 5 6 7

g di SO2

Strato funzionale 1

Strato funzionale 2

Strato funzionale 3

Strato funzionale 4

Strato funzionale 5

Strato funzionale 6

Strato funzionale 7

CONTRIBUTO DEI SINGOLI STRATI FUNZIONALI ALL'EFFETTO ACIDIFICAZIONE

0 0,002 0,004 0,006 0,008 0,01 0,012 0,014 0,016

g di CFC 11

Strato funzionale 1

Strato funzionale 2

Strato funzionale 3

Strato funzionale 4

Strato funzionale 5

Strato funzionale 6

Strato funzionale 7

CONTRIBUTO DEI SINGOLI STRATI FUNZIONALI ALL'EFFETTO RIDUZIONE OZONO

STRATOSFERICO

0 5 10 15 20 25

g di NO3-

Strato funzionale 1

Strato funzionale 2

Strato funzionale 3

Strato funzionale 4

Strato funzionale 5

Strato funzionale 6

Strato funzionale 7

CONTRIBUTO DEI SINGOLI STRATI FUNZIONALI ALL'EFFETTO EUTROFIZZAZIONE

CONCLUSIONI

…potenzialitàLo strumento proposto:- consente di sistematizzare, valutare e confrontare i dati; - contribuisce a misurare i potenziali impatti delle soluzioni costruttive;- coadiuva il progettista nella selezione di quelle meno impattanti.

…limitiPersistono, tuttavia, alcune difficoltà nella elaborazione dei profili ambientali legate prevalentemente alla modellizzazionedell'intero ciclo di vita, nonché al reperimento di dati corretti e confrontabili.

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…problemi aperti

Tale metodologia attua una semplificazione del sistema fisico e non pretende di definire le interazioni ambientali in maniera completa ed “assoluta”.

In ragione della complessità di relazioni che la LCA analizza, si pongono alcuni problemi:

- i modelli usati per l’inventario e per valutare gli impatti ambientali non possono descrivere tutto lo spettro degli impatti;

- l’applicazione condotta evidenzia l'opportunità di pervenire alla determinazione di soglie d’impatto per i diversi effetti ambientali, in grado di completare le valutazioni effettuate con "giudizi di merito" sulla maggiore o minore gravità dell'impatto.

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… Controllo ecologico

•Baldo G.L., LCA - Life Cycle Assessment. Uno strumento di analisi energetica e ambientale, Ipaservizi, Milano 2000•Beccali G., Cellura M., "Ecobilanci ed analisi del ciclo di vita - aspetti teorici e metodologici", in La Termotecnica, Gennaio-Febbraio 1995•Beccali G., Cellura M., "Life Cycle Assessment e processi decisionali", in La Termotecnica, Marzo 1995• CIB W100, GBC, “Sustainable Building” Proceedings of the International Conference Sustainable Building, Maastricht, 22-25 October 2000• De Capua A., Nuovi paradigmi per il progetto sostenibile, ContestualitàAdattabilità Durata Dismissione, Gangemi, Roma 2002•Hauschild M. Z., Environmental Assessment Methods, Life Cycle Centre, DTU, Paris 1993•Manzini E., Vezzoli C., Lo sviluppo di prodotti sostenibili. I requisiti ambientali dei prodotti industriali, Maggioli, Rimini 1998•Larsson N., “Measures for Green Design and Construction”, Paper at Megacities 2000 Conference, University of Hong Kong 2000•Kibert C., “Construction ecology and metabolism”, Conference proceedings Integrated Life-Cycle Design of Materials and Structures, Helsinki 2000• Quattrone D., Ambizione ecologica delle soluzioni costruttive. Un contributo al controllo tecnico del progetto esecutivo e dei processi realizzativi, Falzea, Reggio Calabria 2004•SETAC (Society of Environmental Toxicology and Chemistry), “Guidelines for Life-Cycle Assessment, a Code of Practice”, Bruxelles, Belgium 1993

RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI

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