POLITECNICO DI MILANO

Scuola di Ingegneria Civile, Ambientale e Territoriale

Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria per l’Ambiente e il Territorio

EFFETTO DELLA PROCEDURA DI ALLOCAZIONE NEGLI STUDI LCA: IL CASO DEGLI EDIFICI TEMPORANEI

Relatore: Prof. Giovanni Dotelli

Correlatore: Ing. Alessandro Arrigoni

Tesi di Laurea di: Mirocle De Pasqual 813749

Anno Accademico 2015 – 2016

  

1  

Indice 

Abstract [ita] ...................................................................................................................................................... 4 

Abstract [eng] .................................................................................................................................................... 5 

1.  Introduzione: Life Cycle Assessment ......................................................................................................... 6 

1.1.  Abstract ................................................................................................................................................. 6 

1.2.  Cenni Storici ........................................................................................................................................... 6 

1.3.  Normativa di Riferimento ...................................................................................................................... 7 

1.4.  Fasi LCA .................................................................................................................................................. 7 

1.4.1.  Fase 1: Definizione dell'obiettivo e del campo di applicazione ................................................. 8 

1.4.2.  Fase 2: Analisi di Inventario (LCI) ............................................................................................. 10 

1.4.3.  Fase 3: Valutazione degli Impatti (LCIA) .................................................................................. 11 

1.4.4.  Fase 4: Interpretazione dei Risultati ........................................................................................ 13 

1.5.  Categoria di Impatto ............................................................................................................................ 14 

1.5.1.  Effetto Serra (GWP, Global Warming Potential) ..................................................................... 14 

1.5.1.1.  CO2 biogenica ed effetto serra .................................................................................................... 15 

1.5.2.  Assottigliamento della Fascia di Ozono Stratosferico (ODP, Ozone Deplation Potential) ...... 16 

1.5.3.  Acidificazione (AP,Acidification Potential) .............................................................................. 17 

1.5.4.  Eutrofizzazione (EP, Eutrophication Potential) ........................................................................ 17 

1.5.5.  Smog Fotochimico (POCP,Photochemical Ozone Creation Potential) .................................... 18 

1.5.6.  Consumo di Risorse Abiotiche (ADP,Abiotic Depletion Potential) .......................................... 18 

1.6.  Modellazione ....................................................................................................................................... 19 

2.  Fine Vita & Allocazione ............................................................................................................................ 20 

2.1.  Abstract ............................................................................................................................................... 20 

2.2.  Introduzione ........................................................................................................................................ 20 

2.3.  Normative ............................................................................................................................................ 21 

2.4.  Recupero di materia ............................................................................................................................ 22 

2.4.1.  Riuso ........................................................................................................................................ 22 

2.4.2.  Riciclo ....................................................................................................................................... 22 

2.5.  Recupero di energia ............................................................................................................................. 27 

2.5.1.  Termovalorizzazione ................................................................................................................ 28 

2.5.2.  Processi indiretti ...................................................................................................................... 29 

2.6.  Discarica ............................................................................................................................................... 30 

2.7.  Metodologie di Valutazione ................................................................................................................ 31 

2  

2.8.  Effetto serra ......................................................................................................................................... 32 

2.9.  Possibili Scenari EOL Padiglione Brasile ............................................................................................... 33 

2.9.1.  Scenario di smaltimento (discarica/riciclo) ............................................................................. 34 

2.9.2.  Scenario di rifunzionalizzazione in loco ................................................................................... 34 

2.9.3.  Scenario di ricollocazione permanente ................................................................................... 34 

2.10.  Quantificazione e allocazione degli impatti .................................................................................... 35 

2.10.1.  PAS 2050 .................................................................................................................................. 41 

2.10.2.  ISO/TS 14067 (Carbon Footprint) ............................................................................................ 42 

2.10.3.  BP X 30‐323‐0 .......................................................................................................................... 44 

2.10.4.  Product Environmental Footprint (PEF) .................................................................................. 46 

2.10.5.  REAPRo .................................................................................................................................... 48 

2.10.6.  International EPD System ........................................................................................................ 49 

2.11.  Considerazioni Finali ........................................................................................................................ 50 

2.12.  Attributional & Consequential LCA .................................................................................................. 55 

3.  LCA in Edilizia ........................................................................................................................................... 61 

3.1.  Abstract ............................................................................................................................................... 61 

3.2.  Settore Edilizio ..................................................................................................................................... 61 

3.3.  LCA in Edilizia ....................................................................................................................................... 63 

3.4.  Fasi LCA per un sistema edificio standard ........................................................................................... 65 

3.4.1.  Goal and Scope ........................................................................................................................ 65 

3.4.2.  Confini del sistema .................................................................................................................. 67 

3.4.3.  Analisi di inventario (LCI) ......................................................................................................... 69 

3.4.4.  Analisi degli impatti (LCIA) ....................................................................................................... 70 

3.5.  Rifiuti da costruzione e demolizione ................................................................................................... 70 

3.6.  La gestione dei rifiuti ........................................................................................................................... 76 

3.6.1.  Fase di demolizione ................................................................................................................. 78 

3.6.2.  Trattamento degli aggregati .................................................................................................... 80 

3.6.3.  La marcatura CE ....................................................................................................................... 82 

3.6.4.  Recupero materiali ferrosi ....................................................................................................... 83 

3.6.5.  Recupero dell'alluminio ........................................................................................................... 84 

3.6.6.  Recupero materiali plastici ...................................................................................................... 85 

3.6.7.  Recupero del legno .................................................................................................................. 86 

3.6.8.  Recupero del vetro .................................................................................................................. 88 

4.  Strutture Temporanee ............................................................................................................................. 89 

4.1.  Abstract ............................................................................................................................................... 89 

3  

4.2.  La temporaneità in edilizia .................................................................................................................. 89 

4.3.  Scenari di Fine Vita .............................................................................................................................. 91 

4.3.1.  Rifunzionalizzazione in loco ..................................................................................................... 91 

4.3.2.  Ricollocazione .......................................................................................................................... 92 

4.3.3.  Riciclaggio ................................................................................................................................ 92 

4.3.4.  Recupero Energetico ............................................................................................................... 93 

4.3.5.  Discarica ................................................................................................................................... 94 

4.4.  Applicazione della metodologia LCA alle strutture temporanee ........................................................ 94 

4.4.1.  Goal and scope ........................................................................................................................ 94 

4.4.2.  Unità funzionale ...................................................................................................................... 94 

4.4.3.  Unità di Processo ..................................................................................................................... 96 

5.  Caso di studio: Padiglione Brasile Expo Milano 2015 .............................................................................. 97 

5.1.  Abstract ............................................................................................................................................... 97 

5.2.  Padiglione Brasile ................................................................................................................................ 97 

5.3.  Scelte progettuali .............................................................................................................................. 105 

5.4.  Modellazione degli Impatti ................................................................................................................ 106 

5.4.1.  Allocation Recycled System Model (rec) ............................................................................... 106 

5.4.2.  Allocation, Default System Model (def) ................................................................................ 109 

5.5.  Caso di studio: Padiglione Brasile EXPO 2015 ................................................................................... 112 

Conclusioni .................................................................................................................................................... 116 

Bibliografia ..................................................................................................................................................... 118 

Indice figure ................................................................................................................................................... 120 

Indice tabelle ................................................................................................................................................. 121 

 

4  

Abstract[ita]

L’allocazione degli impatti ambientali è un passaggio fondamentale in una analisi del ciclo di vita

(LCA) e può essere effettuata secondo diverse metodologie. In particolare nel caso degli edifici

temporanei è importante stabilire, nel caso vengano utilizzate e/o prodotte materie prime secondarie,

come distribuire gli impatti tra il sistema edificio, il sistema che ha generato tali materie e quello

che le utilizzerà.

Le metodologie di allocazione sono molto importanti anche per quanto riguarda la pianificazione e

la modellazione degli scenari successivi alla prima vita utile di una struttura temporanea, i quali

possono prevedere destini diversi per diversi materiali.

Per studiare queste differenze è stato preso in esame il caso di studio della costruzione del

Padiglione Brasile di EXPO Milano 2015, modellandone il ciclo di vita secondo le metodologie

“allocation, default” e “allocation, at the point of substitution” e confrontandone i risultati ottenuti.

5  

Abstract[eng]

The allocation of the environmental impacts is a fundamental step in a life cycle analysis and can

accomplished in several ways. One particular case concerns the use of temporary buildings where

secondary raw materials can be employed in the construction phase of the building or they can be

produced during the dismantling of the building. Thus, it is essential to establish how the

environmental impacts of such secondary materials are distributed between the building; the

systems that generated them and the system will eventually use any material recovered from the

building.

Allocation methods are fundamental even in the planning and modelling of the end of life scenarios

of a temporary building system; in fact, these scenarios may provide several destinations for the

different materials involved in the system.

In order to study the multiplicity of scenarios in the assessment of the environmental impact of

temporary buildings, the Brazilian Pavilion of the Milan Universal Exposition (Expo Milano 2015)

was taken in consideration for the modelling of the life-cycle analysis employing the “allocation,

default” and the “allocation, at the point of substitution” methodologies.

6  

1. Introduzione:LifeCycleAssessment

1.1. Abstract

In questo capitolo viene presentata la pratica dell'analisi del ciclo di vita. Dopo una introduzione

storica e normativa sono descritte le fasi da cui è composta una analisi LCA, le categorie di impatto

e il software SimaPro.

1.2. CenniStorici

Alla fine degli anni '60, cominciò a svilupparsi un nuovo modo di pensare ai cicli produttivi

industriali. Non venivano più prese in considerazione soltanto le caratteristiche tecniche, ma anche

le implicazioni ambientali ed energetiche ad essi legate.

Il focus iniziale di questa linea di pensiero (Life Cycle Thinking) era il consumo energetico e di

risorse (principalmente non rinnovabili) lungo l'intero ciclo di vita del prodotto.

Le prime applicazioni della teoria del Life Cycle Thinking si trovano dall'inizio degli anni '70 da

parte di alcune grandi aziende statunitensi e inglesi insieme all'agenzia per la protezione

dell'ambiente americana (EPA).

Questi primi studi raccolti sotto il nome di REPA (Resource and Environmentl Pofile Analysis),

avevano come obiettivo la caratterizzazione del ciclo di vita di alcuni materiali impiegati in

importa4nti produzioni industriali, ad esempio la Coca-cola Company commissionò uno studio per

identificare il materiale e quale impiego a fine vita fosse ecologicamente ed energeticamente

migliore.

Nel 1990 al congresso SETAC (Society of Environmental Toxicology and Chemistry) a Smuggler

Notch (Vermont, U.S.A.) fu coniato il termine LCA (Life Cycle Assessment) così definito:

«LCA è un processo che permette di valutare gli impatti ambientali associati ad un prodotto,

processo o attività, attraverso l’identificazione e la quantificazione dei consumi di materia ed

7  

energia e delle emissioni nell’ambiente e l’identificazione e la valutazione delle opportunità per

diminuire questi impatti. L’analisi riguarda l’intero ciclo di vita del prodotto ("dalla culla alla

tomba"): dall’estrazione e lavorazione delle materie prime, alla produzione trasporto e

distribuzione del prodotto, al suo uso, riuso e manutenzione, fino al riciclo e alla collocazione

finale del prodotto dopo l’uso.».

1.3. NormativadiRiferimento

Negli anni '90 la diffusione della pratica di LCA portò alla stesura di manuali e testi scientifici, alla

creazione strumenti di calcolo e banche dati che vengono utilizzati ancora oggi.

Nel 1997 la necessità di avere una linea guida comune portò l'Organismo Internazionale per la

Standardizzazione (ISO) a definire una procedura standard per l'esecuzione di uno studio LCA.

Le prime norme furono le ISO 14000 redatte nel 1997/98, che predispongono un unico riferimento

normativo adottabile in tutti i Paesi del mondo per i sistemi di gestione ambientale.

Nel 2006 le norme ISO 14040 e 14043 furono aggiornate e sostituite dalle:

ISO 14040:2006 : Gestione ambientale - Valutazione del ciclo di vita – principio e quadro

di riferimento.

ISO 14044:2006: Gestione ambientale – Valutazione del ciclo di vita – requisiti e linee

guida.

In Italia, ENEA ha creato nel 2006 la Rete Italiana LCA, la quale raduna studiosi ed esperti del

settore, consente la condivisione di informazione e promuove attività di ricerca sia a livello

accademico che aziendale.

1.4. FasiLCA

Dal punto di vista tecnico una analisi di valutazione del ciclo di vita è composta da quattro fasi:

1. Definizione dell'obiettivo e campo di applicazione (Goal & Scope Definition);

2. Analisi di inventario (Life Cycle Inventory, LCI);

8  

3. Valutazione degli impatti (Life Cycle Impact Assessment, LCIA);

4. Interpretazione dei risultati (Life Cycle Interpretation).

La figura seguente mostra schematicamente la struttura di uno studio LCA.

 

figura 1 - Schema della struttura di una analisi LCA.

1.4.1. Fase1:Definizionedell'obiettivoedelcampodiapplicazione

Il cosiddetto goal & scope rappresenta la fase preliminare di una analisi LCA, all'interno della quale

vengono specificati lo scopo, la motivazione, l’obiettivo e il destinatario dello studio.

Gli obiettivi più comuni sono:

Ricerca e sviluppo;

Green marketing;

Supporto nei sistemi di gestione ambientale;

Ecodesign.

9  

Dopo aver individuato lo scopo dello studio, si definisce l’unità funzionale del sistema analizzato

intesa come prestazione quantificata del sistema-prodotto in esame, ovvero l’unità di riferimento a

cui verranno ricondotti tutti gli input e gli output del sistema.

L'unità funzionale, inoltre è un indice delle prestazioni in quanto quantifica la funzione principale

del sistema.

L’unità funzionale scelta deve essere coerente con l’obiettivo e il campo di applicazione ed è

fondamentale per poter assicurare la comparabilità dei risultati dell’analisi, soprattutto in caso siano

studiati sistemi diversi.

In questa fase viene definito anche il reference flow cioè i flussi di energia e materia in input al

sistema necessari per ottenere l'unità funzionale.

Per quanto concerne la determinazione del campo di applicabilità è necessario definire i confini del

sistema che identificano le unità di processo coinvolte, il cui inserimento nel sistema varia in

funzione dell'obiettivo dello studio.

In questo senso si possono distinguere tre approccio:

Dalla culla alla tomba ("from cradle to grave"): lo studio comincia dalle materie prime allo

stato naturale e considera tutti i processi e le operazioni coinvolte nel ciclo di vita del

prodotto fino al suo smaltimento come rifiuto.

Dalla culla al cancello ("from cradle to gate"): si considerano solo le prime fasi del ciclo di

vita (estrazione e produzione) e si va a definire l'ecoprofilo del prodotto. Questo approccio è

utile quando è necessario confrontare sistemi differenti.

Da cancello a cancello ("from gate to gate"): si considera una sola unità produttiva ( o un

reparto dell'azienda produttrice) e si valuta il carico ambientale di cui è responsabile. In

questo caso si parla di "ecobilancio".

Nella fase di goal & scope devono venire definiti e motivati cut-off e metodologie di allocazione

così da poter determinare l'affidabilità di studio e i suoi limiti.

In questa fase vanno determinati anche la qualità dei dati utilizzare, le categorie di impatto e il

metodo di valutazione degli impatti.

La modellazione può avvenire secondo due metodi: attributional che considera il sistema così

com'è in una tecnosfera statica o consequential che considera una tecnosfera dinamica.

10  

1.4.2. Fase2:AnalisidiInventario(LCI)

L'analisi di inventario (LCI) è la fase principale di uno studio LCA e consiste nella raccolta dei dati

e nella modellazione del sistema con i relativi flussi di materiali ed energia.

Questa fase segue una procedura che è codificata dalla norma ISO 14040, che stabilisce che un

inventario deve comprendere:

Il diagramma di flusso (flow-chart) del sistema con le diverse unità di processo e le

interazioni tra di esse.

La descrizione di ogni unità di processo composta dall'elenco dei flussi di materia , energia

ed emissioni con i relativi bilanci di massa o di energia, e dagli altri dati rilevanti per lo

studio.

 

figura 2 - schema dei flussi di massa ed energia in entrata e uscita da una unità di processo.

I dati possono essere raccolti direttamente sul campo o da letteratura specifica (tipo la dichiarazione

EPD), in questo si parla di dati primari. Nel caso queste informazioni non siano reperibili si

utilizzano dati derivati o secondari, cioè provenienti da letteratura o banche dati specifiche.

Per una maggiore qualità e affidabilità dello studio sono da preferirsi il primo tipo di dati.

I dati vengono suddivisi in quattro categorie:

Input energetici, materie prime e input ausiliari;

Prodotti, co-prodotti e rifiuti;

11  

Emissioni in aria, emissioni in acqua e rifiuti;

Altri aspetti ambientali.

Nella fase di LCI vengono affrontati anche i problemi legati all'allocazione, cioè la suddivisione dei

carichi ambientali nel caso una o più delle unità di processo studiate generino co-prodotti o

sottoprodotti.

L'allocazione va evitata nei limiti del possibile con procedure tipo l'espansione dei confini del

sistema o suddividendo le unità di processo interessate in modo da non avere prodotti secondari; nel

momento in cui sia indispensabile i principi sui cui si basa possono essere di tipo fisico (ad esempio

la conservazione della massa), oppure di tipo economico (market-based).

I problemi e le metodologie legati a questa fase verranno discussi più approfonditamente nel

capitolo seguente.

1.4.3. Fase3:ValutazionedegliImpatti(LCIA)

In questa fase si mettono in relazione la filiera produttiva presa in esame e gli impatti potenziali che

questa può generare sulla salute umana e sull'ambiente. Queste relazioni si basano sui dati raccolti

nella fase di inventario.

Gli impatti possono essere valutati su due livelli:

Midpoint: gli impatti vengono suddivisi in base a categorie di impatto riferite a fenomeni

specifici (ad esempio il riscaldamento globale).

Endpoint: gli impatti si riferiscono a categorie più ampie e di comprensione più immediata

(ad esempio la salute umana).

Gli indicatori midpoint si riferiscono a fenomeni specifici e ben conosciuti, in modo da rendere i

calcoli più semplici ed affidabili. Gli indicatori endpoint, invece, riferendosi a settori più ampi

comportano l'utilizzo di modelli di calcolo più complicati, da cui deriva una maggiore incertezza nei

risultati.

Per chiarire il concetto si considerino i gas serra: essi contribuiscono al riscaldamento globale, i cui

effetti in questo senso vengono aggregati nel Global Warming Potential (indicatore midpoint).

Le emissioni di gas serra possono inoltre danneggiare la salute umana. Ciò si può esprimere

mediante la DALY (Disability-Adjusted Life Years, indicatore endpoint) che misura il danno alla

salute (Finnveden et al., 2009).

12  

La fase di analisi degli impatti è composta da tre fasi obbligatorie e tre opzionali. Le fasi della

LCIA sono regolamentate dalla norma ISO 14040.

Fasi obbligatorie:

1. Selezione delle categorie di impatto:

Scelta degli effetti ambientali (categorie di impatto), gli indicatori e i modelli sui quali sarà

basato lo studio.

2. Classificazione:

Distribuzione dei valori delle emissioni (gassose, liquide e solide) provocate direttamente e

indirettamente dalle operazioni considerate nelle categorie di impatto precedentemente

selezionate.

3. Caratterizzazione:

Vengono calcolati i valori degli indicatori di categoria partendo dai dati della LCI. Questa

operazione avviene mediante modelli che combinano i dati di inventario e i fattori di

caratterizzazione.

In questo modo si ottiene un risultato numerico che quantifica un impatto ambientale ed è

dotato di una opportuna unità di misura.

Fasi opzionali:

4. Normalizzazione:

La normalizzazione serve ad esprimere il valore relativo dei diversi indicatori calcolati nella

fase di caratterizzazione rispetto ad un valore di riferimento.

Matematicamente si tratta di divedere il valore dell'indicatore per un valore prestabilito, che

può essere: un'area spaziale (globale, regionale, nazionale, locale), per persona, per uno

scenario di riferimento.

5. Raggruppamento:

Gli indicatori vengono raggruppati in macro-categorie di danno come la salute umana,

risorse non rinnovabili, danni agli ecosistemi.

Le categorie di impatto vengono raggruppate in base al ruolo che ricoprono nelle diverse

categorie di danno.

6. Pesatura:

I valori degli indicatori vengono sommati, dopo essere stati moltiplicati per i fattori di

pesatura, cioè numeri che esprimono il peso relativo attribuito da chi svolge lo studio alle

13  

diverse categorie di impatto. I fattori di pesatura sono ottenuti con metodi basati sulle

scienze sociali, e risultano quindi affetti da una certa parte di soggettività.

Con questa operazione si ottiene un valore unico ed adimensionale detto ecoindicatore che

quantifica l'impatto totale del sistema.

I risultati della fase di analisi degli impatti possono venire sottoposti anche ad ulteriori analisi:

Analisi dei contributi: identifica gli elementi che contribuiscono maggiormente ad un

determinato impatto.

Analisi di incertezza: procedura statistica atta a stabilire in che modo le incertezze nei dati e

nelle ipotesi incidono sull'affidabilità dei risultati.

Analisi di sensibilità: stabilisce qual è l'influenza delle assunzioni metodologiche più

importanti sui risultati.

Analisi delle perturbazioni: individua come le variazioni dei singoli parametri influiscono

sulla variazione del risultato finale.

1.4.4. Fase4:InterpretazionedeiRisultati

L'interpretazione dei risultati è la fase conclusiva di uno studio LCA, ha lo scopo di dare risposta

all'obiettivo stabilito nella fase 1 e mettere in evidenza gli aspetti di maggiormente rilevanti dal

punto di vista ambientale del sistema studiato.

E' importante tenere presente che la metodologia LCA non propone una soluzione univoca e

assoluta, ma fornisce indicazioni riguardo i cambiamenti potenzialmente apportabili al sistema

oggetto di studio per diminuirne l'impatto ambientale.

Dal punto di vista normativo la norma UNI EN ISO 14044 stabilisce che l'interpretazione dei

risultati deve avvenire secondo tre principi:

Completezza: deve essere garantita la completezza e la disponibilità di tutti le informazioni

e i dati.

Sensibilità: i risultati e le conclusioni devono essere sottoposti ad una analisi di sensibilità

per stabilirne l'attendibilità.

Coerenza: i risultati (e quindi le ipotesi e le metodologie utilizzate per ottenerli) devono

essere coerenti con l'obiettivo e il campo di applicazione.

14  

1.5. CategoriadiImpatto

Di seguito vengono presentate le principale categorie di impatto prese in considerazione negli

studio LCA.

1.5.1. EffettoSerra(GWP,GlobalWarmingPotential)

L'effetto serra è un fenomeno naturale dovuto alla presenza i atmosfera di alcuni gas, i cosiddetti

gas serra (greenhouse gas) che agiscono come il vetro di una serra lasciando filtrare le radiazioni

solari e trattenendo parte delle radiazioni infrarosse (IR) riflesse dalla Terra. In questo modo il

pianeta tende a scaldarsi: senza l'effetto serra la temperatura sarebbe di -18°C e la vita non sarebbe

mai stata possibile.

I gas serra possono essere di origine naturale ( , , vapore acqueo, ) o antropico ( , ,

, ozono troposferico, CFC, HCFC).

I gas antropogenici aumentano la capacità dell'atmosfera di trattenere calore generando così un

aumento innaturale delle temperature terrestri che porta ad una alterazione dei sistemi climatici

naturali le cui conseguenze potrebbero essere catastrofiche.

Per quantificare il contributo all'effetto sera di un certo processo, negli studi LCA, si utilizza il

Global Warming Potential (GWP).

Ogni composto ha un suo GWPi (kgCO2eq/kgcomposto) che esprime il potenziale di riscaldamento

globale del composto in kgCO2eq in un determinato intervallo di tempo i (il più utilizzato è 100 anni).

Il GWPi dipende dalla forzante radiativa del composto ai (W/m2/kg) e dalla sua concentrazione ci

(kg/m3) ed è calcolato come:

GWPi =

Quando le sostanze coinvolte sono più di una, si calcola il GWP totale:

GWP = ∑ ∗

Il GWP totale quindi dipende dalla massa (mi) dei differenti composti ed è espresso in kgCO2eq.

15  

1.5.1.1. CO2biogenicaedeffettoserra

Escludendo il vapore acqueo, l'anidride carbonica è la principale responsabile dell'effetto serra. Le

emissione di CO2 vengono originate dalla combustione di sostanze fossili, di sostanze biologiche e

da alcuni processi biologici.

Nel primo caso è pacifico che l'anidride carbonica emessa contribuisce all'effetto serra.

Per quanto riguarda il ruolo delle emissioni derivanti dalla combustione di sostanze biologiche o da

processi biologici - la cosiddetta biogenica - la comunità scientifica non ha mai preso una

posizione univoca, infatti questo tipo di emissioni corrispondono alla assorbita dalla pianta

durante la sua crescita. La differenza rispetto alle emissioni che si avrebbero rispetto al ciclo

naturale è che in questo caso le emissioni sono istantanee. Considerando un sistema formato da

comparto vegetale, atmosfera e fase fossile dove quest'ultima rappresenta la degradazione della

materia organica, in cui il carbonio compie un ciclo naturale tra i tre comparti e il passaggio da

atmosfera a fase fossile passa per il comparto vegetale.

In un tale contesto ciò che va tenuto presente è la cinetica di scambio del carbonio tra i vari

comparti ambientali. Il contributo all'effetto sera delle emissioni da fonte fossile è dovuto al fatto

che la cinetica di trasferimento da fossile a atmosfera è maggiore di quella che riporta il carbonio

dall'atmosfera alla fase fossile (passando per quella vegetale). Perché un'emissione non contribuisca

all'effetto serra è necessario che la cinetica del passaggio in atmosfera del carbonio non sia inferiore

a quella del passaggio inverso.

Detto in altre parole se il tasso di riassorbimento del carbonio è maggiore o uguale a quello di

emissione i contributi all'effetto serra risulteranno rispettivamente negativi (il pianeta si raffredda) o

nulli. Questa condizione è tipica delle fonti di energia rinnovabili. Sarebbe necessario quantificare il

tempo di rinnovamento della fonte oltre il quale la fonte non può più essere ritenuta rinnovabile.

A valle di questo ragionamento risulta quindi fondamentale quantificare la componente biogenica

delle emissioni. Questo scopo si può raggiungere con metodi come il "credito di " e la "fonte di

emissione di ".

La prima tecnica è basata sul bilancio della legato alla crescita delle piante. Durante la fase di

crescita gli alberi fissano il carbonio, vale a dire che assorbono la e la stoccano sotto forma di

carbonio, mediante i processi fotosintetici con una cinetica decrescente nel tempo fino a

raggiungere uno stato di equilibrio (da qui in poi il saldo tra assorbimento di anidride carbonica e

decomposizione è trascurabile). Il carbonio assorbito dal legno durante la fase di crescita

rappresenta il cosiddetto "credito di carbonio" che è quantificabile e si conserva nei manufatti che

prendono origine dalla pianta fino alla combustione che libererà il credito. Nel calcolo delle

16  

emissioni la massa di biogenica avrà segno negativo.

Questo metodo tiene conto dell'apporto della crescita degli alberi che è conteggiato anche quando

non si ha combustione, e risulta utile nei casi in cui si voglia tenere conto dell'influenza degli scarti

di processo.

La tecnica della "di emissione della ", invece, non considera il credito di anidride carbonica

fissato nella fase di crescita. Le emissioni saranno quindi sempre positive ma si dovrà indicarne la

provenienza suddividendo le emissioni tra fonte fossile e fonte biologiche. Con questa tecnica il

problema dell'anidride carbonica legata all'uso del legno si presenta solo al momento della

combustione.

Per confrontare le due tecniche si considera a mo' di esempio la produzione di 1 kg di carta che al

fine vita verrà incenerito. Considerando un credito di carbonio pari a -5 kgCO2, un processo

produttivo con emissioni pari a 10 kgCO2, e emissioni al fine vita pari a 5 kgCO2.

Il bilancio risulterà: -5 (credito) + 10 (processo) + 5 (combustione) = 10 kgCO2 nel caso di "credito

di ". In questo caso non è necessario indicare la provenienza delle emissioni.

Se invece non si considera il credito di carbonio, il bilancio sarà: 10 (processo) + 5 (combustione) =

15 kgCO2; con 5 kgCO2 biogenici. Solamente 10 kgCO2 contribuiranno effettivamente all'effetto serra.

1.5.2. AssottigliamentodellaFasciadiOzonoStratosferico(ODP,OzoneDeplationPotential)

L'ozono ( ) è una molecola che pur avendo una concentrazione atmosferica inferiore alla parte per

milione assorbe quasi interamente la radiazione ultravioletta (dannosa) proveniente dal sole.

L'ozono si forma in continuo in un fascia detta ozonosfera che si trova tra i 20 e i 30 km di altezza

in seguito alla dissociazione di molecole di ossigeno ( ) provocata dalla radiazione UV e al

successivo urto di questi atomi dissociati con molecole di , quindi , che a sua volta

assorbe la radiazione ultravioletta e si dissocia in liberando energia.

L'immissione - antropogenica - in atmosfera di sostanze come clorofluorocarburi (CFC), HCFC,

radicali liberi e cloruri, provocano un assottigliamento dello stato di ozono che provoca un aumento

dei rischi legati all'esposizione solare.

Il fattore di caratterizzazione di questa categoria di impatto è l'ODP (Ozone Deplation Potential),

che esprime in kgCFC-11eq/kgcomposto il potenziale di distruzione dell'ozono delle diverse sostanze.

Quanto le sostanze coinvolte sono più di una, si calcola l'ODP totale:

ODP = ∑ ∗

17  

L'ODP totale quindi dipende dalla massa (mi) dei differenti composti ed è espresso in kgCFC-11eq.

1.5.3. Acidificazione(AP,AcidificationPotential)

La combustione di combustibili fossili contenenti zolfo (S) e azoto (N) comportano le emissioni di

ossidi di zolfo ( ) e ossidi di azoto ( ). In atmosfera questi ossidi formano i relativi acidi

solforico ( ) e nitrico ( ) che ricadono poi al suolo, nei laghi e sulle foreste. Nel caso la

ricaduta avvenga sotto forma di precipitazione (piogge acide) si parla di deposizione umida, in caso

contrario la deposizione si dice secca. In ogni caso questi fenomeni portano ad un abbassamento del

PH di laghi, suoli e foreste, oltre che al danneggiamento delle piante e dei monumenti.

Il fattore di caratterizzazione di questa categoria di impatto è l'AP (Acidification Potential), che

esprime in kgSO2-eq/kgcomposto il potenziale di acidificazione diverse sostanze.

Quanto le sostanze coinvolte sono più di una, si calcola l'AP totale:

AP = ∑ ∗

L'AP totale quindi dipende dalla massa (mi) dei differenti composti ed è espresso in kgSO2eq.

1.5.4. Eutrofizzazione(EP,EutrophicationPotential)

Un eccessivo apporto di nutrienti (azoto e fosforo) in un ambiente acquatico può portare

all'eccessiva formazione di massa algale di piante acquatiche che provocano il degrado

dell'ambiente e l'impoverimento delle risorse ittiche.

L'apporto di nutrienti può essere sia naturale che antropico, nel secondo caso le cause possono

essere l'utilizzo di fertilizzanti e gli scarichi sia urbani che industriali.

Il fattore di caratterizzazione per questa categoria di impatto è la massa di PO4- equivalenti che

esprime la quantità di biomassa prevista in seguito al rilascio di 1 kg di una specifica sostanza

rispetto a 1 kg di fosfati.

18  

1.5.5. SmogFotochimico(POCP,PhotochemicalOzoneCreationPotential)

Lo smog fotochimico è un particolare tipo di inquinamento dell'aria gli inquinanti secondari da

ossidi di azoto ( ) e composti organici volatili (COV) che si origina nelle giornate caratterizzate

da condizioni meteorologiche stabili e forte insolazione.

Gli ossidi di azoto e i COV emessi hanno origine sia naturale che antropica vengono coinvolti in un

complesso sistema di reazioni fotochimiche innescate dalla luce ultravioletta che porta alla

formazione di ozono troposferico ( ), perossiacetil nitrato (PAN), perossibenzoil nitrato (PBN),

aldeidi e molte altre sostanze. Tutte queste sostanze vengono raggruppate sotto il nome di smog

fotochimico, e rappresentano la componente principale dello smog delle città e delle aree

industrializzate.

Il fattore di caratterizzazione di questa categoria di impatto è il POCP (Photechimacl Ozone

Creation Potential), che esprime in kgC2H4-eq/kgcomposto il potenziale di formazione di ozono

troposferico delle sostanze.

Quanto le sostanze coinvolte sono più di una, si calcola il POCP totale:

POCP = ∑ ∗

Il POCP totale quindi dipende dalla massa (mi) dei differenti composti ed è espresso in kgC2H4eq.

1.5.6. ConsumodiRisorseAbiotiche(ADP,AbioticDepletionPotential)

Questa categoria di impatto quantifica il consumo di risorse abiotiche legato all'estrazione dei

materiali coinvolti nel processo produttivo. Il fattore di caratterizzazione viene espresso in kgSb_eq ed è funzione dello stato attuale della risorsa

e del tasso di estrazione.

Il consumo di risorse abiotiche da combustibili fossili viene indicato come ADP fossil fuels ed

esprime il consumo di risorse mettendolo in relazione al potere calorifico inferiore (MJ/kg) per ogni

m3 di combustibile estratto.

19  

1.6. Modellazione

SimaPro 8 è un software che è stato sviluppato dalla società olandese Pre Consultants ed è utilizzato

in più di 80 Paesi come supporto informatico per gli studi LCA.

Il Software contiene diverse banche dati (Ecoinvent, Processes, DK Input Output Database 99,

ETH-ESU 96, Franklin USA 98 IDEMAT 2001, Industry Data, LCA Food DK, USA Input Output

Database 99) che contengono a loro volta schede tecniche riferite ai diversi materiali, ai trasporti e

ai processi coinvolti nello studio. In questo modo si può ricostruire l’intera filiera produttiva di un

prodotto e il suo ciclo di vita. Tra le banche dati quella principale è Ecoinvent, redatta

dall’omonimo gruppo di ricerca formato dal Politecnico Federale di Losanna (EPFL), Politecnico

Federale di Zurigo (ETH Zurich), il centro di ricerca svizzero Empa (Material Science and

Technology), dall’Istituto di ricerca agricola e alimentare Agroscope e l’Istituto svizzero Paul

Scherrer (PSI), che coincide con il maggiore ente di ricerca svizzero di Ingegneria e Scienze

Naturali. Il database è aggiornabile ed integrabile.

Si possono modellare scenari di fine vita, e valutare e confrontare gli impatti delle schede create.

Così facendo è possibile estendere i confini del sistema e costruire un modello sempre più simile al

sistema reale.

20  

2. FineVita&Allocazione

2.1. Abstract

In questo capitolo vengono presentati i possibili scenari di fine vita (End of Life) previsti negli studi

LCA e la loro applicazione al caso di studio del Padiglione Brasile. Viene anche discussa la

questione dell'allocazione degli impatti e la relativa normativa. In ultimo vengono confrontati gli

approcci consequential e attributional LCA.

2.2. Introduzione

La gestione del fine vita (EoL: End of Life) si colloca nella fase di valutazione degli impatti

dell'analisi del ciclo di vita (LCIA). In questa fase si valutano gli impatti ambientali dei materiali

giunti a fine vita che sono trattati come rifiuti.

Uno degli scopi dell'analisi LCA è definire già in fase di progetto le scelte migliori per la riduzione

degli impatti ambientali, economici e sociali dovuti al fine vita.

Nel caso i rifiuti vengano riutilizzati o recuperati, la gestione del fine vita in una analisi LCA non è

semplice e presenta il problema della allocazione degli impatti.

Nella modellazione dei sistemi di gestione dei rifiuti i carichi ambientali possono essere riferiti al

flusso di input (ad esempio kg in ingresso) o all'unità funzionale. I sistemi di gestione dei rifiuti

possono generare nuovi flussi di materia (materiali da avviare a recupero) e flussi di energia. Nello

studio LCA i benefici generati da tali flussi devono essere quantificati e confrontati con in carichi

del materiale in ingresso.

La raccolta e il trasporto del prodotto a fine vita rappresentano il primo processo della gestione dei

rifiuti e possono presentare carichi ambientali rilevanti.

Dopo la raccolta del rifiuto sono possibili tre strade:

Recupero di materia;

21  

Recupero di energia;

Smaltimento in discarica.

2.3. Normative

Da un punto di vista normativo la fase di fine vita viene trattato dalle ISO 14040, ISO 14044 e ISO

TS 14067 (Greenhouse gasses - Carbon footprint of products - Requirements and guidelines for

quantification and communication) oltre che dall'International Environmental Product Declaration

System (EPD), dalla Product Environmental Footprint (PEF) e dalla UNI EN 15804:2012

(Sustainability of constructions work - Environmental product declarations - Core rules for the

product category of constructions products).

La ISO 14040 stabilisce che uno studio LCA deve comprendere anche la fase di End of Life mentre

la ISO 14044 regolamenta i confini del sistema oltre a introdurre i concetti di riuso e riciclo. Nella

definizione dei confini del sistema, nella ISO 14044 vengono anche espressi i principi su cui basare

l'allocazione degli impatti.

La ISO 14067 riguarda la Carbon Fooprint (CF) dei prodotti, cioè l'impatto del loro ciclo di vita

espresso come emissione kilogrammi di equivalente. Nella metodologia di calcolo la norma

definisce l'inizio della fase di fine vita (quando il prodotto è pronto per essere smaltito, riutilizzato o

riciclato). La norma elenca anche i processi che possono rientrare in questa fase del ciclo di vita, e

dà riferimenti sugli orizzonti temporali dei calcoli. L'End of Life viene considerata come una fase

passibile di miglioramento durante l'interpretazione dei risultati.

L'International EPD System definisce le linee guida per una dichiarazione ambientale del III tipo e

verrà meglio approfondita in seguito. La PEF tratta il fine vita nell'Allegato V e definisce un

metodo di calcolo degli impatti che verrà approfondito in seguito.

La UNI EN 15804 è una norma specifica riguardante l'edilizia: definisce la fase di fine vita

all'interno del ciclo di vita (che in questo caso arriva fino all'end of waste), ne specifica le fasi ed

introduce i concetti di progettazione per il fine vita (design for recycling, reusce and recovery).

22  

2.4. Recuperodimateria

Il recupero di materia consiste nello sfruttare come risorsa il prodotto giunto a fine vita o alcune sue

componenti.

Il recupero di materia può realizzarsi tramite due vie: il riuso ed il riciclo.

2.4.1. Riuso

Il riuso consiste nell'utilizzare nuovamente il prodotto giunto a fine vita. La funzione del manufatto

sarà la medesima svolta nel corso del ciclo di vita utile, senza che siano apportate sostanziali

modifiche.

Per rendere il riuso praticabile è necessario che i prodotti giunti a fine vita tornino a far parte di un

sistema produttivo in condizioni idonee per essere nuovamente impiegate. Dal momento che la fase

di utilizzo di alcuni prodotti ne comporta il degrado, questa opzione di gestione del fine vita non è

applicabile a tutti i tipi di manufatti. Il riuso viene generalmente applicato, per esempio, ad alcune

tipologie di imballaggi facili da recuperare con raccolte del tipo "vuoto a rendere". Il riuso consente

di evitare la produzione di un nuovo prodotto e quindi di risparmiare materie prime ed energia ed

evitare le emissioni della filiera produttiva. Questi benefici vanno tuttavia confrontati con gli

impatti ambientali delle operazioni necessarie a seguire questa via di recupero.

2.4.2. Riciclo

Il riciclo (o riciclaggio) consiste nel recuperare e riutilizzare il materiale presente nei manufatti

smaltiti per produrne di nuovi evitando il consumo di ulteriori materie prime.

Una valutazione preventiva in fase di progettazione dell'effettivo apporto di benefici ambientali,

energetici ed economici derivanti dalle operazioni di riciclo risulta fondamentale.

La convenienza ambientale del riciclaggio si valuta confrontando gli impatti delle operazioni di

riciclo (trattamento, movimentazione, trasporto), legati soprattutto ai consumi energetici e alle

emissioni con i benefici derivanti dalla sostituzione di parte dei materiali vergini in ingresso al

processo produttivo e dall'evitato invio in discarica degli stessi.

A seconda del destino del materiale recuperato si possono distinguere due diverse tipologie di

riciclo: il riciclo aperto ("open loop") ed il riciclo chiuso ("closed loop").

Si parla di riciclo chiuso quando il materiale avviato a riciclo rientra nel processo che lo ha generato

e quando non si hanno cambiamenti nelle proprietà del materiale riciclato.

23  

Si parla invece di riciclo aperto quando il materiale subisce un cambiamento nelle sue proprietà ed

entra in un processo produttivo diverso da quello che lo ha generato.

Riciclo Chiuso (closed loop)

Per valutare gli impatti ambientali e i benefici del riciclo è necessario considerare il carico

ambientale delle operazioni coinvolte nel sistema e i flussi di massa ad essi correlati (il riciclo

chiuso è rappresentato nello schema in figura 3).

In un bilancio di massa, considerando i seguenti parametri:

m: massa del prodotto;

R, con R compreso tra 0 e 1: frazione del rifiuto inviata a riciclo. Se R=1 l'intero manufatto

è inviato a riciclo (riciclo totale), se R=0 il riciclo è nullo;

S, con S compreso tra 0 e 1: frazione di scarti inviati a discarica (o altro trattamento)

prodotti dall'operazione di riciclo.

 

figura 3 - Diagramma di flusso di un sistema industriale con riciclo chiuso (Baldo et al.).

Indicando le fasi di produzione e i carichi ambientali associati (C) come:

Fase 1 (C1): produzione materie prime;

Fase 2 (C2): produzione manufatto e uso;

24  

Fase 3 (C3): smaltimento;

Fase 4 (C4): riciclaggio (trasporto e raccolta inclusi).

Combinando questi parametri il carico ambientale complessivo risulterà:

1 1 1 1 2.3.1

I termini dell'equazione 2.3.1 rappresentano gli impatti di ogni singola fase, considerando la

frazione recuperata all'interno del ciclo chiuso.

Nello specifico la massa del prodotto viene moltiplicata per:

C1 (carico ambientale della produzione di materie prime) a sua volta moltiplicato per l'unità

meno la frazione inviata a riciclo depurata dagli scarti dei processi di recupero.

C2 (carico ambientale della produzione e dell'uso del bene).

C3 (carico ambientale dello smaltimento in discarica), a sua volta moltiplicato lo stesso

fattore che moltiplica C1, così da considerare anche qui gli effetti del riciclo.

C4 (carico ambientale delle operazioni di riciclaggio), che viene moltiplicato per la frazione

inviata a recupero.

I quattro termini appena descritti rappresentano i carichi ambientali delle quattro fasi del ciclo di

vita del manufatto, cioè l'impatto ambientale causato dalle operazioni a cui il prodotto viene

sottoposto "dalla culla alla tomba".

L'equazione sopra si può riscrivere in modo che risulti composta da due termini: _ e

così da poter evidenziare l'influenza della frazione recuperata sul carico ambientale totale:

_ 1

2.3.2

Per fare in modo che il riciclo comporti un beneficio ambientale il secondo termine (Criciclo) deve

essere negativo, in modo che risulti inferiore al valore di _ .

La relazione tra e i carichi ambientali del sistema non è lineare. Infatti, se si fa riferimento alle

operazioni di raccolte differenziata, per poter reperire una maggiore quantità di materiale da inviare

a riciclo sarà necessario che la raccolta venga estesa dai centri a maggiore densità a quelli più isolati.

Questo ampliamento delle operazioni di raccolta e invio a riciclo avrà un impatto (ambientale,

energetico ed economico) associato ai trasporti.

25  

L'obiettivo da perseguire non è quindi il riciclo "ad ogni costo" ( 1), ma il riciclo di una

percentuale di materiale tale da rendere minimo il carico ambientale ( ).

 

figura 4- -Andamento qualitativo della curva che mette in relazione il carico ambientale (C) e la frazione recuperata mediante riciclo (R), (Baldo et al.).

Riciclo aperto (open loop)

Il riciclo aperto si sviluppa secondo lo schema seguente (figura 5).

26  

 

figura 5 - Schema di un riciclo aperto: il sistema produttivo in rosa utilizza il materiale recuperato tramite riciclo aperto dal sistema in azzurro (Baldo et al.).

Anche in questo caso per valutare gli impatti ambientali del secondo sistema produttivo bisogna

tenere conto che i materiali riciclati portano con sé una quota di energia e di impatto dovuta al

processo che li ha originati.

Per la valutazione degli impatti si considerando i seguenti parametri:

: produzione di materie prime per il prodotto uno (manufatto generico prodotto dalla

filiera produttiva uno);

: produzione ed uso;

: smaltimento;

: raccolta e riciclo;

: produzione di materie prime per il prodotto due (manufatto generico, diverso dal

manufatto uno, prodotto dalla filiera produttiva due);

: produzione ed uso prodotto due;

: trattamento di un'unità di input all'operazione 7;

, con compreso tra 0 e 1: frazione inviata a riciclo (frazione recuperata);

: massa prodotto uno;

: massa prodotto due.

27  

L'equazione che descrive il riciclo aperto è:

1

2.3.3

Che si può anche scrivere come:

2.3.4

Le considerazioni teoriche che stanno alla base del caso di open loop sono analoghe a quelle del

closed loop, con la differenza che in questo caso è necessario conoscere i dati relativi ad almeno due

processi produttivi.

Nel ciclo aperto, infatti, il materiale recuperato dal primo manufatto entra a far parte di una nuova

filiera produttiva, che porta alla produzione del manufatto due.

Dalla prima scrittura dell'equazione si può vedere come il riciclaggio provochi una variazione nella

quantità di materie prima in ingresso al processo di produzione del secondo manufatto pari a

.

La seconda scrittura dell'equazione (equazione 2.3.4), invece, evidenzia la variazione degli impatti

introdotta dal meccanismo di riciclo. Questa variazione è espressa dall'ultimo termine:

.

2.5. Recuperodienergia

Il recupero di energia può avvenire in modo diretto o indiretto. Nel primo caso il recupero avviene

mediante la combustione del materiale, nello stesso impianto dove avviene la combustione; la via

più comune per il recupero diretto è la termovalorizzazione dei rifiuti in impianti specifici.

Nel secondo invece si ha invece la trasformazione del materiale in un gas combustibile; il gas può

venire stoccato e trasportato in un luogo diverso da quello del processo. Esempi di recupero

indiretto di energia sono: la pirolisi, la gassificazione e la digestione anaerobica della frazione

organica.

28  

2.5.1. Termovalorizzazione

La termovalorizzazione è l'evoluzione dei processi di incenerimento che in passato avevano

solamente lo scopo di distruggere il rifiuto.

Un concetto che sta alla base della termovalorizzazione è quello dell'energia feedstock che è

definita come "contenuto energetico delle materie prime in ingresso al sistema-prodotto, non

utilizzate come fonte di energia, espressa in termini di potere calorifico inferiore o superiore". Il gas

e l'olio contenuti nei prodotti petrolchimici e il legno usato nella industria cartaria costituiscono

esempi di energia feedstock.

L'energia feedstock rappresenta quindi il massimo quantitativo di energia recuperabile da un

material (nel caso dei rifiuti la raccolta differenziata è un primo passaggio per la massimizzazione

del potere calorifico del rifiuto).

Il processo di termovalorizzazione avviene in impianti specifici dove avviene la combustione del

materiale e si recupera l'energia termica contenuta nei fumi della combustione. Nonostante i

benefici dovuti al recupero energetico il processo può avere impatti ambientali sono legati alle

emissioni di macroinquinanti e microinquinanti. I macroinquinanti, presenti in concentrazioni

dell'ordine di grandezza di o , comprendono gli inquinanti tradizionali dei processi di

combustione derivanti da alcune componenti del rifiuto ( , , e ceneri), da reazioni secondarie

indesiderate e dalla combustione incompleta del carbonio organico. I microinquinanti, le cui

concentrazioni sono dell'ordine di o , possono essere di tipo inorganico o organico:

quelli inorganici sono metalli pesanti riconducibili alla composizione del rifiuto in ingresso; quelli

organici, invece, derivano dalle complesse reazioni di sintesi e distruzione che hanno luogo durante

la combustione e il raffreddamento dei fumi. In generale le emissioni derivanti dalla

termovalorizzazione sono fortemente legate alla composizione del rifiuto, al tipo di forno utilizzato

e alle modalità operative della combustione e del recupero di energia. La tabella 1 riporta gli

inquinanti più comuni presenti nelle emissioni dei termovalorizzatori.

29  

tabella 1 1 principali inquinanti derivanti da termovalorizzazione (Grosso, 2013).

Inquinante Concentrazione

( gas secco @ 11% )

Materiale particolato 1000 - 5000

600 - 1500

5 - 25

250 - 600

(come ) 200 - 500

10 - 25

0.5- 5

0.3 - 1.5

/ ( I-TEQ) 1 - 10

Gli impatti ambientali si possono verificarsi a diverse scale: a livello locale (emissioni di sostanze

tossiche e polveri), regionale (acidificazione e eutrofizzazione) e globale come (effetto serra).

La combustione può venire alimentata con rifiuti parzialmente selezionati (selezione blanda) oppure

con CSS (Combustibile Solido Secondario) derivante da processi di raffinazione dei rifiuti che

mirano a massimizzarne la frazione combustibile (riduzione dell'umidità o stabilizzazione della

sostanza organica). Le caratteristiche del CSS sono stabilite per legge, ad esempio il potere

calorifico deve essere minimo 15 MJ/kg.

Confrontando i due tipi di alimentazione si può dire che nel caso venga utilizzato il rifiuto

selezionato blandamente si avrà un ridotto recupero energetico dovuto al minor potere calorifico del

materiale e ridotti carichi ambientali; nel caso di filiera CSS il recupero energetico sarà più elevato.

2.5.2. Processiindiretti

L'energia di feedstock può essere valorizzata senza passare per l'incenerimento del materiale.

I processi indiretti principali sono: gassificazione, pirolisi e digestione anaerobica.

La gassificazione consiste nella conversione del materiale in un gas combustibile mediante una

ossidazione parziale condotta sotto l'azione del calore. Il processo può essere diretto o indiretto: nel

primo caso si opera con una concentrazione di ossigeno inferiore a quella stechiometrica, ma

comunque sufficiente per non dover fornire calore dall'esterno mediante scambiatori; nel processo

30  

indiretto viene usato un agente gassificante privo di ossigeno ed è necessario fornire calore

dall'esterno. In questo modo si genera un gas combustibile (syngas) composto da idrocarburi

incombusti, e .

Prima di poter essere utilizzata come fonte energetica il syngas va depurato per rimuovere le

impurità come e che potrebbero generare emissioni inquinanti nella combustione

successiva.

La pirolisi consiste nella degradazione termica di tipo endotermico del materiale condotta in totale

assenza di agente ossidante (è quindi necessario fornire calore dall'esterno). In questo modo la fase

solida (inerte) si separa dalla fase gassosa che è analoga al syngas, quindi combustibile.

La digestione anaerobica è un processo biologico utilizzato principalmente per trattare i fanghi

prodotti dagli impianti di depurazione dei reflui. E' un processo lento operato da microorganismi

che distruggono completamente le molecole organiche originando una fase gassosa (biogas) e un

residuo minerale non degradabile.

2.6. Discarica

La discarica può rappresentare l'elemento finale di una f1iera di gestione dei rifiuti e presenta

caratteristiche differenti in funzione della pericolosità dei rifiuti che riceve.

La discarica presenta un carico ambientale dato sia dalla fase di costruzione che da quella di

funzionamento.

Il calcolo degli impatti della costruzione non è complicato in quanto si tratta di tradizionali opere di

ingegneria civile e geotecnica. In questa fase l'uso dello spazio, la modificazione morfologica di una

zona del territorio e la sua degradazione permanente rappresentano variabili di impatto rilevanti.

Più complicato risulta calcolare gli impatti relativi alla fase di funzionamento in quanto la presenza

di massa organica nel rifiuto può generare i processi biologici che producono biogas e percolato che

si instaurano in caso di presenza di massa organica nel rifiuto seguono una cinetica particolare: si

attivano dopo qualche tempo, raggiungono il picco di produzione dopo alcuni anni e terminano anni

dopo (anche 10) la chiusura dell'impianto. provocando così una dilazione delle emissione molto

difficile da quantificare.

Il contenuto energetico dei rifiuti può essere valorizzato mediante il recupero del biogas costituito

da (50%) e (50%). Il processo di ha un rendimento medio del 60% del biogas prodotto. Il

metano è un gas serra con un GWP cirda 25-28 volte maggiore di quello della , il che ne rende

le emissioni dirette particolarmente dannose per il riscaldamento globale.

31  

 

figura 6 - Produzione di biogas e percolato durante la fase di uso e chiusura di una discarica (Baldo et al.).

Considerando 1 kg di rifiuti urbani (RSU) da smaltire si ha una energia feedstock di circa 10 MJ e il

valore del GER sia costituito praticamente dal potere calorifico dei rifiuti che nel caso di

produzione e recupero di biogas può venire valorizzato.

2.7. MetodologiediValutazione

Lo scopo della gestione del fine vita è quello di ridurre gli impatti ambientali.

Un metodo per valutare i benefici dati da una differente gestione del fine vita è quello degli impatti

evitati. Questa tecnica viene applicata per valutare i benefici derivanti dal recupero di energia e

materia (in particolare nel caso di riciclo aperto). Considerando un sistema con recupero, si

sottraggono agli impatti generati quelli associati alla produzione dei flussi recuperati secondo le

prestazioni ambientali delle filiere normalmente utilizzate. Prendendo come esempio il caso della

termovalorizzazione dei rifiuti urbani la valutazione dei benefici del recupero di energia avviene

sottraendo agli impatti della termovalorizzazione quelli dovuti alla produzione della quantità di

energia recuperata dai rifiuti secondo il mix energetico nazionale.

32  

2.8. Effettoserra

Escludendo il vapore acqueo, l'anidride carbonica è la principale responsabile dell'effetto serra. Le

emissione di CO2 vengono originate dalla combustione di sostanze fossili, di sostanze biologiche e

da alcuni processi biologici.

Nel primo caso è pacifico che l'anidride carbonica emessa contribuisce all'effetto serra.

Per quanto riguarda il ruolo delle emissioni derivanti dalla combustione di sostanze biologiche o da

processi biologici - la cosiddetta biogenica - la comunità scientifica non ha mai preso una

posizione univoca, infatti questo tipo di emissioni corrispondono alla assorbita dalla pianta

durante la sua crescita. La differenza rispetto alle emissioni che si avrebbero rispetto al ciclo

naturale è che in questo caso le emissioni sono istantanee. Considerando un sistema formato da

comparto vegetale, atmosfera e fase fossile dove quest'ultima rappresenta la degradazione della

materia organica, in cui il carbonio compie un ciclo naturale tra i tre comparti e il passaggio da

atmosfera a fase fossile passa per il comparto vegetale. In un tale contesto ciò che va tenuto

presente è la cinetica di scambio del carbonio tra i vari comparti ambientali. Il contributo all'effetto

sera delle emissioni da fonte fossile è dovuto al fatto che la cinetica di trasferimento da fossile a

atmosfera è maggiore di quella che riporta il carbonio dall'atmosfera alla fase fossile (passando per

quella vegetale). Perché un'emissione non contribuisca all'effetto serra è necessario che la cinetica

del passaggio in atmosfera del carbonio non sia inferiore a quella del passaggio inverso.

Detto in altre parole se il tasso di riassorbimento del carbonio è maggiore o uguale a quello di

emissione i contributi all'effetto serra risulteranno rispettivamente negativi (il pianeta si raffredda) o

nulli. Questa condizione è tipica delle fonti di energia rinnovabili. Sarebbe necessario quantificare il

tempo di rinnovamento della fonte oltre il quale la fonte non può più essere ritenuta rinnovabile.

A valle di questo ragionamento risulta quindi fondamentale quantificare la componente biogenica

delle emissioni. Questo scopo si può raggiungere con metodi come il "credito di " e la "fonte di

emissione di ".

La prima tecnica è basata sul bilancio della legato alla crescita delle piante. Durante la fase di

crescita gli alberi fissano il carbonio, vale a dire che assorbono la e la stoccano sotto forma di

carbonio, mediante i processi fotosintetici con una cinetica decrescente nel tempo fino a

raggiungere uno stato di equilibrio (da qui in poi il saldo tra assorbimento di anidride carbonica e

decomposizione è trascurabile). Il carbonio assorbito dal legno durante la fase di crescita

rappresenta il cosiddetto "credito di carbonio" che è quantificabile e si conserva nei manufatti che

prendono origine dalla pianta fino alla combustione che libererà il credito.

Nel calcolo delle emissioni la massa di biogenica avrà segno negativo.

33  

Questo metodo tiene conto dell'apporto della crescita degli alberi che è conteggiato anche quando

non si ha combustione, e risulta utile nei casi in cui si voglia tenere conto dell'influenza degli scarti

di processo.

La tecnica della "di emissione della ", invece, non considera il credito di anidride carbonica

fissato nella fase di crescita. Le emissioni saranno quindi sempre positive ma si dovrà indicarne la

provenienza suddividendo le emissioni tra fonte fossile e fonte biologiche. Con questa tecnica il

problema dell'anidride carbonica legata all'uso del legno si presenta solo al momento della

combustione.

Per confrontare le due tecniche si considera a mo' di esempio la produzione di 1 kg di carta che al

fine vita verrà incenerito. Considerando un credito di carbonio pari a -5 kgCO2, un processo

produttivo con emissioni pari a 10 kgCO2, e emissioni al fine vita pari a 5 kgCO2.

Il bilancio risulterà: -5 (credito) + 10 (processo) + 5 (combustione) = 10 kgCO2 nel caso di "credito

di ". In questo caso non è necessario indicare la provenienza delle emissioni.

Se invece non si considera il credito di carbonio, il bilancio sarà: 10 (processo) + 5 (combustione) =

15 kgCO2; con 5 kgCO2 biogenici. Solamente 10 kgCO2 contribuiranno effettivamente all'effetto serra.

2.9. PossibiliScenariEOLPadiglioneBrasile

Secondo l'Eurocode 0 un edificio viene definito temporaneo quando progettato per una vita media

indicative (indicative design working life) di 10 anni (Eurocode 0, UNI EN 1990).

Mentre per gli di edifici permanenti (progettati in genere per una vita di almeno 50 anni) la maggior

parte degli impatti è dovuta alla loro fase d'uso, per le costruzioni temporanee, considerata la brevità

della loro vita, gli impatti generati dalla produzione e smaltimento dei materiali e dei componenti

per la costruzione possono arrivare ad assumere un ruolo primario rispetto a quelli della fase d'uso.

La scelta dei materiali e la gestione del fine vita hanno quindi un ruolo centrale nel contenimento

degli impatti. In base allo scenario considerato per il fine vita dell'edificio temporaneo e dei suoi

componenti l'allocazione degli impatti della produzione/smaltimento dei materiali sarà differente, e

proporzionale all'effettivo ciclo di vita.

Gli impatti del fine vita - ed il loro peso sull'intero ciclo di vita - variano in base alla metodologia di

valutazione adottata. La Direttiva Europea 2008/98/CE propone una gerarchia di gestione dei rifiuti

che porta alla definizione di tre scenari generici, dal migliore al peggiore: demolizione con invio a

riciclo della struttura, ri-montaggio e riqualificazione.

34  

2.9.1. Scenariodismaltimento(discarica/riciclo)

Questo scenario non prevede alcuna seconda vita utile per la struttura che viene disassemblata a fine

evento (le strutture temporanee spesso vengono costruite per grandi eventi come EXPO) e i suoi

componenti vengono inviati a riciclo se possibile, o in caso contrario vengono conferiti in discarica.

Per favorire l'invio a riciclo dei componenti è di fondamentale importanza che in fase di

progettazione si scelga di utilizzare materiali facilmente disassemblabili e riciclabili a fine vita. Per

facilitare lo smontaggio sono da preferire tecniche di assemblaggio a secco rispetto a quelle a umido

o con malta.

2.9.2. Scenariodirifunzionalizzazioneinloco

Nello scenario di rifunzionalizzazione in loco alla fine dell'evento temporaneo l'edificio viene

convertito in una struttura, generalmente permanente con una nuova funzionalità: si ha quindi una

estensione d'uso.

L'analisi del ciclo di vita, in questo caso, sarà simile a quella di una struttura permanente che viene

ristrutturate (la struttura potrebbe avere bisogno di integrazioni strutturali e/o impiantistiche).

In questo caso oltre che sul tipo di materiali è necessario che i progettisti interagiscano coi

pianificatori dell'area per la scelta della funzione post-evento.

Nel caso di Expo le strutture, ad evento concluso, potrebbero ospitare musei, biblioteche, poli

universitari, spazi sociali ecc.

2.9.3. Scenariodiricollocazionepermanente

Nello scenario di ricollocazione permanente, dopo lo smantellamento della struttura i materiali

vengono trasportati e riassemblati in un nuovo sito di locazione. La struttura può essere integrata di

nuovi materiali necessari a sostituire le componenti danneggiate o per ricostruire i subsistemi non

reversibili, e per garantire nuove funzioni.

In questo scenario non viene limitata la pianificazione territoriale dell'area post evento, vengono

evitati gli impatti legati allo smaltimento della prima vita e quelli derivanti dell'estrazione delle

materie prime per i prodotti riutilizzati. La ricollocazione produce tuttavia nuovi impatti legati al

consumo di suolo del sito in cui verrà ricollocata la struttura.

35  

2.10. Quantificazioneeallocazionedegliimpatti

Allocare significa ripartire tra gli attori in gioco i flussi in ingresso e in uscita di un processo

unitario appartenente al sistema prodotto studiato. Questa ripartizione, nel presente contesto,

seguendo regole e metodologie definite da normative internazionali, come ad esempio la ISO

14040, la ISO/TS 14067. L'allocazione dovrebbe essere evitata cercando di limitare i casi di

multifunzionalità, ma è necessaria quando la modellazione degli scenari di fine vita includa riciclo,

riuso, recupero energetico e smaltimento di più di un prodotto.

Per introdurre la questione del calcolo degli impatti e della loro allocazione si può considerare

l'esempio del riciclo dell'acciaio e lo studio dell'IISI (International Iron and Steel Institute).

L'esempio mette in luce come in caso di multifunzionalità - cioè quando un processo origina più di

un prodotto (acciaio e rottame nel caso di cui sopra) - sia fondamentale calcolare e allocare

correttamente i carichi ambientali ed energetici tra prodotti e coprodotti per ottenere una giusta

valutazione degli impatti.

L'IISI, partendo dalla metà degli anni novanta ha condotto una serie di studi LCA a livello

mondiale riguardo la produzione dell'acciaio sia primario (da materia prima vergine) sia secondario

(da rottame).

36  

 

figura 7 - Confronto tra la produzione di acciaio da materiale vergine (minerale) e da rottame (Baldo et al.).

Nello studio pubblicato da IISI si conclude che:

1 kg di rottame possiede un valore corrispondente al potenziale per la realizzazione di 0.935

kg di acciaio (1/1.07 = 0.935).

1 kg di rottame permette di evitare il consumo di 22 MJ rispetto alla filiera da materie prime

vergini, richiedendo 10 MJ di energia per la fusione.

In entrambi i casi si ha una produzione di rottame di 0.8 kg.

In base a questi dati il beneficio energetico che si ottiene grazie al riciclaggio risulta pari a (22 -

10)*0.935 = 11.2 MJ/kg. Considerando che nella filiera di produzione, uso e recupero di acciaio

completamente riciclato l'input è di (1.07 - 0.8) = 0.27 kg, si può concludere che (11.2*0.27) = 3.03

MJ rappresentano l'energia equivalente allocata al rottame in ingresso, cioè un "debito" che la ri-

fiusione deve pagare per il fatto di utilizzare il rottame.

L'energia complessivamente richiesta risulta pari a 10 + 3.03 = 13.03 MJ.

37  

Seguendo questo ragionamento, in uscita dal sistema di produzione a materia prima vergine si

avranno 0.8 kg di rottame con un output energetico equivalente pari a (11.2*0.8) = 8.97 MJ.

L'energia netta attribuibile al processo di produzione dell'acciaio primario sarà (22 - 8.97) = 13.03

MJ.

Quindi la produzione di acciaio 100% da vergine e 100% da rottame risultano equivalenti.

In base a questo ragionamento non vi è differenza a livello di carico energetico e ambientale tra

acciaio primario e secondario, quindi la sostenibilità dell'acciaio è risulta maggiormente legata al

tasso di recupero a fine vita che al processo produttivo che l'ha originato. Di conseguenza avrà

meno impatto ambientale un manufatto 100% da materia riciclabile al 95% che uno 100% da

materia riciclabile soltanto al 10%.

L'allocazione dei carichi ambientali tra due sistemi, ad esempio uno che produce materiale riciclato

e l'altro che lo sfrutta, serve a distribuire tra di essi gli impatti (e gli eventuali benefici) dovuti ai

processi di recupero. L'allocazione attribuisce ai diversi prodotti (il manufatto finale, i prodotti

intermedi, gli eventuali co-prodotti e i rifiuti) una parte del carico ambientale di cui sono

responsabili le unità di processo che li generano.

I rifiuti in uscita possono essere qualificati come risorse in caso siano riutilizzabili o come

materiale da smaltire in caso contrario. Per quanto riguarda il primo caso vengono fissati i confini

dello stato di rifiuto dei materiali, ovvero quando il materiale diventa rifiuto e quando smette di

esserlo e torna ad essere considerato risorsa.

Nel caso dell'edilizia le allocazioni da fare riguardano il trattamento del materiale riciclato

impiegato per produrre le componenti edili in ingresso e la gestione dell'end of life dei materiale

alla fine dell'intera vita utile.

L'operazione di allocazione avviene secondo la gerarchia stabilita dalla norma ISO 14044 e ripresa

dalla ISO/TS 14067:

1. Ovunque sia possibile l'allocazione va evitata mediante la suddivisione del processo in due

o più sottoprocessi ognuno dei quali produce un singolo prodotto e riaggregati risultano

equivalenti all'unità di processo di partenza, oppure espandendo i confini del sistema così da

includere funzioni aggiuntive relative ai coprodotti identificando dove possibile se si tratta

di sostituzione diretta o indiretta.

2. Quando l'allocazione non può essere evitata, gli elementi in ingresso e uscita dal sistema

dovrebbero essere ripartiti tra i diversi prodotti o funzioni in base alle relazione fisiche

esistenti tra di essi come ad esempio il contenuto di massa o di energia.

38  

3. Se non possono venire stabilite o utilizzate relazione fisiche, ne verranno utilizzate di altro

tipo, ad esempio economico.

I metodi di allocazione più classici sono quello su basi fisiche (massa), quello del cut-off e quello

economico.

Nel primo caso un manufatto prodotto da materiali vergini porta il carico ambientale di tali

materiali, mentre un prodotto fatto di materie prime secondarie porta il carico ambientale dei

processi di riciclaggio. La regola del cut-off è facile da applicare, ma in alcuni casi, come ad

esempio quello del calcestruzzo (Marinkovic et al.), gli impatti ambientali di tutte le fasi , dalla

produzione delle materie prime allo smaltimento dei rifiuti non riciclabili sono inclusi nel sistema

studiato. I carichi ambientali del riciclo sono esclusi dal sistema,essendo considerati oneri del

sistema prodotto successivo.

L'allocazione economica attribuisce crediti a entrambi i sistemi in base ai valori di mercato dei

materiali, che però non sono stabili nel tempo.

Di seguito vengono presentati alcuni dei metodi di calcolo per la quantificazione dei carichi

ambientali in caso di sistemi con riciclo. I principali parametri di riferimento sono quelli nella

tabella seguente (tabella 2).

tabella 2 - principali parametri utilizzati nelle formule di allocazione degli impatti.

Termine Unità di misura Definizione

Emissioni specifiche o risorse consumate (per UF) connesse all'acquisizione delle materie prime e alle operazioni di fine vita

Emissioni specifiche e risorse consumate (per unità funzionale) per l’acquisizione e il pretrattamento (cradle-to-gate) del materiale vergine in input

′

Emissioni specifiche o risorse consumate (per UF) per il materiale vergine attualmente sostituito mediante riciclo aperto

39  

∗

Emissioni specifiche o risorse consumate (per UF) per l'acquisizione e il pre- trattamento del materiale vergine sostituibile da materiali riciclabili. Se il riciclo è chiuso:∗ ; se invece il riciclo è

aperto: ∗ ′

Emissioni specifiche o risorse consumate (per UF) per i processi di produzione del materiale riciclato inclusi raccolta, smistamento e trasporto

,

Emissioni specifiche o risorse consumate (per UF) per il processo di riciclaggio a fine vita (EoL), inclusi raccolta, smistamento, trasporto. Quando le tecnologie utilizzate sono simili,

può essere simile a

,

Emissioni specifiche o risorse consumate (per UF) per lo smaltimento dei rifiuti(e.g. conferimento in discarica, incenerimento)

Emissioni specifiche o risorse consumate (per UF) per i processi di recupero energetico

Emissioni specifiche o risorse consumate (per UF) che sarebbero derivate dalla fonte di energia sostituita

, ,

40  

Emissioni specifiche o risorse consumate (per UF) che sareb-bero derivate dalla fonte di energia sostituita, specificamente energia termica ed elettrica

-

"Recycled content", frazione del materiale riciclato (o riutilizzato) in input al sistema( compreso tra 0 e 1)

-

"Recyclability rate", frazione del materiale nel prodotto che verrà riciclata (o riutilizzata) nel sistema produttivo successivo ( compreso tra 0 e 1)

-

Frazione del materiale nel prodotto che verrà destinata al recupero di energia (termica o elettrica )( compreso tra 0 e 1)

LHV Low Heating Value (potere calorifico inferiore)

-

Efficienza del processo di recupero energetico (calore o elettrica). Rapporto tra il contenuto energetico in uscita (calore o elettricità) e l'energia contenuta del materiale del prodotto che viene utilizzato in ingresso. XER tiene conto delle inefficienze del processo di recupero. ( compreso tra 0 e 1)

, , -

Efficienze dei processi di recupero di energia termica ed elettrica

- "Down-cycling", / ,

41  

differenza di qualità tra materiale primario (QP) e secondario (QS)

2.10.1. PAS2050

La PAS 2050 è un metodo di valutazione delle emissioni dei gas serra durante il ciclo di vita di beni

e servizi.

La riduzione delle emissioni può essere realizzata riducendo la quantità di materie prime vergini

utilizzate nel processo produttivo mediante il riciclo dei materiali e l'utilizzo di materiali riciclati.

La riduzione ottenuta, secondo la PAS 2050 deve essere attribuita al sistema che promuove il

recupero o a quello che utilizza materie prime secondarie, non a entrambi.

Come possibili scenari di fine vita sono considerati: riuso delle componenti, riciclaggio, recupero

energetico e smaltimento.

In caso di riciclaggio, si individuano due approcci per quantificare l'impatto emissivo: uno basato

sul contenuto di materiale riciclato (recycled content) e uno basato sul riciclo dei materiali (closed-

loop approximation).

Recycled content method (metodo del contenuto di riciclato)

Questo metodo viene utilizzato quando le proprietà del materiale riciclato sono differenti da quelle

del materiale vergine, nel caso di riciclo aperto (open-loop).

Le emissioni di inquinanti (e.g. ) vengono calcolate con la seguente equazione:

1 1 2.10.1

L'emissione risulta, quindi composta da tre contributi, nell'ordine: la produzione e la gestione di una

unità di prodotto, i processi di riciclaggio e lo smaltimento.

Il termine 1 rappresenta gli impatti evitati grazie al riciclaggio: (compreso tra 0 e 1) è il

"recycled content of material", cioè la percentuale di materiale riciclato (proveniente da un altro

sistema) in ingresso, e 1 rappresenta la diminuzione di emissione dovuta alla sostituzione

delle materie prime vergini con materiali riciclati; (compreso tra 0 e 1) è il "recyclability rate"

ovvero la proporzione del materiale del prodotto che sarà riciclata, per poi essere usata in un altro

42  

sistema, quindi 1 rappresenta la diminuzione del carico ambientale dello smaltimento

dovuto al riciclo.

In questo caso gli impatti del riciclaggio ( ) vengono attribuiti a chi usa il materiale

riciclato.

Closed-loop approximation (approssimazione ciclo chiuso)

Questo approccio si utilizza quando le proprietà del materiale riciclato non vengono alterate dal

processo di riciclo, cioè nel caso di riciclo chiuso (closed-loop).

Le emissioni vengono calcolate secondo la seguente equazione:

1 1 2.10.2

I contributi emissivi sono gli stessi del caso recycled content (produzione e gestione del fine vita,

riciclaggio e smaltimento, al netto del riciclo). La differenza dal caso precedente (equazione 2.10.1)

è rappresentata dalla presenza di R2 nel primo e nel secondo termine dove prima c'era R1:

trattandosi di un ciclo chiuso, il materiale riciclato rientra nello stesso processo produttivo che

aveva originato il rifiuto, quindi la sostituzione del materiale vergine in ingresso avviene con il

materiale recuperato dal prodotto stesso. Anche le emissioni relative ai processi di riciclaggio sono

calcolati in base al materiale recuperato dal rifiuto della filiera studiata.

Questo metodo viene applicato, ad esempio, nel caso dei metalli.

La PAS 2050 considera l'incenerimento una opzione di smaltimento, quindi si ha recupero

energetico mediante incenerimento le emissioni non verranno conteggiate perché già comprese nel

termine .

2.10.2. ISO/TS14067(CarbonFootprint)

La ISO/TS 14067 definisce i "principi, requisiti e linee guida per la quantificazione e la

comunicazione della impronta carbonica (CFP) di un prodotto", dove la CFP rappresenta

l'emissione netta di gas serra lungo tutto il ciclo di vita espressa come kilogrammi di

equivalente.

Sono previsti due modelli di calcolo: closed-loop allocation e open-loop allocation.

Closed-loop allocation (allocazione riciclo chiuso)

43  

L'equazione 2.10.3 è applicabile sia nel caso di riciclo aperto che nel caso di riciclo chiuso.

1 2.10.3

L'applicabilità ad entrambe le tipologie di riciclaggio è dovuta al fatto che la diminuzione del carico

ambientale dovuta al riciclo dipende solamente da R2. Quindi in caso di open-loop anche se il

materiale recuperato viene utilizzato in un sistema successivo i vantaggi ambientali vengono

attribuiti (allocati) al sistema che ha originato il materiale, anche se questo non ha realmente

materiale riciclato in ingresso.

EEOL rappresenta il consumo di risorse e le relative emissioni dovute alle operazioni di gestione del

fine vita (operazioni di recupero incluse), e si può scrivere nel seguente modo:

1 2.10.4

L'equazione 2.10.3 dell'emissione può venire dunque riscritta come:

1 2.10.5

Dall'equazione 2.10.5 si vede che per ottenere un beneficio ambientale è necessario che la somma

del secondo e del terzo termine sia negativa.

Questo significa che - considerato che l'ultimo termine è sempre positivo - ErecyclingEOL deve essere

minore di Ev, in altre parole il carico ambientale generato dai processi di riciclaggio deve essere

minore di quello dovuto alla acquisizione e pre-processing dei materiali vergini.

Open-loop allocation (allocazione riciclo aperto)

Questo metodo è applicabile solamente nel caso di riciclo aperto. L'emissione totale viene calcolata

nel seguente modo:

1 2.10.6

Dove A (adimensionale) rappresenta il fattore di allocazione, il cui valore può basarsi sulle

proprietà fisiche, il valore economico o il numero di cicli di riciclaggio subiti dal materiale.

44  

Analizzando i parametri, la presenza di R1 (contenuto di riciclato in ingresso) rende subito evidente

come mai questo tipo di calcolo è applicabile al solo caso di ciclo aperto; R1 porta con sé il carico

ambientale dei processi di recupero a cui è stato sottoposto il materiale.

Considerando l'espressione di EEOL del caso di closed-loop allocation, l'espressione dell'emissione

diventa:

1 1 1 2.10.7

Analizzando la scrittura equazione 2.10.7 si vede come il contenuto di riciclato in input abbia un

ruolo centrale, infatti al sistema che utilizza il materiale recuperato non vengono allocati solamente

i benefici (primo termine), ma anche tutti i carichi dei processi di recupero (secondo termine).

Il terzo termine dell'espressione è negativo e rappresenta il vantaggio ambientale dato dal recupero

di materiale dalla filiera studiata.

L'ultimo termine esprime i carichi ambientali dello smaltimento finale al netto del recyclability rate

del prodotto.

2.10.3. BPX30‐323‐0

La BP X 30-323-0 è una raccolta delle pratiche corrette e delle linee guida che stabiliscono i

principi per le comunicazioni ambientali dei prodotti con lo scopo di rendere il consumatore

consapevole degli impatti dei beni di consumo, così da poter fare acquisti con più consapevolezza

ambientale.

Questo metodo non è applicabile al settore edilizio.

L'allocazione degli impatti ambientali dei co-prodotti può avvenire (nell'ordine) in base ai differenti

processi coinvolti, alle proprietà fisiche dei materiali, all'espansione dei confini del sistema (system

expansion), ai valori di mercato (economic allocation) o a combinazioni delle regole appena

elencate.

Anche questa metodologia di modella gli impatti relativi alle emissioni nette di gas serra. La

metodologia distingue il riciclo chiuso da quello aperto.

Closed-loop recycling (riciclo chiuso)

Gli impatti vengono calcolati con la seguente equazione:

45  

1 , , , ,

1 1 2.10.8

I è un parametro adimensionale che rappresenta tasso nazionale di incenerimento dei rifiuti

domestici; EINC rappresenta il consumo di risorse e le emissioni del processo di incenerimento dei

rifiuti domestici.

In questo caso il caso il contenuto di riciclato in input alleggerisce il carico ambientale dovuto

all'acquisizione e pre-processamento delle materie prime ( 1 ) e porta con sé gli impatti dei

processi di recupero subiti (

Questo approccio considera anche il recupero energetico, il cui impatto è rappresentato dal terzo

( , , , , e dal quarto termine ( 1

che combinano il potere calorifico inferiore (LHV), l'efficienza dei processi di recupero

( , ), gli impatti evitati, la quantità di materiale riciclabile nel prodotto, il tasso di incenerimento

dei rifiuti, il carico ambientale dell'incenerimento e il parametro (quantità di materiale

utilizzabile per recupero energetico nel prodotto).

e vanno anche ad alleggerire il carico ambientale dello smaltimento finale ( 1

.

Open-loop recycling (riciclo aperto)

La modellazione nel caso di riciclo aperto si basa sul valore economico delle materie prime

coinvolte e considera due possibili situazioni: mercato in disequilibrio e mercato in equilibrio.

Anche in questo caso le emissioni di gas serra sono l'indicatore degli impatti.

Nel primo caso "se il mercato delle materie prime non è in equilibrio per la domanda da parte dei

produttori di materie prime secondarie che scarseggiano, è possibile offrire incentivi ai produttori di

queste ultime. In questo caso tutti gli impatti della gestione del fine vita sono attribuiti al produttore

richiedente." (AFNOR, 2011).

, , , ,

1 0.5 0.5 1 1 2.10.9

46  

Il recyclability rate ( ) in questo caso va a diminuire il carico ambientale dovuto alla sostituzione

di materie prime vergini mediante riciclo aperto, gli impatti evitati si riferiscono al prodotto

sostituito invece che a quello analizzato ( invece che ).

Se, invece, il mercato non presenta squilibri evidenti "i vantaggi vengono suddivisi equamente tra il

sistema che produce e quello che utilizza materie prime riciclate: 50/50 allocation split".

0.5 0.5 0.5 0.5 , ,

, , 1 0.5 0.5 1 1 2.10.10

La sostituzione rispetto al caso precedente di o con l'espressione (0.5R1 + 0.5R2) rappresenta

l'allocation split (50/50).

Anche in questo caso i calcoli degli impatti evitati si riferiscono al prodotto sostituito.

2.10.4. ProductEnvironmentalFootprint(PEF)

La Product Enviromental Footprint (PEF) è una misura delle performance ambientali di un

prodotto secondo un sistema multi-criterio sviluppata dal Joint Research Centre of the European

Commision.

Mediante la PEF si possono modellare i vari flussi di materiali ed energia in modo da poter

migliorare le prestazioni della filiera produttiva e rendere confrontabili prodotti funzionalmente

equivalenti.

Questo metodo prende in considerazione tutte le fasi del ciclo di vita partendo dall'estrazione delle

materie prime fino alla fase d'uso e la gestione del fine vita.

I trattamenti di fine vita considerati nella PEF sono: riuso parziale, riciclaggio, recupero energetico

e smaltimento.

Per aumentare riproducibilità e consistenza degli studi vengono sviluppate le Product

Environmental Footprint Category Rules (PEFCRs, regole specifiche per categoria di prodotto). Le

PEFCRs sono sviluppate partendo dalle Product Category Rules esistenti e richiedono un grande

consenso nel settore produttivo che andranno poi integrate. L'Unione Europea ha lanciato una fase

pilota (2013-2016) in modo da poter poi integrare il contenuto delle PEFCRs coinvolgendo nel

processo di stesura anche aziende e stakeholders.

La PEF fornisce una sola equazione applicabile sia al riciclo aperto che a quello chiuso ( ).

47  

1 0.5 0.5 0.5 ,∗

, , , , 1 0.5 0.5 ∗ 2.10.11

∗ rappresenta i carichi ambientali dello smaltimento del materiale da cui viene prodotto il

materiale riciclato in ingresso, allocando quindi al sistema produttivo studiato parte degli impatti

dovuti alla produzione del riciclato in input.

Per la parte dell'equazione riguardante il recupero energetico (terzo termine) valgono anche in

questo caso le considerazione fatte per il metodo BP X 30-3230.

La presenza dei fattori 1/2 indica una allocazione 50:50 degli impatti dovuti al quantitativo di

riciclato in input e al recyclability rate.

Formula integrata di Wolf & Chomkhamsri

In ambito europeo è stata avviata una fase pilota per testare l'applicabilità della PEF e valutare i

diversi approcci adottabili per comunicare al pubblico i risultati della analisi LCA. All'interno di

questa fase pilota nel contesto del Workshop on End of Life (EoL) fomrulas in the context of the

Environmental Footprint pilot phase (CE, 2014) la formula integrata di Wolf e Chomkhamsri è

stata presentata e discussa come possibile approccio alternativo a quello della PEF.

1 ,

,

§,

,

,

∗, ,

1 2.10.12

I termini hanno lo stesso significato descritto per la PEF (equazione 2.10.11). § rappresenta le

emissioni specifiche/risorse consumate (per unità funzionale) per l’acquisizione e il pretrattamento

(cradle-to-gate) delle materie prime vergini da cui si ottiene R1 con un processo di tipo open loop .

Se questa informazione non è disponibile è possibile ipotizzare che § , come se si avesse un

riciclo a ciclo chiuso.

I termini Qs,i rappresentano i prezzi di mercato dei materiali ; , sono i prezzi di mercato della

materia prima da cui deriva e di quella da cui deriva (le materie prime possono non

coincidere in caso di open loop).

La formula risulta essere equivalente a quella della ISO/TS 14067 (PEF), ma adotta una diversa

suddivisione degli impatti tra i sistemi coinvolti.

In un contesto cradle-to-cradle l'intero carico dovuto alla filiera del riciclo del materiale (pretrattamenti

inclusi) è allocata al sistema che invia a recupero il materiale.

48  

Analogamente, al sistema studiato vengono attribuiti tutti gli impatti dovuti al riciclo del materiale ( ) da

esso prodotto ( , ).

Questo significa che nel carico ambientale del sistema studiato non rientreranno gli impatti dei flussi di

materiale riciclato in ingresso, ma quelli del materiale che verrà da esso recuperato.

2.10.5. REAPRo

REAPRo è un metodo sviluppato dal Joint Research Centre of European Commision per valutare e

le prestazioni ambientali di qualsiasi tipologia di prodotto e cercare di identificare i potenziali

miglioramenti.

La performance del prodotto è valutata secondo sei set di regole sull'efficienza dello sfruttamento

delle risorse e la gestione dei rifiuti:

1. indici per l'indirizzamento dei tassi di riuso, riciclo, recupero (per massa).

2. tassi di riuso, riciclo, recupero (per categoria impatto).

3. indici per il contenuto di riciclato nel prodotto (in massa).

4. indici per il contenuto di riciclato nel prodotto (per categoria di impatto).

5. uso di sostanza pericolose.

6. indicazioni riguardo la durabilità del prodotto e gli impatti ambientali ad essa legati.

Il metodo REAPRo è applicabile sia ai casi di riciclo aperto che chiuso e considera sia il contenuto

di riciclato che la riciclabilità del prodotto.

La valutazione degli impatti ambientali avviene in due passaggi: per prima cosa si calcolano i

carichi ambientali (risorse consumate e emissioni) dovute alla parte riciclabile o al contenuto di

materiale riciclato e si sottraggono agli omologhi del prodotto di riferimento; dopo di che il carico

così ottenuto si confronta con quello (totale) del prodotto di riferimento.

Gli impatti vengono calcolati grazie alle seguenti formule:

∗ 1 2.10.13

_ , , , , 1

2.10.14

_ 1 2.10.15

49  

Le rappresentano le risorse consumate e le emissioni per un prodotto che verrà riciclato

( ) sottoposto a processi di recupero energetico ( _ ) o contenente

materiale riciclato in input ( _ ).

Gli impatti del prodotto di riferimento vengono calcolati con le stesse formule di cui sopra

imponendo i parametri 0, cioè considerando nulle le operazioni di riciclaggio sia in entrata che

in uscita dal sistema.

Dopo aver ricavato i carichi ambientali del prodotto di riferimento si valuta la differenza nel

consumo di risorse e nelle emissioni dovuto a riciclabilità, recupero energetico e contenuto di

materiale recuperato:

∆ ∗

2.10.16

∆ _ _ _ , ,

, , 2.10.17

∆ _ _ _

2.10.18

Per valutare i vantaggi dei ∆ si usa il rapporto:

∆

rappresenta il carico ambientale (risorse consumate e emissioni) per il prodotto di riferimento.

2.10.6. InternationalEPDSystem

L'International Environmental Product Declaration System spiega a parole come impostare l'analisi

del ciclo di vita nel caso riciclo, riuso o recupero energetico.

Le regole che guidano l'amministrazione generale e il funzionamento del sistema EPD secondo la

ISO 14025 sono raccolte nel General Prgram of Instructions (GPI) che, in particolare, stabilisce:

50  

Nel caso sia presente in ingresso al sistema analizzato un materiale di riciclo, su di esso

ricadono gli impatti dovuti al trasporto dalla piattaforma di raccolta al centro di riciclaggio,

al processo di riciclo e al trasporto dall'impianto al sito di utilizzo (International EPD

System, 2013).

Nel caso sia presente in uscita dal sistema analizzato un materiale inviato a riciclo, su di

esso ricadono gli impatti dovuti al trasporto fino alla piattaforma di raccolta (International

EPD System, 2013).

Il principio di allocazione adottato dall'EPD e su cui è basato il GPI è "chi inquina paga" (Polluter

Pays, PP), o zero burden assumption, che stabilisce che gli impatti della prima vita del materiale

non ricadono sulle vite successive del materiale riciclato (International EPD System, 2013).

Il sistema EPD, inoltre, segue l'approccio 100-0: gli impatti evitati grazie all'invio di una frazione

del materiale al termine delle vita del prodotto venga inviata a riciclo, riuso o recupero energetico

invece che a smaltimento, se stimati, vanno dichiarati separatamente e non possono venire sottratti

all'impatto totale (International EPD Systam, 2013:38).

Basandosi sulla lettura della metodologia si può scrivere la seguente formula:

1 ∗, 1 2.10.19

Dove , rappresenta le emissioni specifiche (per unità funzionale) nella fase di fine vita del

materiale destinato a riciclo o riuso ( ), che in base a quanto detto sopra sono soltanto quelle

dovute al trasporto fino alla piattaforma di raccolta del materiale.

2.11. ConsiderazioniFinali

Analizzando i metodi allocazione sopra elencati emergono cinque fattori che vengono considerati

nelle diverse equazioni: due per gli input e tre per gli output.

Per quanto riguarda gli input sono stati considerati: la produzione dei materiali vergini e il

contenuto di riciclato in ingresso.

51  

Per gli output si guarda la fase di gestione del fine vita considerando: il riciclaggio e gli impatti

evitati nella produzione primaria, il recupero energetico meno gli impatti evitati per la produzione

di energia, e lo smaltimento.

Le tabelle seguenti (tabella 3, tabella.4) mettono a confronto come i diversi blocchi tematici

vengono affrontati nei diversi metodi.

tabella 3 – confronto input

Input 

Metodo  Produzione materiale vergine  Materiale riciclato 

PAS 2050  Recycled content 

  1      

PAS 2050 closed loop approx 

    ‐  

ISO/TS 14067 closed loop  

    ‐  

ISO/TS 14067 open loop     1 1      

BPX 30‐23‐0 closed loop     1      

BPX 30‐23‐0 open loop (market diseq)   

     ‐ 

52  

BPX 30‐23‐0 open loop (no market diseq)   

0.5    0.5   

PEF    1 0.5   0.5  

Formula di Wolf & Chomkhamsri 

1  ,

,

§ 

REAPro recyclability index 

    ‐  

REAPro energy recoverability index 

     ‐ 

REAPro recycled content index 

  1      

International EPD System 

1   ∗  

53  

tabella 4 – confronto output

Output 

Metodo 

Riciclo a fine vita meno i crediti per gli impatti evitati dalla produzione primaria 

Energia recuperata al fine vita meno i crediti per la produzione di energia evitata 

Smaltimento 

PAS 2050  Recycled content 

 ‐  ‐  1  

PAS 2050 closed loop approx 

  ‐  1  

ISO/TS 14067 closed loop     

 ‐  1  

ISO/TS 14067 open loop  

 

 ‐   1  

BPX 30‐23‐0 closed loop  

‐   , ,

, ,   

  1 1 1 

BPX 30‐23‐0 open loop (market diseq)   

  

 

, ,

, ,  

11 1  

BPX 30‐23‐0 open loop (no market diseq)   

 0.5 

 

, ,

, ,  

  1 0.5 0.51 0.5 0.5  

PEF 0.5

∗  

 

, ,

, ,  

  1 0.5 0.5 ∗  

54  

Formula di Wolf & Chomkhamsri 

,

,

,

∗   , ,1  

REAPro recyclability index 

 

∗  

 ‐  1   

REAPro energy recoverability index 

‐    ,

,    1  

REAPro recycled content index 

 ‐   ‐     

Interantional EPD System  ,     1  

Le equazioni studiate utilizzano tre tipologie di approcci: "recyclability substitution" (o "approccio

0-100", o "End of Life recycling approach", o "avoided burden", o "substitution approach"),

"recycled content" (o "approccio 100-0" o "cut-off") e "50/50 allocation".

La prima tipologia guarda al destino del prodotto analizzato dopo l'uso ed è basato sull'assunto che

il materiale che non viene riciclato necessita di essere rimpiazzato attraverso la produzione di nuovo

materiale vergine. Vengono quindi incentivate le attività di recupero e riciclo del materiale che

permettono di evitare l'ingresso nel sistema di ulteriore materia prima vergine.

Questo approccio si presta ai casi in cui le proprietà dei materiali non vengono alterati durante le

operazioni di riciclo (closed-loop).

La Carbon Footprint (closed loop), la PAS 2050 (closed loop) e la BPX 30-232-0 (open loop con

mercato in disequilibrio) utilizzano l'approccio 0-100.

Nelle equazioni di tipo "recycled content", viene incentivato l'utilizzo di materiale riciclato. Gli

impatti della produzione del materiale vergine vengono interamente attribuiti al prodotto nel quale

sono utilizzati, mentre gli impatti dovuti al riciclaggio (compresi raccolta e trasporto) sono attribuiti

ai prodotti che hanno fornito il materiale. Questo approccio è utilizzato dall'International EPD

System e la PAS 2050 per il caso di open loop.

55  

La "50/50 allocation" attribuisce i carichi in modo equivalente tra il sistema che produce materiale

riciclato e il sistema che lo utilizza.

La PEF e la BPX 30-232-0 (open loop con mercato in equilibrio) utilizzano questo approccio.

Sono possibili anche approcci ibridi che premiamo sia il sistema che produce materiale riciclato che

quello che lo utilizza, senza però usare un approccio di tipo 50/50.

La formula integrata di Wolf e Chomkhamsri e la Carbon Footprint (open loop) possono essere

considerati approcci ibridi.

Si può dire che un metodo di allocazione life cycle-based deve avere quattro caratteristiche

fondamentali:

1. Utilizzare più criteri;

2. Utilizzare un approccio che tenga in considerazione tutte le attività rilevanti durante la

catena del valore;

3. Riproducibilità e flessibilità;

4. Modellazione fisica realistica.

Gli ultimi tre punti sono particolarmente importanti per lo studio della gestione del fine vita (incluse

produzione e utilizzo dei materiali secondari).

Basandosi su questi principi la modellazione della gestione del fine vita deve: tenere in

considerazione la totalità dei processi (upstream e downstream), il riciclo aperto e chiuso, la

percentuale di materiale vergine e quella di materiale riciclato in ingresso, il tasso di riciclo

(recyclability rate) e di recupero energetico, considerare i cambiamenti nelle proprietà dei materiali

e evitare il double counting (cioè il doppio conteggio dei flussi relativi ad una singola unità di

processo).

Nessuno degli approcci esistenti riesce a tenere in considerazione tutti questi aspetti. Come supporto

nello studio degli impatti dei prodotto i metodi migliori sono REAPro e PEF (Allacker 2014).

2.12. Attributional&ConsequentialLCA

Gli studi LCA possono venire realizzati secondo due approcci differenti che prendono il nome di

attributional e consequential LCA.

L'approccio attributional è quello "classico" e meglio conosciuto. In questo tipo di analisi la filiera

produttiva viene studiato in un sistema statico focalizzato sulla storia del prodotto, nel senso che gli

56  

input e gli output vengono attribuiti all'unità funzionale unendo o dividendo le unità di processo

(UP) secondo determinate regole.

Uno studio di tipo attributional (ALCA) dice quali sono gli impatti ambientali dovuti alla

produzione dell'unità funzionale e può comprendere procedure allocative.

In questo modo si definisce un aspetto specifico del prodotto il cui impatto è riconducibile alle

diverse unità di processo della filiera produttiva. Ad esempio se si studia l'effetto sul

surriscaldamento globale della produzione di una bottiglia di plastica, il risultato dello studio sarà il

valore di GWP dato dai contributi delle diverse attività (unità di processo e trasporti) coinvolte nella

produzione dell'unità funzionale.

L'approccio consequential (CLCA), invece, modella il sistema collegando le attività che lo

compongono in modo che esse risultino incluse nel sistema prodotto nella misura in cui si aspetta

possano cambiare in relazione alla variazione della domanda dell'unità funzionale. In questo modo

la domanda economica e le conseguenza che una sua variazione provoca nella filiera produttiva

vengono incluse nell'analisi.

Attributional e consequential LCA sono due metodologie di approccio molto diverse, e rispondono

a domande differenti.

Nello specifico uno studio di tipo attributional LCA risponde a domante riguardanti il presetne o lo

storia del prodotto (UF):

Come è stato prodotto il manufatto?

Cosa si può dire della situazione attuale?

Quale andamento storico hanno seguito i flussi di massa ed energia?

Una analisi consequential LCA, invece, risponde a interrogativi riguardanti le possibili conseguenze

derivanti da decisioni riguardo il prodotto (UF):

Che conseguenze avrà l'acquisto di questo prodotto?

Che conseguenze avrà l'implementazione di una nuova tecnologia?

Che conseguenze avrà la scelta di un prodotto piuttosto che un altro?

La figura 8 seguente mette in risalto le differenze sopra elencate.

57  

 

figura 8 - Confronto tra gli approcci ALCA e CLCA.

Essendo i due approcci di modellazione differenti, risulteranno differenti anche i sistemi prodotto

analizzati; in particolare un sistema prodotto attributional è composto dalla quota parte degli

impatti delle fasi del ciclo di vita (produzione, uso, EoL) allocata all'unità funzionale, mentre un

sistema prodotto di tipo consequiential è composto dalle attività che si prevede verranno influenzate

e modificate in funzione dello sviluppo delle diverse fasi del ciclo di vita del prodotto; a differenza

del caso precedente le attività non vengono allocate, ma espresse nella loro interezza all'interno del

modello.

Quindi i modelli attributional tracciano la storia del prodotto a ritroso nel tempo partendo dalle

condizioni attuali, mentre i modelli consequential partono dalle condizioni attuali e descrivono le

conseguenze che il prodotto potrebbe determinare nel futuro.

Entrambi i modelli sono lineari, omogenei e stazionari. I modelli CLCA studiano le interazioni tra

le unità di processo in momenti temporali definiti. Le analisi di tipo consequential non consistono

nell'elaborazione di scenari, ma nella descrizione della relazioni che intercorrono tra le diverse

attività e di come queste influenzano l'ambiente.

Evitando l'allocazione vengono rispettati i bilanci di massa ed energia del sistema prodotto e la

procedura di calcolo è conforme a quanto scritto nella norma ISO 14044, cioè che l'allocazione va

evitata quando possibile. Nella pratica l'allocazione viene evitata utilizzando il metodo della

sostituzione e l'espansione dei confini del sistema (ISO 14044).

Considerando ad esempio una unità di processo che ha come output il prodotto A e il co-prodotto B,

e lo studio LCA riguarda soltanto A; in un approccio di tipo attributional gli impatti della UP

verrebbero ripartiti (allocati) tra A e B in base alle assunzione fatte nelle fasi precedenti dello studio.

In un approccio di tipo consequential, invece, i confini del sistema prodotto verrebbero allargati

fino a includere un'altra attività che produce B. In questo modo il carico ambientale dell'unità

58  

funzionale A risulterebbe pari alla differenza tra gli impatti della UP multifunzionale e quelli della

UP che produce solamente il co-prodotto B (gli impatti possono anche risultare negativi).

La figura sotto mette a confronto i metodi di allocazione e sostituzione sopradescritti.

 

figura 9 - confronto tra le procedure di allocazione (ALCA) e sostituzione (CLCA).

Dalla figura 9 si vede come la particolarità del metodo della sostituzione consiste nel

coinvolgimento (mediante l'espansione dei confini del sistema) di attività esterne al sistema

prodotto studiato che hanno come output un co-prodotto del sistema oggetto di studio. In questo

modo i co-prodotti alleggeriscono una produzione esterna al sistema prodotto.

Questo procedimento è reso possibile dal fatto che lo studio prende in considerazione anche la

domanda del prodotto secondario B.

Infatti, una delle principali caratteristiche del consequential LCA è che tramite l'espansione dei

confini del sistema i co-prodotti e i rifiuti vengono modellati come input negativi e non come output

positivi in quanto anche questi ultimi hanno un mercato la cui domanda è influenzata da questa

produzione da parte del sistema prodotto che va ad alleggerire la produzione che ci sarebbe in

assenza dell'unità funzionale portando così ad una diminuzione degli impatti.

I prodotti secondari che non possono essere utilizzati per sostituire direttamente gli input di un

processo secondario (almeno nell'area geografica interessata) vengono detti "materials for

treatments", cioè materiali che per poter essere riutilizzati devono subire dei processi di recupero

come ad esempio il riciclaggio o di smaltimento.

La figura seguente mette a confronto lo stesso sistema (una produzione casearia in questo caso)

modellato secondo i due differenti approcci.

59  

 

figura 10 - Modellazione CLCA e ALCA dello stesso sistema.

La figura 10 evidenzia come nel caso in cui l'approccio sia di tipo attributional l'allocazione degli

impatti delle unità di processo venga suddiviso in modo arbitrario ed i sottoprodotti non siano

inclusi nei confini del sistema; nel caso in cui l'approccio sia di tipo consequential i confini del

sistema vengono allargati (system expansion) in modo che i co-prodotti delle unità di processo

60  

multifunzionali del sistema vadano a sostituire parte della loro produzione da attività esterne al

sistema analizzato.

Da un punto di vista metodologico anche l'approccio consequential LCA segue le quattro fasi di

goal & scope, inventario (LCI), valutazione degli impatti (LCIA) e interpretazione dei risultati.

La fase di valutazione degli impatti è l'unica che resta invariata nei due casi ALCA e CLCA (i

meccanismi ambientali sono sempre modellati tramite un consequential approach); la fase di goal

& scope nell'approccio consequential è orientata a valutare gli effetti delle decisioni riguardanti la

produzione e dei cambiamenti relativi alla domanda di unità funzionale, che viene definita come la

quantificazione della prestazione che il sistema prodotto deve offrire: le decisioni che provocano i

cambiamenti studiati nel CLCA vengono modellati come sistemi prodotto; la fase di LCI, in una

analisi CLCA, mira ad individuare le unità di processo che sono influenzate dai cambiamenti e dalle

decisioni definite nella fase di goal & scope e che relazioni intercorrono tra di esse.

I risultati di uno studio consequential LCA non rappresentano - come nel caso attributional - gli

impatti ambientali del sistema prodotto, ma gli scambi ambientali derivanti dall'aggiungere o

sottrarre l'unità funzionale rispetto a non fare nulla.

61  

3. LCAinEdilizia 

3.1. Abstract

In questo capitolo viene presentata l’applicazione del analisi del ciclo di vita nel settore edilizio con

la relativa normativa di riferimento. Viene discussa in particolare la fase di demolizione ed il

recupero dei rifiuti da costruzione.

3.2. SettoreEdilizio

Il settore edilizio ricopre un ruolo centrale nello sviluppo sociale ed economico di un Paese, questa

considerazione vale sia per i Paesi industrializzati che per quelli in via di sviluppo in quanto questo

settore oltre a creare occupazione (circa 20 milioni di posti di lavoro, Ortiz et al., 2009) e

contribuire al prodotto interno lordo (il settore edilizio secondo la Commissione Europea nel 2012

ha generato mediamente il 10% del PIL), è anche un grande consumatore di prodotti intermedi

(materie prime, sostanze chimiche, apparecchi elettronici ed elettrici, ecc.) e servizi correlati.

Il settore delle costruzioni ha grande rilevanza anche dal punto di vista ambientale, infatti gli edifici

presentano diversi impatti negativi sull'ambiente dovuti al consumo di risorse non rinnovabili nella

fase di costruzione, al consumo di energia (circa il 40% del consumo energetico globale, di cui

buona parte non rinnovabile), alle emissioni di gas climalteranti (dal settore edilizio traggono

origine il 40-50% delle emissioni di gas serra globali, Dixit e al., 2013) ed inoltre c'è anche il

problema della destinazione finale delle macerie che si originano nella fase di decostruzione o

demolizione.

Dalle considerazioni espresse sopra appare evidente che il settore edilizio rappresenti una

componente fondamentale su cui agire per poter perseguire l'obiettivo di uno sviluppo sostenibile.

Suddividendo la vita di un edificio nelle fasi di costruzione, fase d'uso e smantellamento i primi

studi sull'impronta ecologica degli edifici hanno portato a risultati secondo cui la fase d'uso ha un

62  

peso sugli impatti totali compreso tra il 60% e il 90% (Buyle et al., 2013). Essendo gli impatti della

fase d'uso legati principalmente al fabbisogno energetico della casa, i primi studi di sostenibilità in

edilizia si sono concentrati su questo aspetto portando alla progettazione dei cosiddetti low-energy

building cioè edifici a basso consumo energetico. Questi edifici a basso consumo hanno una

domanda energetica 10 volte inferiore agli edifici standard, ma il carico degli impatti ambientali

totali diminuisce solamente di un fattore 2.1 (Blengini et al., 2010), come mostra la figura seguente

(figura 11).

 

figura 11 – confronto fra gli impatti di un edificio standard e uno a basso consumo

Questi dati mettono in evidenza come per poter riuscire nell'obiettivo della sostenibilità non sia

sufficiente preoccuparsi del solo aspetto energetico, ma anche delle altri fasi del ciclo di vita

dell'edificio inclusa quella di progettazione, la scelta dei materiali e la gestione del fine vita.

Quindi, il raggiungimento della sostenibilità in campo edilizio porta al coinvolgimento di diversi

attori:

Produttori, il cui obiettivo è migliorare l'impatto ambientale di un prodotto o di un processo

produttivo.

Costruttori e progettisti, il cui obiettivo è la promozione della sostenibilità mediante la

comunicazione delle informazione tecniche ai consumatori.

63  

Pubbliche Amministrazioni, che forniscano un supporto normativo (certificati verdi,

incentivi, regolamenti locali).

Progettisti, che portino avanti l'idea dell'ecodesign.

L'analisi LCA in questo contesto risulta fondamentale in quanto è in grado di dare una valutazione

degli impatti ambientali su diverse categorie di impatto consentendo quindi di passare dalla

valutazione sola efficienza energetica ad una valutazione integrata della sostenibilità del sistema

edificio.

Gli approcci LCA in edilizia possono essere di due tipi:

Bottom up: orientato sulla selezione dei materiali.

Top down: orientato a migliorare gli edifici presi come punto di partenza.

3.3. LCAinEdilizia

Come detto nel capitolo introduttivo, la metodologia LCA è una metodologia che nasce in ambito

industriale come mezzo per valutare i diversi impatti ambientali dei prodotti o operare confronti tra

prodotti svolgenti la medesima funzione. L'applicazione di questo tipo di analisi al sistema edilizio -

introdotta nei primi anni '90 - presenta diverse sfide in quanto il sistema edificio è quello che

presenta la più alta complessità a livello di analisi del ciclo di vita.

La differenza più evidente tra un ciclo di vita classico e quello di un edificio è che il prodotto

edilizio in uscita dallo stabilimento non è il prodotto finale, ma una componente che deve essere

integrata all'interno del sistema edificio; inoltre l'integrazione solitamente avviene in loco, durante

la fase costruttiva e può richiedere materiali aggiuntivi che rischiano di non essere stati conteggiati

nell'inventario.

Un'ulteriore differenza rispetto ad una analisi LCA tradizionale è rappresentata dalle operazioni di

manutenzione e pulizia, da eventuali ristrutturazioni e adeguamenti impiantistici.

Questi interventi, oltre a non poter essere conteggiati a priori, creando quindi problemi relativi alla

fase di inventario, provocano ulteriori impatti durante la fase d'uso e portano a una maggiore

complessità del sistema.

64  

Questa complessità, viene accresciuta anche dal fatto che anche se si riuscisse a costruire due edifici

identici ogni sistema risulterebbe differente dall'altro in quanto avendo ogni edificio una

collocazione differente, l'uso e il consumo del suolo e le condizioni climatiche del sito

influenzerebbero le fasi di costruzione e demolizione nonché l'efficienza dell'edificio. Per cercare di

ovviare a questo problema di difficile monitoraggio del cantiere in uno studio a priori le fase di

costruzione e demolizione vengono omesse. Questo però porta a risulta non completamente

esaustivi in quanto anche le fasi escluse comportano carichi ambientali che vanno considerati

all'interno del ciclo di vita del sistema edificio.

Una differenza fondamentale tra un sistema prodotto standard ed il sistema edificio è rappresentata

dal tempo. Quando si studiano gli impatti ambientali di un edificio permanente solitamente viene

considerata una durata di circa 80-100 anni. Come detto in precedenza però, un edificio è composto

da diverse parti e da diversi materiali con differente durabilità (motivo per cui sono necessari gli

interventi di manutenzione o restauro). Questo porta alla necessità di creare una relazione tra gli

impatti ed il tempo, in modo da poter confrontare realmente diversi elementi e capire qual è quello

più adatto all'uso. Infatti, generalmente, quando si confrontano due o più prodotto quelli con

l'impatto assoluto minore risultano essere quelli meno longevi. Nel caso del sistema edificio una

valutazione del genere può non essere adeguata, in quanto non tiene conto del tempo d'uso che il

prodotto può sopportare e delle conseguenti attività di manutenzione.

Per evitare questo tipo di situazione e rendere possibile un confronto oggettivo gli impatti degli

elementi presi in considerazione vengono normalizzati rispetto alla loro vita utile, in modo da

ottenere dati misurati come impatti/tempo facilmente confrontabili. Confronti condotti in questo

modo hanno portato a concludere che in questi casi, spesso, è il materiale più longevo ad essere

meno impattante.

Bisogna però specificare che durabilità non è sinonimo di sostenibilità. La scelta di un materiale

piuttosto che un altro per una determinata costruzione deve essere ricondotta alla durabilità

dell'edificio e non a quella dei materiali, ad esempio utilizzare un materiale con vita utile pari a 100

anni per un edificio destinato a durarne 70 sarebbe sconveniente ed impattante.

Basandosi sulle considerazioni fatte finora si può dire che per perseguire l'obiettivo della

sostenibilità in edilizia è necessario concentrarsi su più aspetti (a differenza di quanto fatto nei primi

casi di low energy building), in quanto gli impatti delle diverse fasi del ciclo di vita di un edificio

sono fortemente correlati e una scelta vantaggiosa da un punto di vista potrebbe in realtà essere

svantaggiosa (burden shifting). Si pensi per esempio alla scelta di un materiale che aumenterebbe

65  

l'efficienza energetica, ma allo stesso tempo aumenti la molto l'embodied energy andando così ad

annullare i benefici ambientali ottenuti dalla riduzione della richiesta energetica.

Se si tiene conto anche del discorso fatto in precedenza sulla multi-materialità del sistema edificio,

appare evidente che l'analisi LCA debba essere applicata all'edificio nella sua interezza, e

comprenderne tutte le fasi: Whole Process of the Construction (WPC).

3.4. FasiLCAperunsistemaedificiostandard

Per i motivi spiegati nei paragrafi precedenti (caratteristiche del sito, durabilità, interventi di

manutenzione, vita utile ecc) il sistema edificio molto risulta molto complesso, e per poter essere

analizzato sono necessarie assunzioni che si traducono nella impossibilità di ottenere una procedura

standard di analisi LCA (due analisi del ciclo di vita dello stesso edificio possono presentare

risultati anche molto diversi). Nonostante questo, però, l'analisi LCA si articola secondo le fasi

classiche (goal and scope, analisi di inventario, valutazione degli impatti e interpretazione dei

risultati), che però saranno sviluppate in modo differente in base alle assunzioni fatte e all'approccio

scelto per il caso oggetto dello studio.

3.4.1. GoalandScope

Le analisi LCA applicate ad un sistema edificio, come già accennato in precedenza, mirano a

rendere minimi gli impatti ambientali causati dall'edificio durante tutto il suo ciclo di vita, incluse le

fasi di costruzione e di demolizione/fine vita. Per fare questo l'analisi può riferirsi ad un edificio già

esistente (approccio top down) oppure concentrarsi sulla fase di scelta dei materiali in fase di

progetto (approccio bottom up).

Al giorno d'oggi tendono a prevalere gli approcci top down, anche se dal punto di vista della

sostenibilità sarebbe meglio utilizzare approcci bottom up in modo da rendere l'analisi LCA uno

strumento di supporto decisionale nella fase ante-operam.

66  

Nella fase di goal and scope viene scelta l'unità funzionale (UF). Nel caso del settore edilizio questo

passaggio è molto importante e particolare, in quanto lo studio mette a confronto strutture diverse

che svolgenti la stessa funzione.

Pur essendo differenti, tutte le unità funzionali tengono conto della tipologia di edificio

(residenziale, commerciale ecc), della durata della vita richiesta e dell'utilizzo.

Di seguito vengono elencate e descritte alcune le UF più utilizzate:

: la superficie netta di pavimento è l'UF più utilizzata soprattutto negli studi riguardanti

edifici residenziali di dimensioni differenti (Adalbert et al., 2001);

/ / : UF utilizzata per confrontare edifici neutralizzando le differenze nella

durata di vita e superficie netta di pavimento (Junila et al., 2003);

: UF utilizzata per edifici con volumetria importante o per confrontare edifici con altezze

dei piani differenti (Asdrubali et al., 2013);

: UF meno adatta a confronti tra edifici con diverse dimensioni, proprietà,

localizzazione geografica (Braet et al., 2013);

(Norman et al., 2006);

La scelta di una determinata unità funzionale piuttosto che un'altra porta lo studio ad ottenere

risultati differenti, come si può vedere dallo studio svolto da F. Asdrubali e riportato nelle tabelle

seguenti.

tabella 5 – confronto unità funzionali

67  

I dati riportati nelle tabelle riguardano tre differenti tipologie di edifici (monofamiliare,

multifamiliare, uffici). Dalla seconda tabella si può vedere come il sistema più impattante non

venga determinato in modo univoco ed assoluto, ma cambi al variare del fattore di normalizzazione

degli impatti scelto: ad esempio, se si considera come unità funzionale il volume riscaldato l'edificio

con gli uffici risulta essere quello più impattante, cosa che non accade se la normalizzazione

avviene rispetto al volume lordo o alla superficie netta di pavimento.

3.4.2. Confinidelsistema

Perché lo studio LCA possa dare una visione completa degli impatti dell'edificio è necessario che

l'analisi prenda in considerazione l'intero ciclo di vita della costruzione, cioè che sia di tipo "craddle

to grave".

Nel settore edilizio la norma di riferimento è la UNI EN ISO 15804 che contiene le PCR (Product

Category Rules) in modo da promuovere lo sviluppo di dichiarazioni ambientali del terzo tipo. E' in

questa normativa che si trovano le fasi del ciclo di vita e i processi che vanno prese in esame nella

dichiarazione ambientale di prodotto (EPD).

Il ciclo di vita di un edificio viene suddiviso nei moduli (rappresentati in figura): A1, A2, A3, A4,

A5, B1, B2, B3, B4, B5, C1, C2, C3, C4.

68  

tabella 6 – ciclo di vita edificio

69  

Questi moduli possono poi essere raggruppati nelle seguenti fasi:

Fase di produzione dei materiali (A1-A3): considera gli impatti per il reperimento delle

materie prime, il trasporto al sito produttivo e i processi di produzione;

Fase di costruzione (A4-A5): considera i trasporti dei materiali dal sito di produzione al

cantiere ed i consumi idrici ed elettrici per la costruzione dell'edificio;

Fase d'uso (B1-B5): considera gli impatti che si hanno durante la fase d'uso dovuti alle

diverse componenti dell'edificio, le operazioni di manutenzione, sostituzione, riparazione e

ristrutturazione. Vengono conteggiati anche gli impatti dovuti ai consumi idrici ed elettrici

presenti in questa fase;

Fine vita (C1-C4): considera gli impatti dovuti allo smantellamento, al trasporto ed ai

processi di smaltimento.

Come già accennato in precedenza, secondo i dati presenti in letteratura, la ripartizione degli impatti

tra le diverse fasi vede la predominare la fase d'uso (60-90%) principalmente a causa del consumo

energetico per climatizzazione e ventilazione; le fasi di produzione dei materiali e costruzione,

considerate unitamente, risultano responsabili del 6-12% dei carichi ambientali. Gli impatti relativi

al trasporto dei materiali variano da valori percentuali inferiori all'1% e non superiori 7% (Braet et

al., 2013) in base alla lunghezza del tragitto che essi hanno dovuto compiere.

Per quanto riguarda le fasi di demolizione e fine vita non si hanno molti dati in quanto raramente la

fase di end of life viene presa in considerazione negli studi LCA presenti in letteratura. Questa non

inclusione nei primi studi è dovuta alle difficoltà di modellazione degli impatti in uno scenario

temporale lungo come quello degli edifici, ulteriori difficoltà nella modellazione della fase EoL

sono rappresentate dall'eventuale presenza di riuso e/o riciclaggio. In un'ottica di sviluppo

sostenibile, però, l'inclusione della fase di fine vita nello studio risulta fondamentale.

3.4.3. Analisidiinventario(LCI)

La fase di analisi di inventario nel caso di LCA applicato ad un sistema edificio consiste, come nel

caso di una analisi standard, nella raccolta dei dati relativi ai materiali ed ai consumi energetici. Ma

risulta essere molto più complicata.

70  

Facendo riferimento alla suddivisione del ciclo di vita di un edificio fatta in precedenza nelle fasi di

produzione dei materiali, costruzione, uso e fine vita le prime due fasi sono quelle più complicate da

monitorare in quanto i dati vengono stimati in fase di progetto o reperiti da letteratura; esistono dei

database contenenti i dati dei materiali, ma non essendo specifici per il casi edilizi il loro utilizzo

comporta un aumento dell'incertezza dello studio. Nella fase di cantiere è molto importante tenere

in considerazione la produzione di rifiuti (Rashid et al., 2005).

Per quanto riguarda la fase d'uso l'inventario deve tenere conto del fabbisogno energetico della

costruzione (quindi del mix energetico del sito) ed anche degli eventuali interventi di manutenzione

e restauro che implicano l'utilizzo di ulteriori materiali ed energia.

In queste prime tre fasi il trasporto viene conteggiato solo se le distanze percorse dai materiali sono

rilevanti.

Infine per quanto riguarda la fase di fine vita è molto importante avere presente il destino dei

materiali che componevano l'edificio, cioè se vengono inviati a discarica, a riciclo oppure se

vengono riutilizzati. In questo caso, per poter allocare correttamente gli impatti, risultano rilevanti

anche i trasporti del materiale, soprattutto nel caso esso venga recuperato.

3.4.4. Analisidegliimpatti(LCIA)

Come nelle analisi standard le categorie di impatto analizzate dipendono dall'obiettivo dello studio.

Inoltre, alcuni aspetti degli impatti degli edifici sull'ambiente e sull'uomo non sono ancora

facilmente quantificabili. Per essere completo uno studio dovrebbe includere tutte le categorie di

impatto descritte nel primo capitolo, generalmente però le categorie d'impatto su cui si focalizzano

le analisi LCA sono il cambiamenti climatici e l'Embodied Energy.

I metodi di analisi, in base al fatto che usino indicatori midpoint o endpoint, si dvidono in due

tipologie (Rashid et al., 2005): problem-oreinted e demage-oriented.

3.5. Rifiutidacostruzioneedemolizione

Con il termine rifiuto si intende "qualsiasi sostanza od oggetto il cui detentore si disfi o abbia

l'intenzione o l'obbligo di disfarsi" (direttiva 2008/98/CE). La corretta gestione dei rifiuti

rappresenta uno dei principali punti cardine per uno sviluppo sostenibile, infatti essi possono

71  

rappresentare una risorsa sia dal punto di vista energetico che da quello dei materiali; quindi se

gestiti correttamente, i rifiuti possono passare da problema ambientale a risorsa.

La seguente tabella rappresenta la produzione di rifiuti in massa totale e per settore produttivo nei

diversi Paesi europei.

tabella 7 – produzione europea rifiuti per settore

Il grafico in figura rappresenta i contributi alla produzione di rifiuti in Europa da parte delle attività

economiche e delle famiglie.

72  

 

figura 12 – produzione di rifiuti per attività economica in Europa

Dal grafico si può vedere che il settore delle costruzione contribuisca a circa il 33% della

produzione totale di rifiuti (821 milioni di tonnellate all'anno, Eurostat 2012). I rifiuti provenienti

da questo settore vengono originati principalmente nelle fasi di costruzione e demolizione (C&D)

delle strutture ed appartengono nella quasi totalità alla categoria dei rifiuti inerti.

I rifiuti inerti sono rifiuti speciali; definizione può essere desunta dal DM 3.08.2005, abrogato nel

2010: "rifiuti solidi che non subiscono alcuna trasformazione fisica, chimica o biologica

significativa; i rifiuti inerti non si dissolvono, non bruciano né sono soggetti ad altre reazioni

fisiche o chimiche, non sono biodegradabili e, in caso di contatto con altre materie, non

comportano effetti nocivi tali da provocare inquinamento ambientale o danni alla salute umana. La

tendenza a dar luogo a percolati e la percentuale inquinante globale dei rifiuti, nonché

l'ecotossicità dei percolati devono essere trascurabili e, in particolare, non danneggiare la qualità

delle acque, superficiali e sotterranee".

In campo edilizio le principali componenti del rifiuto inerte sono:

8% 2%

29%

11%4%

8%

33%

4%

1%

domestico

agricoltura, silvicoltura e pesca

attività estrattive

attività produttive

produzione energia

trattamenti acque nere

settore edilizio

servizi (eccetto vendita all'ingrossodi scarti e rottami)

73  

calcestruzzo sia normale che precompresso (la precompressione è una tecnica industriale

che consiste nel produrre artificialmente una tensione nella struttura dei materiali da

costruzione per migliorarne le caratteristiche di resistenza)

cemento e malte

conglomerati e misti bituminosi

mattoni, tegole e blocchi

terra di scavo

legno

carta, cellulosa, polistirolo

metalli

plastica

gesso

ceramica

vetro

amianto

materiali compositi

vernici

materiali per isolamento termico ed acustico

I rifiuti da costruzione e demolizione rientrano capitolo 17 del Catalogo Europeo dei Rifiuti (CER).

Il Catalogo Europeo dei Rifiuti è composto da 20 capitoli all'interno dei quali vengono classificati i

diversi tipi di rifiuti secondo la direttiva 75/442/CE. La classificazione CER attribuisce a ogni

rifiuto un codice di sei cifre riunite in coppia che lo identifica basandosi sul processo produttivo che

lo ha originato: la prima coppia di cifre identifica il capitolo, la seconda il processo produttivo,

mentre la terza identifica il rifiuto.

74  

tabella 8 – codici CER rifiuti inerti

75  

La composizione in peso del rifiuto inerte, mediamente, è la seguente:

 

figura 13 – composizione media in peso di un rifiuto inerte

Come si può vedere dalle immagini i rifiuti inerti sono composti da una molteplicità di materiali di

cui solamente la parte derivante da cemento (scorie da cemento e mattoni, misto C&D, macerie di

cemento) è idonea al reimpiego nel campo dell'ingegneria civile; possono venire recuperate anche le

scorie ferrose. Per quanto riguarda i materiali da scavo (terre e rocce), se non contaminati possono

venire riutilizzati ad esempio per reinterri o riempimenti, in caso di contaminazione terre e rocce

vengono inviate a smaltimento.

La composizione merceologica del rifiuto è molto importante ai fini del recupero, in quanto la

presenza di impurità nel materiale in ingresso agli impianti di recupero ne pregiudica il trattamento,

ed anche perché possono essere presenti sostanze pericolose, cioè tossiche per l'uomo, come

piombo, amianto, asbesto, cadmio, cromo, zinco, mercurio e PCB. I materiali contaminati devono

essere rimossi per primi in modo da rendere più facile il riciclaggio dei rifiuti e ricondurli alla

tipologia di rifiuti non pericolosi.

76  

Attualmente la gestione dei rifiuti a livello normativo è regolamentata a livello europeo dalla

"Direttiva relativa ai rifiuti e che abroga alcune direttive" (2008/98/CE) ed è improntata ad

incentivare una gestione integrata dei rifiuti incentivando il riciclaggio e ponendo la discarica come

ultima opzione per lo smaltimento.

Secondo le direttive europee entro il 2020 la percentuale di materiale inviato a riciclo nel campo

edilizio dovrebbe essere del 70%. In Italia, secondo una ricerca da "il sole 24 ore", solamente il

10% dei rifiuti da costruzione e demolizione viene inviato a riciclo. Questa tendenza va invertita,

infatti i rifiuti da C&D rappresentano circa il 40% dei rifiuti speciali prodotti, di cui il 10% è

classificato come rifiuto pericoloso, mentre il 90% (circa 4 milioni di tonnellate) è potenzialmente

utilizzabile come risorsa.

3.6. Lagestionedeirifiuti

Secondo le "Linee guida per la gestione dei rifiuti da costruzione e demolizione" di ANPAR

(Associazione Nazionale Produttori Aggregati Riciclati), la gestione dei rifiuti rappresenta uno

strumento fondamentale per poter sfruttare al massimo le potenzialità dei rifiuti ed, al contempo,

rendere minimi i loro impatti.

I rifiuti inerti possono seguire due strade: lo smaltimento in discarica o il recupero, che può

avvenire in cantiere o in appositi impianti di trattamento.

77  

 

figura 14 – strade percorribili da un rifiuto inerte

Gli strumenti tramite cui la gestione dei rifiuti può essere resa ottimale sono la responsabilizzazione

dei produttori e la demolizione selettiva.

I produttori di rifiuti inerti che decidono di disfarsi dei rifiuti sia tramite invio a recupero che

mediante smaltimento in discarica, da normativa, devono conoscere:

i limiti imposti al deposito temporaneo in cantiere: il deposito temporaneo consiste nel

raggruppare i rifiuti prima della raccolta. Questo raggruppamento deve avvenire secondo

determinati criteri fissati dalla normativa, che riguardano la composizione merceologica (ad

esempio i materiali da eliminare subito), le modalità di raccolta ed invio a riciclo dei rifiuti

inerti prodotti.

le procedure per il trasporto dei rifiuti: il trasporto dei rifiuti deve essere accompagnato dal

Formulario di Identificazione dei Rifiuti (FIR) che viene aggiornato ad ogni operazione di

carico e scarico e contiene tutte le informazioni relative al materiale da smaltire ed alla sua

origine in modo da tracciare il rifiuto partendo dal produttore.

registro carico/scarico: "scritture ambientali" sulle quali vengono annotate le

movimentazioni dei rifiuti specificandone le caratteristiche qualitative e quantitative.

78  

le procedure di conferimento in discarica: contenute nel documento di omologa, che

stabilisce le informazioni che il produttore deve fornire per poter collocare il rifiuto in

discarica. Queste informazioni riguardano: composizione, capacità di produrre percolato,

comportamento a breve e lungo termine dei rifiuti.

3.6.1. Fasedidemolizione

La scelta del metodo di demolizione rappresenta uno strumento in grado di agire sulla qualità dei

rifiuti ed aumentarne la riciclabilità. La scelta del metodo di demolizione deve quindi tenere in

considerazione la composizione della struttura e la riciclabilità dei componenti.

Un altro aspetto fondamentale da considerare durante lo smantellamento di un edificio è il controllo

sul luogo di produzione della reale composizione dei rifiuti in modo da rendere il materiali conferito

all'impianto di recupero il più selezionato possibile.

Le tecniche di demolizione tradizionale portano alla formazione di un rifiuto inerte indifferenziato

composto dalle varie frazioni merceologiche accumulate disordinatamente. Come anticipato nel

paragrafo introduttivo, parte del rifiuto inerte viene inviato agli impianti di recupero e parte smaltito

in discarica.

Il processo di recupero, in questo caso, viene alimentato con materiale di bassa qualità che si riflette

sulla qualità dei prodotti in uscita dal processo di recupero. Per migliorare l'efficienza dei processi

di recupero e quindi la qualità del materiale riciclato è necessario utilizzare un diverso approccio al

processo di demolizione che tenga in considerazione anche il destino delle differenti componenti

del rifiuto: la demolizione selettiva.

79  

 

figura 15 – confronto tra demolizione tradizionale e demolizione selettiva

La demolizione selettiva si sviluppa attraverso quattro fasi successive:

1. Materiali e componenti pericolosi: per prima cosa per evitare contaminazioni ambientali e

per la sicurezza degli operatori si verifica se nell'edificio sono presenti sostanze pericolose

(ad esempio materiali contenenti amianto o PCB) e se sono presenti si procede con le

operazioni di bonifica dell'edificio rimuovendo e smaltendo tali materiali.

2. Componenti riusabili: a bonifica avvenuta si procede smontando gli elementi come mattoni,

tegole, travi, serramenti ecc., che possono essere usati di nuovo (tal quali o dopo semplici

trattamenti).

3. Materiali riciclabili: in questa fase vengono demolite le parti di edificio composte da

materiali o aggregati riciclabili cioè in grado di essere riutilizzati - dopo specifici trattamenti

- per impieghi differenti da quelli della prima vita. Ad esempio i residui di legno possono

venire triturati, essiccati ed incollati in impianti per la produzione di pannelli di truciolare.

4. Materiali non riciclabili: vengono inviati a smaltimento i materiali che non sono stati

selezionati nelle fasi precedenti in quanto non valorizzabili (per motivi tecnologici o

economici).

80  

La demolizione selettiva rispetto a quella tradizionale comporta un aumento dei costi compreso tra

il 10% e il 20%.

Nei seguenti paragrafi verranno prese in esame le filiere di riciclo delle frazioni dei rifiuti inerte

recuperabili: calcestruzzo e aggregati, materiali ferrosi, alluminio, legno, plastica e vetro.

3.6.2. Trattamentodegliaggregati

Il trattamento dei rifiuti da costruzione e demolizione può avvenire mediante impianti fissi o

mediante impianti mobili in cantiere. Gli impianti fissi sono in grado di fornire prodotti di maggiore

qualità rispetto a quelli mobili in quanto, oltre a poter utilizzare tecnologie più complesse di quelli

mobili, sono progettati per specifici siti con tipologie di rifiuto ben definite. Gli impianti mobili,

derivano dai tradizionali impianti di frantumazione di inerti da cava, consentono la riduzione

volumetrica dei singoli elementi e risultano convenienti nel caso debbano essere trattate piccole

quantità risparmiando così i costi del trasporto.

In ogni caso il trattamento dei rifiuti da C&D è finalizzato alla produzione di aggregati riciclati e -

secondo le Linee Guida ANPAR - si deve svolgere secondo le seguenti fasi:

1. Rimozione preventiva dei materiali pericolosi;

2. Demolizione (meglio se selettiva) della struttura;

3. Separazione dei rifiuti in macroflussi:

frazione lapidea nobile (calcestruzzo e pietre)

frazione ferrosa

frazione lapidea povera (laterizi);

4. frantumazione e selezione con impianto conforme alle prescrizioni del "Regolamento

recante modifiche al decreto ministeriale 5 febbraio 1998 'Individuazione dei rifiuti non

pericolosi sottoposti alle procedure semplificate di recupero', ai sensi degli articoli 31 e 33

del decreto legislativo 5 febbraio 1997, n. 22" (DM 5/04/2006);

5. Separazione frazione estranea con mezzi tecnologici (se non già avvenuta durante la

produzione del rifiuto):

frazione leggera (legno carta plastica)

frazione ferrosa con deferrizzatori;

6. Vagliatura per classificazione granulometrica.

81  

Di seguito (figura 16) vengono riportati alcuni schemi di processo per il trattamento dei rifiuti

adottati in alcuni Paesi stranieri. In tutti gli schemi si possono riconoscere le fasi descritte sopra di

separazione della frazione fine, riduzione granulometrica, separazione dei metalli e raffinazione.

 

figura 16 – possibili schemi di trattamento dei rifiuti inerti

82  

3.6.3. LamarcaturaCE

La Direttiva europea sui prodotti da costruzione (89/106/CE), recepita in Italia con il D.P.R. n. 246

del 21 aprile 1993, ha imposto dal giugno 2004 ai produttori delle diverse categorie di aggregati

(naturali, artificiali, riciclati) l'obbligo della marcatura CE.

L'obiettivo della marcatura è quello di rendere possibile l'equiparazione tra aggregati riciclati e

aggregati naturali, in modo da distinguere i differenti materiali in base alla loro qualità e non alla

loro origine promuovendo quindi un approccio prestazionale al mercato dei materiali da costruzione.

I requisiti fondamentali per gli aggregati sono:

Resistenza meccanica e stabilità;

Igiene, salute, ambiente;

Durabilità.

Per poter apporre la marcatura CE, il produttore deve sottoporre gli agglomerati a prove

prestazionali e di compatibilità ambientali per verificare l'assenza del rischio di contaminazioni;

questa verifica avviene mediante test di cessione in base alle prescrizione date dal DM 04/06 n. 186.

Il produttore deve inoltre istituire un sistema di controllo della produzione in fabbrica (FPC) che

prenda in esame sia la parte tecnica che quella organizzativa della produzione.

In Italia gli aggregati prodotti dal riciclaggio di rifiuti inerti possono trovare applicazione:

nella realizzazione del corpo dei rilevati di opere in terra dell'ingegneria civile;

nella realizzazione di sottofondi stradali, ferroviari, aeroportuali e di piazzali (civili e

industriali);

nella realizzazione di strati di fondazione delle infrastrutture di trasporto;

nella realizzazione di recuperi ambientali, riempimenti, colmate;

nella realizzazione di strati accessori (aventi funzione anticapillare, antigelo, drenante, ecc.);

nel confezionamento di calcestruzzi (soprattutto con classe di resistenza 15 ,

secondo la norma UNI 8520-2).

Le prove per verificare la qualità dei materiali sono a carico del produttore, il quale - secondo la

direttiva 89/106 ed il DM 11.4.07 - ha a disposizione due percorsi per attestare la conformità degli

aggregati alla marcatura CE:

83  

Sistema 4: è coinvolto solamente il produttore che si assume tutte le responsabilità con una

autodichiarazione.

Sistema 2+: la responsabilità è sempre del produttore, ma viene coinvolto anche un

organismo certificato che certifica l'efficacia del sistema di controllo della produzione in

fabbrica.

3.6.4. Recuperomaterialiferrosi

In base alle specifiche caratteristiche (durezza, malleabilità, resistenza fisica o chimica) richieste il

ferro viene utilizzato in diverse forme:

Ghisa

Acciaio da costruzione

Acciaio speciale

Acciaio per utensili

Una delle maggiori fonti di acciaio sono gli imballaggi, dove l'acciaio è presente in varia forme:

Banda stagnata (latta): foglio di acciaio ricoperto su entrambi i lati da un sottile strato di

stagno per evitare ossidazione e corrosione.

Banda cromata: foglio di acciaio ricoperto con cromo e ossidi di cromo.

Lamierino o banda nera: foglio d'acciaio laminato a freddo, senza rivestimenti di altri

materiali.

Il recupero viene fatto a partire da rifiuti provenienti da raccolta differenziata, centri di raccolta

industriali, da rifiuti inerti e da impianti di incenerimento dove i materiali ferrosi vengono separati

per via magnetica.

Il recupero dei rottami (già separati) ha lo scopo di produrre un materiale idoneo per essere

nuovamente fuso. Le operazioni tramite cui si ottiene questo materiale sono le seguenti:

1. Pulitura;

2. Frantumazione;

3. Eliminazione dello stagno

84  

Il materiale così ottenuto è pronto per l'acciaieria e/o fonderia, dove viene fuso e trasformato in

prodotti siderurgici che verranno poi utilizzati nelle industrie di trasformazione dell'acciaio.

In Italia con il Decreto Ronchi sono nati Consorzi di filiera tra cui RICREA e il Consorzio

Nazionale Acciaio (C.N.A.) che ha lo scopo di favorire, promuovere e agevolare la raccolta ed il

riciclo dell'acciaio, che rappresenta uno strumento fondamentale per lo sviluppo sostenibile. Infatti i

materiali ferrosi possono essere riciclati un numero illimitato di volte, con notevoli risparmi di

materie prime ed energia.

Per capire l'importanza del recupero dell'acciaio in generale, basta pensare che nel 2014, in Italia,

sono stata immesse al consumo 452.298 tonnellate di imballaggi ferrosi (pari al peso di 56 tour

Eiffel), ne sono stati raccolte quasi 397.386 tonnellate delle quali oltre 335.854 tonnellate sono state

riciclate per un peso pari a 2.239 copie dell'albero della vita (dati consorzioricrea.org).

3.6.5. Recuperodell'alluminio

La produzione di alluminio primario è composta da tre fasi principali: estrazione della bauxite,

raffinazione ad Allumina ( ) mediante processo chimico Bayer e produzione di alluminio

metallico con processo elettrochimico. Questo processo produttivo è estremamente impattante sia

dal punto di vista energetico che ambientale, infatti per produrre 1 tonnellata di alluminio(99.6%)

sono necessarie 4 tonnellate di bauxite e 15-20 MWh ti energia elettrica. Riciclando oltre alle

materie prime si può raggiungere il 95% di risparmio energetico.

L'alluminio è un materiale permanente: può essere riciclato infinite volte senza subire degradazione,

il processo di recupero si articola nel modo seguente:

1. Separazione dagli altri materiali;

2. Frantumazione (2.5 - 7.5 cm);

3. Delaccaggio (rimozione vernici e sostanze aderenti) in forni pirolitici a 500 °C;

4. Compattazione in dischetti;

5. Invio ad un forno preriscaldato (315 °C);

6. Fusione a 800 °C in forni di tipo rotativo salini e colatura per produrre lingotti (viene

alimentato cloruro di sodio per formare una crosta anti-ossidazione sul fuso di alluminio).

85  

L'alluminio può anche essere sfruttato per il recupero energetico, infatti al di sopra degli 850 °C

cede energia: 1 kg di alluminio determina un rilascio energetico di 31 MJ che è paragonabile a

quello della combustione di 1 kg di carbone. Per questo scopo viene utilizzato l'alluminio in polvere

ed in fogli con spessore inferiore a 50 m.

In generale il recupero dell'alluminio raggiunge un'efficienza del 82.8% data dal prodotto tra

efficienza di selezione (90%) ed efficienza del processo di riciclo (83%).

3.6.6. Recuperomaterialiplastici

I residui plastici anche all'interno dei rifiuti inerti derivano principalmente dagli imballaggi e sono

riconducibili a due tipologie di polimeri:

Termoplastici : si ammorbidiscono col calore (legami deboli) e sono riciclabili in nuovi

prodotti plastici. A questa categoria appartengono il polietilene tereftalato (PET), il

polivinilcloruro (PVC), il polietilene ad alta e bassa densità (HDPE e LDPE).

Termoindurenti: si solidificano irreversibilmente con il calore (legami forti) e non sono

riciclabili, se non come riempimento. A questa categoria appartengono il poliuretano,

polifenolo e resina ipossidica.

Il riciclaggio della plastica avviene per via meccanica e porta alla formazione di granuli e scaglie da

utilizzare come materie prime secondarie nella produzione di nuovi manufatti per quanto riguarda i

polimeri termoplastici, mentre nel caso di polimeri termoindurenti si ottengono cariche inerti da

utilizzare nella lavorazione di polimeri vergini o riempitivi.

Il processo di riciclo comincia con una fase di selezione che è fondamentale perché il processo

possa avvenire in condizioni ottimali. La selezione può avvenire nei seguenti modi:

Selezione primaria (sempre presente): innanzitutto vengono eliminate le frazione estranee

(vetro, carta, alluminio), dopodiché i materiali vengono separati per tipologia di polimero e

per colore mediante separazione manuale o automatica mediante sensori NIR (Near Infra-

Red).

Vagliatura classica per dimensione: i vagli possono separare fino a tre flussi: grossolano

(film plastico, LDPE), intermedio (bottiglie e flaconi, PET HDPE), piccolo (materiali

86  

eterogenei come tappi e impurità). Di questi tre flussi quello più pregiato per il riciclo è

quello intermedio.

Vagliatura balistica per forma: il materiale passa in un separatore balistico (cassone con

fondo inclinato che si muove in modo sussultorio) che separa i corpi tridimensionali (verso

il basso) da quelli bidimensionali che risalgono.

Separazione per colore: sensori NIR riconoscono i diversi polimeri grazie alla riflessione

della redazione infrarossa, successivamente ugelli ad aria compressa separano i manufatti

così identificati.

Dunque, il processo di riciclo della plastica prevede per il singolo polimero:

1. Selezione (vedi sopra).

2. Triturazione: frantumazione grossolana del materiale in modo da ottenere materiali di

pezzatura omogenea anche se irregolare. In questa fase si può avere una diminuzione del

volume di 1:5.

3. Lavaggio: vengono eliminate le parti che potrebbero essere dannose per le fasi successive

(terra, parti metalliche, frammenti di tappi in HDPE).

4. Macinazione: la pezzatura viene ulteriormente ridotta.

5. Essiccamento: il contenuto d'acqua del materiale viene portato al 2-3% e poi inviato allo

stoccaggio in silos.

6. Granulazione: il materiale passa in un estrusore con piastra forata. Il polimero fuso in uscita

viene poi "affettato" per formare granuli.

Del materiale in entrata al processo circa il 60% viene riciclato, il resto viene smaltito in discarica

come rifiuto.

3.6.7. Recuperodellegno

Il legno è detto anche "materiale dalle mille vite" in quanto il suo ciclo vitale può durare

praticamente all'infinito. Riciclando il legno è possibile risparmiare energia, migliorare la qualità

dell'aria ed evitare gli sprechi. A livello nazionale il consorzio di riferimento per il riciclaggio del

legno è Rilegno che organizza e gestisce il riciclo dei rifiuti da imballaggio di legno e di altri rifiuti

legnosi, la cui produzione annua in Italia è superiore alla tonnellata (rilegno.org).

87  

I rifiuti legnosi si compongono di scarti di lavorazione e materiale legnoso da smaltire provenienti

dalle diverse attività economiche (edilizia inclusa).

I rifiuti legnosi vengono raccolti presso piattaforme di conferimento convenzionate con Rilegno,

dove viene attuata una prima cernita e una riduzione volumetrica dei rifiuti per facilitarne il

trasporto.

Il processo di riciclo del legno utilizza particelle ligneocellusosiche addizionate di resine sintetiche

adesive e termoindurenti per produrre pannelli truciolari.

Le fasi del processo sono le seguenti:

1. Pulizia: vengono eliminate le impurità e i residui non legnosi ancora presenti.

2. Frantumazione e raffinazione: il legno mediante frantumazione meccanica viene ridotto in

scaglie (chips) che vengono poi pulite ed eventualmente sottoposte ad una nuova

frantumazione mediante mulino per ridurne ulteriormente le dimensione.

3. Essicazione: l'umidità viene portata in un intervallo compreso tra il 3% il 6%.

4. Formazione del materasso: tramite nebulizzazione o strisciamento si mescola alle particelle

il collante. La struttura che così ottenuta è detta "materasso".

5. Pressatura a caldo del materasso: le particella vengono incollate indissolubilmente tra di loro.

6. Rifinitura e levigatura.

I pannelli così ottenuti possono essere dei seguenti tipi:

Granulometria uniforme (omogenei);

Granulometria progressiva: all'interno del pannello si trovano le particelle più grossolane,

all'esterno quelle più fini (questo rende la superficie del pannello liscia).

Stratificati: composti da più strati di pannelli omogenei.

Nobilitati (rivestibili con carte melamminiche, laminati plastici o impiallacciati di legno) e

sottoposti a trattamento idrofugo e ignifugo.

I pannelli così prodotti sono utilizzati principalmente nell'industria della produzione di mobili (65%)

ed in quella edile (30%). Altri impieghi sono possibili nella produzione di imballaggi (industriali e

ortofrutticoli).

88  

3.6.8. Recuperodelvetro

Il vetro può essere riciclato più volte senza che le sue qualità siano intaccate. Il recupero del

materiale avviene inserendo nel processo produttivo il rottame di vetro, cioè il vetro riciclato

frantumato.

Il processo di produzione del vetro è il seguente:

1. Miscelazione: vengono miscelati sabbia (silice), calcare (stabilizzante), soda (fondente),

additivi e rottame di vetro (fino al 90%).

2. Cottura fino a fusione (1500°C) della miscela precedentemente creata.

3. Colata per dare al prodotto la forma desiderata.

Il riciclaggio del vetro presenta vantaggi come il risparmio energetico, infatti il rottame di vetro

fondendo a temperature più basse rispetto alla materia prima vergine consente di risparmiare

combustibile ed elettricità, oltre a diminuire le emissioni atmosferiche ed aumenta la vita utile del

forno. L'utilizzo del rottame di vetro, ovviamente, si traduce anche in un risparmio di materie prime:

da 100 kg di rottame si ricavano 100 kg di prodotto nuovo, mentre per ottenere la stessa quantità

servirebbero 120 kg di materie prime.

Perché il processo di riciclo possa rendere al meglio è necessario che il vetro venga separato per

colore: verde, bianco, bruno. Inoltre è anche necessario che presso gli impianti venga operata una

riduzione dei materiali inquinanti presenti.

Dalle operazioni sopradescritte dipende la qualità del rottame, la quale ne determina l'utilizzo:

rottame di alta qualità può essere utilizzato per produrre nuovi contenitori di vetro (90% del totale),

prodotti abrasivi o fibra di vetro.

Nel campo del riciclo del vetro l'Italia risulta essere uno dei Paesi europei più virtuosi con un tasso

di riciclo effettivo del 70.9% (il tasso medio europeo è 70%, dati COREVE). Quantitativamente

l'Italia invia a riciclo 1.673.000 tonnellate di vetro (dato secondo solo a quelli di Germania e

Francia).

89  

4. StruttureTemporanee 

4.1. Abstract

In questo capitolo vengono descritte le strutture temporanee: concetto di temporaneità, ciclo di vita,

scenari end of life e applicazione dell’analisi LCA.

4.2. Latemporaneitàinedilizia

Come detto in precedenza il fattore tempo è fondamentale nell'analisi degli impatti di un edificio nel

corso del suo ciclo di vita, e come ad esso sono legate scelte progettistiche legate alla sostenibilità,

come ad esempio la scelta dei materiali e delle tecniche di costruzione.

Nel capitolo precedente è stata discussa l'applicazione della metodologia LCA ad edifici

permanenti, cioè con una vita utile compresa tra i 50 e i 100 anni, ma in campo edile possono

rendersi necessarie strutture con una vita utile molto inferiore in relazione a particolari eventi

(prestabiliti o meno). Tali strutture vengono dette strutture temporanee.

La temporaneità in edilizia non è legata solamente al tempo di vita utile (inferiore a 50 anni), ma

anche all'utilizzo che la struttura deve svolgere. Si distinguono, quindi, due tipi di temporaneità: una

associata alle caratteristiche costruttive, l'altra alle variabilità dell'utenza.

Basandosi su quanto detto sopra si possono individuare tre tipologie di temporaneità (Campioli et

al., 2009):

Temporaneità per necessità: associata ad eventi catastrofici e a condizioni di emergenza. In

questa categoria sono comprese le strutture come in container utilizzate in caso di catastrofe

naturale (terremoti, uragani, alluvioni) o incidenti dovuti ad azioni antropiche (guerre,

contaminazioni).

90  

Temporaneità per scelta: associata a grandi eventi o al turismo. A questa categoria

appartengono sia le strutture costruite per eventi come EXPO e le Olimpiadi ma anche

quelle del nomadismo abitativo e lavorativo.

Queste strutture rispetto alle precedenti presentano maggiori comfort e maggiore attenzione

all'impatto ambientale.

Temporaneità a lungo termine: associate ad un cambio d'uso di una struttura temporanea.

Questa categoria comprende strutture abitabili concepite non più per uso solo temporaneo,

ma anche in alternativa alle classiche abitazioni permanenti. In questo caso la temporaneità è

data dalla caratteristiche costruttive della struttura.

Il caso del Padiglione Brasile, si colloca nella seconda categoria tra le strutture legate ai grandi

eventi come le Esposizioni Universali, in un contesto del genere è necessario introdurre altre tre

interpretazioni del concetto di temporaneità (Dotelli et al., 2015):

Temporaneità di collocazione: riguarda la variabilità tra la struttura e il contesto spaziale in

cui è inserita. Ad esempio i padiglioni espositivi a fine evento possono vengono smontanti

e rimontati in un altro sito e rifunzionalizzati.

Temporaneità di funzione: connessa alle attività che si svolgono in un ambito spaziale nel

quale possono alternarsi funzioni diverse ad intervalli di tempo bervi o medio-lunghi. Ad

esempio i padiglioni permanenti che a fine evento vengono rifunzionalizzati in loco per

altri scopi.

Temporaneità di vita: giunto alla fine della sua vita utile la struttura viene demolita e

inviata a smaltimento senza prendere in considerazione la possibilità di riutilizzarne i

componenti.

Basandosi su quanto detto sopra appare evidente che in un contesto di temporaneità la fase di

progettazione riveste un ruolo primario per poter limitare gli impatti della struttura e l'analisi LCA

rappresenti un ottimo strumento per perseguire questo fine: ragionando prendendo in

considerazione l'intero ciclo di vita infatti i progettisti possono scegliere i materiali e le tecniche

costruttive (design for disassembly) migliori per poter rendere la struttura il più sostenibile possibile

in relazione alla categoria di temporaneità all'interno della quale la struttura si colloca.

91  

4.3. ScenaridiFineVita

Per poter applicare correttamente una analisi LCA ad una struttura temporanea è fondamentale

prendere in considerazione la fase di fine vita. Se lo studio LCA avviene in fase di progetto

vengono ipotizzati differenti scenari di fine vita in modo da poter individuare quello meno

impattante.

Essendo la vita della struttura temporanea di breve durata, gli scenari di fine vita che vengono

ipotizzati servono ad individuare già in fase di progetto una possibile seconda vita del prodotto e dei

materiali che lo compongono, questo fa sì che nel caso delle strutture temporanee si abbia il

disaccoppiamento tra la vita utile del prodotto e la durabilità dei materiali che lo compongono.

Gli scenari di end of life che vengono solitamente considerati sono:

Rifunzionalizzazione in loco

Ricollocazione temporanea o permanente

Riciclo dei materiali

Recupero energetico

Smaltimento in discarica

4.3.1. Rifunzionalizzazioneinloco

Dopo l'assemblaggio e l'uso la struttura temporanea vien convertita in struttura permanente. Questa

operazione avviene mediante opere di ristrutturazione che consentono di integrare la nuova

funzionalità e di ampliare la vita utile della struttura fino alla fine della seconda vita.

L'analisi LCA in questo caso è molto simile a quella che si applica a strutture non temporanee che

vengono ristrutturate. La principale difficoltà comportata da questo scenario è che per poter

modellare correttamente la seconda vita è necessario conoscere la pianificazione territoriale del sito

post-evento. Ciò comporta una interazione tra progettisti ed enti responsabili della pianificazione

territoriale.

Nel caso di Expo le strutture, ad evento concluso, potrebbero ospitare musei, biblioteche, poli

universitari, spazi sociali ecc.

92  

4.3.2. Ricollocazione

Ricollocazione temporanea

Questo scenario valuta di riutilizzare la struttura temporanea come tal, per un altro evento

temporaneo.

Alla fine della prima vita la struttura viene disassemblata, e le sue componenti vengono trasportate

sul nuovo sito dove avviene il riassemblaggio della struttura.

Questo ciclo di smontaggio e montaggio potrà essere ripetuta un numero massimo di volte in

funzione della durabilità dei materiali che compongono la struttura.

Nella fase di analisi, uso e disassemblaggio vengono associati alla prima vita, mentre gli impatti

legati a trasporto, riassemblaggio e a all'eventuale utilizzo di materiale sostitutivo in fase di

montaggio rientrano nella seconda vita utile. In questo scenario vengono considerati nulli gli

interventi di manutenzione in quanto le fasi di vita utile sono brevi.

Ricollocazione Permanente

In questo caso la struttura viene trasferita dal sito iniziale ad un altro nel quale viene

rifunzionalizata come struttura permanente.

Come nel caso precedente uso e smontaggio sono legati alla prima vita, mentre trasporto e

riassemblaggio alla seconda. Nella fase di riassemblaggio devono essere introdotti ex novo i

materiali non riutilizzabili alla fine della prima vita.

La ricollocazione permanente riqualifica la costruzione da temporanea a permanente consentendo

così di estendere la su vita utile evitando i problemi legati allo smaltimento della struttura

temporanea e al reperimento di materiali per la rifunzionalizzazione.

Un ulteriore vantaggio dato da questo scenario è rappresentato dal fatto che per la seconda vita della

struttura viene scelto un sito ad hoc svicolando così la seconda vita dalla pianificazione territoriale

post-evento del sito.

4.3.3. Riciclaggio

93  

Questo scenario prevede il riciclo dei materiali dopo il disassemblaggio. In questo caso è importante

che l'edificio sia progettato in modo tale che le sue componenti siano facilmente separabili e i

diversi materiali siano facilmente separabili.

L'efficienza di recupero del materiale rappresenta un importante parametro per impostare un

corretto riciclaggio. Esistono due tipi di efficienza appartenenti a livelli di pianificazione differenti.

Il primo livello è rappresentato dal rapporto tra il materiali riciclato e il materiale riciclabile

disponibile:

Il secondo livello di efficienza riguarda la fase di gestione della raccolta:

Osservando le formule dell'efficienza di recupero e raccolta si capisce come utilizzare tecniche di

costruzione che rendano facile il successivo disassemblaggio e prevedere un sistema di raccolta dei

materiali efficiente sia fondamentale per poter migliorare le operazioni di recupero dei materiali e,

di conseguenza, diminuire i carichi ambientali dovuti alla struttura.

4.3.4. RecuperoEnergetico

Nel caso in cui i materiali utilizzati nella struttura possiedano un elevato potere calorifico è

possibile inviarli a termovalorizzazione, ovvero utilizzarli per recuperare energia elettrica e calore.

La convenienza di questa opzione è fortemente legata alle caratteristiche tecniche dell'impianto a

cui i materiali verrebbero inviati: tipo di turbine, dimensioni, possibilità di cogenerazione,

allacciamento alla rete di teleriscaldamento. In particolare un processo di recupero energetico per

poter essere definito tale e non incenerimento deve avere una efficienza di recupero maggiore del

60% (UNI EN 15804).

Dal punto di vista analitico la difficoltà principale legata a questo scenario è data dalla

mutlifunzionalità della termoutilizzazione la cui funzione non è solamente quella di gestione del

fine vita, ma anche la produzione di energia. Inoltre i benefici del processo di termovalorizzazione

variano in funzione della fonte energetica che viene sostituita.

94  

4.3.5. Discarica

In seguito al disassemblaggio tutti i materiali vengono inviati in discarica. Questo scenario

rappresenta uno spreco di risorse e viene utilizzato come confronto con gli altri scenari per mettere

in evidenza l'importanza di evitare lo smaltimento diretto anche se economicamente potrebbe

risultare conveniente.

4.4. ApplicazionedellametodologiaLCAallestrutturetemporanee

L'analisi del ciclo di vita applicata a una struttura temporanea si articola secondo gli step descritti

nell'introduzione.

4.4.1. Goalandscope

Solitamente l'applicazione di uno studio LCA a una struttura temporanea ha come obiettivo

l'individuazione quali materiali e quale scenario di fine vita risulti meno impattante per la

realizzazione della struttura temporanee.

L'analisi consiste quindi in un confronto tra diverse combinazioni di materiali, tecniche costruttive e

scenari EoL.

4.4.2. Unitàfunzionale

In un contesto come quello delle opere temporanee è necessario individuare il refernce flow (flusso

di riferimento) cioè la quantità di materiale necessaria per svolgere la funzione richiesta (Baldinelli,

95  

2009). Per questo è fondamentale individuare la prestazione che ci si aspetta dal prodotto, cioè

l'unità funzionale (UF), in modo che sia idonea alla comparazione (Lavagna, 2012).

La questione fondamentale da tenere presente quando si sceglie l'unità funzionale è che la struttura

temporanea ha due vite utili. Bisogna infatti considerare che la vita utile della costruzione varia in

funzione della seconda vita scelta. E' quindi necessario esprimere nell'unità funzionale una

dipendenza dal tempo. Generalmente quando si svolge una analisi comparativa è necessario che la

vita utile dei due prodotti sia la stessa, altrimenti gli impatti non sarebbero confrontabili.

L'unità funzionale dovrebbe essere pari al servizio messo a disposizione (Erlandos & Borg, 2003)

che nel caso dei una struttura temporanea è rendere fruibile uno spazio in un determinato periodo di

tempo. Quindi per rendere confrontabili diverse strutture è necessario che assegnargli la medesima

funzione.

Per rendere possibile il confronto si utilizzano due metodologie:

Estensione d'uso: consiste nell'estensione del sistema, all'interno del quale si introducono le

attività che permettono di eguagliare la funzione degli edifici nei differenti scenari

considerati.

Normalizzazione: ogni singolo scenario viene normalizzato sul tempo d'uso in modo da

poter esprimere gli impatti totali dovuti all'intera vita spalmati sulla stessa nell'unità di

tempo. Il risultato descrive gli impatti associati ad un m2/anno. Gli impatti vengono quindi

calcolati secondo una logica di proporzionalità e non di temporalità. In questo modo il

valore degli impatti in un determinato intervallo di tempo si ottiene moltiplicando il valore

normalizzato per la durata dell'intervallo.

96  

4.4.3. UnitàdiProcesso

Le PCR per le strutture prefabbricate suddivide il ciclo di vita di una costruzione in: fase di

produzione (A1-A3), processi di costruzione (A4-A5), fase d'uso dell'edificio (B1-B5), fase d'uso,

funzionamento dell'edificio (B6-B7) e fine vita (C1-C4).

Fase di produzione (A1-A3)

Questa fase comprende la produzione dei materiali da costruzione, partendo dall'estrazione delle

materie prime fino ad arrivare ai cancelli dell'azienda:

A1: estrazione delle materie prima e coltivazione delle biomasse; produzione di elettricità,

vapore e calore da fonti primarie.

A2: trasporti fino al sito di lavorazione.

A3: produzione di manufatti ed eventuali co-prodotti, produzione di materiali ancillari e di

intermedi di lavorazione, produzione del packaging.

Processi di costruzione (A4-A5)

A4: trasporto dal cancello dell'azienda al cantiere (assunzione di pieno carico se la densità

dei prodotti è almeno di 250 kg/m3, Weidama, 2013).

A4/A5: stoccaggio intermedi dei materiali edili, incluso l'approvvigionamento di calore, la

deumidificazione o il raffreddamento per il mantenimento delle condizioni di stoccaggio

ottimale; la gestione degli scarti di cantiere ed eventuali sostituzione di materiali persi per

sfridi; gestione dei rifiuti da packaging o prodotti durante il processo di costruzione.

A5: i consumi connessi alla filiera produttiva di materiali ancillari ed consumi d'energia e

acqua che si generano in cantiere per i lavori di messa in opera e le operazioni a termine

cantiere.

Fase d'uso dell'edificio(B1-B5)

Questa fase comprende il periodo tra cui sono terminati i lavori fino alla demolizione della struttura.

La durata dell'edificio può essere diversa dalla durabilità dei materiali che lo compongono.

97  

5. Casodistudio:PadiglioneBrasileExpoMilano2015

 

5.1. Abstract

In questo capitolo viene presentato il caso di studio del Padiglione Brasile di EXPO Milano 2015.

Dopo una descrizione della struttura viene presentato il confronto tra gli impatti della fase di

costruzione modellati le metodologie recycled content e default.

5.2. PadiglioneBrasile

Per il sito espositivo di Expo 2015 è stata scelta un'area di terreni non edificati a destinazione

agricola in stato di sottoutilizzo con un'estensione di 1.100.000 m2 collocata a nord-ovest di Milano

interessando anche le aree di Baranzate, Bollate, Rho e Pero.

Il Padiglione Brasile è composto da una scoperta (galleria, 2.802 m2) e da una coperta (edificio

coperto, 1.125 m2). Il padiglione occupa il lotto N8 che è uno dei più grandi: ha un'area di 4.133 m2

(3.425 m2) che si sviluppa su 132 m di lunghezza per una larghezza di 20 m fronte decumano e 40

m sulla strada di servizio posteriore. L'edificio coperto è alto 12 m e suddiviso in tre piani. E'

presente anche un'area verde di 909 m2 (22% del totale).

Il padiglione è collocato nelle vicinanze dell'ingresso Ovest del sito espositivo (figura).

98  

figura 17 – localizzazione del Padiglione Brasile

Struttura

La struttura del Padiglione Brasile è suddivisa in due volumi: uno aperto e uno chiuso. A sinistra

(guardando la struttura dal Decumano) si sviluppa una galleria (volume aperto) in acciaio CorTen,

mentre a destra è stato realizzato l’edificio (volume chiuso), organizzato su tre livelli, che ospita

l’esposizione e gli spazi tecnici.

L’accesso al padiglione avviene da sinistra o dalla rete che accompagna il visitatore fino all’edificio

oppure dall’installazione di piantagioni sottostanti la rete. Le piantagioni rappresentano le colture

tipiche del brasile (riso, caffè, cacao, canna da zucchero ecc.) e sono disposte in modo da riprodurre

il corso del Rio delle Amazzoni.

Fondazioni

Le opere di scavo e fondazione sono state progettate e realizzate da Expo: lo scavo di sbancamento

è avvenuto con l’utilizzo di mezzi meccanici e ha rimosso 3.540 m3 di inerti.

Nella zona della galleria le fondazioni sono costituite da travi rovesce con calcestruzzo armato

mentre la struttura coperta sorge su un sistema a platee sempre in calcestruzzo armato.

Le fondazioni sono realizzate con tecniche “ad umido”, cioè mediante getti di calcestruzzo.

L’utilizzo di sistemi ad umido pone limiti alla reversibilità rendendo impossibile il completo

disassemblaggio della struttura, oltre a rendere necessaria la ricostruzione delle fondazioni in caso

di ricollocazione della struttura.

99  

Il piano di posa delle fondazioni è costituito da magrone ottenuto miscelando cemento d’altro forno

i.pro TERMOCEM e aggregati da demolizione contenente il 33% di materiale riciclato.

Il calcestruzzo è stato ottenuto utilizzando cemento d’altro forno i.pro TERMOCEM e aggregati da

demolizione contenente il 34% di materiale riciclato (35-64% clinker, la parte restante è costituita

da loppa granulata d’altoforno).

L’armatura delle travi rovesciate è costituita da barre rotonde acciaio B450C. L’acciaio della platea

è invece costituito da una rete elettrosaldata. In entrambi i casi l’acciaio è prodotto in forni ad arco

elettrico (EAF) che utilizza il 99% di rottami ferrosi selezionati come materia prima.

Galleria

L'elemento costitutivo principale della galleria è l'acciaio CorTen che deve il suo nome alle sue

caratteristiche di resistenza alla corrosione e alla tensione (CORrosion resistance, TENsile stenght).

L'acciaio CorTen è autopatinabile, cioè durante l'esposizione atmosferica sviluppa uno strato ossido

(ruggine) particolarmente impermeabile grazia alla sua struttura cristallina. Grazie a questo

fenomeno non è necessario verniciare la superficie dell'acciaio per ridurre i fenomeni corrosivi

atmosferici.

La galleria è costituita da una serie di portali disposti a 5 m metri l'uno dall'altro e collegati

mediante un sistema di travature longitudinali e trasversali ed un sistema di controventi impostati a

livello della copertura. L'acciaio è CorTen S355JOW/S235JOW di tipo C; i profili della copertura

sono HEA 300, mentre le pareti perimetrali sono ricoperte in parte da grigliati elettrosaldati in

acciaio CorTen che oltre che da rivestimento fungono anche da schermatura solare. Sono presenti

rampe esterne per accedere all'edificio formate da una struttura principale di mensole rastremate

scatolari fissate al pilastro e da una secondaria di IPE 180 per il sostegno delle doghe in legno della

pavimentazione.

Rete

La rete ha un'estensione di 1.116 m2 e si sviluppa lungo tuta la galleria al di sopra della

riproduzione del Rio delle Amazzoni e porta fino ad uno degli ingressi dell'edificio.

100  

La rete è stata prodotta dalla ditta tedesca Kompan Corocord ed è costituita da un'anima in filo di

acciaio rivestita di nylon: l'anima in filo di acciaio aumenta forza e resistenza, mentre il nylon la

rende morbida.

Pavimentazioni esterne

La base della galleria è costituita da listoni decking in legno di garapa (provenienti dal Brasile e con

certificato FSC) fissate ad una sottostruttura di listelli in larice bilama mediante clip e viti in acciaio

inox.

Le rampe esterne sono completate con tavole di larice trattate con impregnante ignifugo e dotate di

certificato PEFC.

Struttura coperta

La struttura di elevazione dell'edificio è stata realizzata utilizzando travi e pilastri in acciaio in

modo da consentire il montaggio per sistemi modulari che garantisce rapidità sia nella fase

costruttiva che in quella di smontaggio. Per i pilastri sono stati utilizzati profili HEA 360, tubi

circolari (diametro 300 mm) e pilastri cruciformi. Per quanto riguarda il sistema di travatura come

travi principali sono state utilizzati profili IPE o HEA alveolari per risparmiare materiale e rendere

possibili l'installazione degli impianti a controsoffitto, le travi secondarie sono IPE 180 o HEA 180.

In totale sono state utilizzate 433 ton di acciaio di tipo S355.

Le protezioni antincendio delle strutture metalliche sono state realizzate mediante un rivestimento

ignifugo a base di fibre minerali idroamalgamabili e leganti idraulici cementizi applicati a spruzzo.

L'intonaco utilizzato è atossico, esente da sostanze nocive oltre che leggero, stabile nel tempo e

facilmente rimovibile mediante operazioni di sabbiatura.

Il solaio è stato realizzato con una struttura a secco senza il completamento con getti di calcestruzzo

in modo da rendere più facile lo smontaggio ed il ripristino del sito.

La stratigrafia del solaio comprende:

Lamiera grecata in acciaio zincato (rivestimento di zinco sulle due facce pari 240 g/m2);

Pannello truciolare ignifugo (100% legno riciclato e riciclabile) per ottenere un piano di

posa adatto allo strato isolante e alla pavimentazione;

101  

Isolante acustico per rumori da calpestio: feltro in polietilene espanso reticolato a celle

chiuse;

Lastra in cemento fibrorinforzato (cemento Portland ed inerti, esenti da amianto).

Per quanto riguarda le pareti/contropareti, la struttura è realizzata con lastre fissate con viti

autoperforanti su orditura metallica di sostegno tipo Gyproc Metalframe. L'orditura è formata da

profili in lamiera di acciaio zincato larghi 50, 75 e 100 mm montati a C ed inseriti in guide

orizzontali ad U anch'esse in lamiera acciaio zincato. Il materiale ha un contenuto di materiale

riciclato post-consumo del 40%.

Come isolante nell'intercapedine tra i montanti è stata utilizzata lana di vetro Isover PAR Gold 4+

idrorepellente ottenuta per l'80% da vetro riciclate con legante di origine naturale.

Le lastre utilizzate per le pareti interne sono di diverso tipo e spessore in funzione dell'ambiente nel

quale sono state inserite:

Lastra Gyproc Wallboard 13: lastra in gesso rivestito che permette di assorbire e

neutralizzare fino al 70% di formaldeide nell’aria. Il contenuto di materiale riciclato è pari al

3% post consumo ed inoltre il materiale è dotato di EPD;

Lastra Gyproc Rigitone: lastra in gesso rivestito con foratura continua ed irregolare rotonda

e caratterizzata sul retro dalla presenza di tessuto fonoassorbente. La lastra è stata utilizzata

per realizzare pareti con elevate prestazioni acustiche (es. pareti dell’auditorium) e per

neutralizzare fino al 70% della formaldeide contenuta nell’aria. Il contenuto di materiale

riciclato è pari a 3,5% post consumo;

Lastra Gyproc Rigidur H13: lastra in gesso fibrato a base di gesso, fibre cellulosiche da carta

riciclata, additivi minerali e speciali additivi per la pulizia dell’aria. Il materiale è dotato di

EPD ed ha un contenuto di riciclato pari al 16% post-consumo;

Lastra Gyproc Hydro 13: lastra in gesso rivestito che, con la sua caratteristica di

assorbimento d’acqua ridotto, viene impiegata in ambienti dove la produzione di umidità è

particolarmente frequente (es. bagni e cucine). Contenuto di materiale riciclato pari al 3%

post consumo;

102  

Lastra Gyproc Fireline 13: lastra a base di gesso additivato con fibre di vetro e vermiculite

per aumentare la capacità di resistenza al fuoco. Il materiale è dotato di EPD e caratterizzato

da un contenuto di riciclato del 16% post-consumo.

Controsoffitto

I controsoffitti sono costituiti da una struttura metallica composta da profili in lamiera di acciaio

zincato (spessore 0.6 mm) con contenuto di riciclato pare il 40%, la chiusura avviene mediante

lastre di cartongesso delle stesse tipologie descritte sopra nel caso delle pareti.

Facciata

La facciate è composta da quattro elementi:

Rivestimento esterno: pannello di sughero Corkpan, lamiera o grigliati in acciaio CorTen a

seconda della posizione occupata. I pannelli sono in possesso di LCA certificato ANAB-

ICEA.

Doppia lastra in cemento Portland alleggerito con inerti minerali rinforzata su entrambi i lati

con fibra di vetro. Questo tipo di lastra è molto leggera ed è adatta a situazioni esterne

caratterizzate da gelo e umidità o da alte temperature.

Profili in acciaio zincato da 75 mm e 100 mm con spessore 0.8 mm e con intercapedine

costituita da isolante in lana di vetro.

Controparete interna.

L'elemento caratterizzante della facciata sono i pannelli di sughero Corkpan. Si tratta di pannelli

spessi 80 mm autocollanti ed espansi tramite tostatura naturale, che permette di ottenere la fusione

delle sostanze collose contenute nel sughero che agiscono da collante naturale e permettono

l'aggregazione dei granuli in modo da rendere il pannello compatto. I pannelli Corkpan vengono

ricavati al 100% da risorsa naturale ed il 99% dell'energia per la produzione deriva da scarti usati

come biomassa. Il sughero risolve i problemi legati all'isolamento sia termico che acustico. Inoltre,

le proprietà dei pannelli non variano nel tempo rendendoli riciclabili o riutilizzabili.

103  

Pavimenti interni

Al piano terra è realizzato un pavimento sopraelevato con struttura di supporto (piedini di

elevazione e traverse tubolari di collegamento) in acciaio zincato. La chiusura avviene tramite un

pannello monostrato (spessore 32mm) con anima minerale a base di solfato di calcio ad alta densità,

legato con fibre ad alta resistenza meccanica.

I sistemi di pavimentazione sono i seguenti:

Sistema di pavimentazione tipo Caesar Aexacta autoposante per installazione a secco

composto da lastre in gres porcellanato di spessore 10 mm con rivestimento inferiore in

sughero di 2 mm. Le piastrelle vengono prodotte tramite processi a bassi consumi energetici

in fase di cottura e con sistemi che prevedono il riciclo dell’acqua di produzione. Il prodotto

inoltre presenta un limitato contenuto di Piombo, Cadmio, Antimonio e Zolfo ed ha un

contenuto di riciclato del 40% post-consumo;

Pavimentazione tipo Forbo Allura Flex realizzata in piastrelle o doghe autoposanti di cloruro

di polivinile senza ftalati, dello spessore di 5 mm. La stratigrafia del prodotto è composta da

cloruro di polivinile, fibra di vetro impregnata in PVC, supporto solido con materiale

riciclato ed un particolare supporto schiumato con funzione autoposante. Il prodotto è

interamente fabbricato usando il 100% di energia verde;

Pavimentazione vinilica tipo Forbo Sarlon Tech Sparkling realizzata in cloruro di polivinile

a teli, composta da tre strati indelaminabili per uno spessore totale di 2,6 mm. Gli strati sono

costituiti da cloruro di polivinile, PVC compatto rinforzato con fibra di vetro e schiuma di

vinile ad alta densità. Il prodotto è dotato di EPD;

Pavimentazione in gomma tipo Loges, con rilievo di segnalazione per disabili visivi.

Sistema modulare in teli o piastre costituiti da gomma sintetica non rigenerata, composta da

una mescola omogenea calandrata, vulcanizzata e stabilizzata;

Serramenti

I serramenti per finestre e portefinestre sono in acciaio CorTen, ottenuti mediante profilatura a

freddo di nastri. Sono presenti anche serramenti eseguiti con profilati estrusi in lega di alluminio

riciclato al 100% per il lucernario.

104  

Vetrazioni

Le vetrazioni hanno un contenuto di riciclato post-consumo del 30% esono costituite principalmente

da vetro temprato e vetro stratificato utilizzato per la realizzazione di parapetti, balaustre e

serramenti interni. Sono stati utilizzati anche pannelli di plexiglass per il lucernario e lastre di

policarbonato per la parete curva al primo piano.

Sistemi di copertura

Il sistema di copertura è composto da:

Membrana impermeabile all’umidità costituita da un foglio monostrato composto da

polietilene rigenerato additivato da polietilene a bassa densità e carbon black, ottenuto per

filmatura con estrusione.

Pannello isolante in lana di roccia. Un pannello rigido ad alta densità per l’isolamento

termico ed acustico. Aiuta inoltre a prevenire la propagazione del fuoco. La struttura a celle

aperte della lana di roccia contribuisce al miglioramento del comfort acustico degli ambienti

ed incrementa la resistenza termica della zona in cui viene applicata.

Manto impermeabile sintetico in poliolefina flessibile TPO/FPO prodotto mediante un

processo di multiestrusione, armato con velo di vetro. E’ caratterizzato da un’elevata

riflettanza solare, resistente all’azione delle radici e dei microrganismi ed un’ottima

resistenza all’invecchiamento.

Pannello drenante in polipropilene rigenerato.

Tessuto non tessuto di filtrazione in poliestere coesionato mediante agugliatura meccanica e

calandratura con esclusione di collanti o leganti chimici.

Copertura finale costituita da un substrato di coltivazione.

Strato di protezione e drenaggio in ghiaia tonda di granulometria 20-30 mm, per uno

spessore variabile in funzione della pendenza, al di sopra del quale vengono installati

pannelli fotovoltaici.

105  

5.3. Scelteprogettuali

Seguendo le linee guida dettate da Expo Milano 2015, fin dalla fase di progetto la sostenibilità è

stata uno dei principali obiettivi dei progettisti del Padiglione Brasile in modo da poter ridurre gli

impatti ambientali delle fasi successive del ciclo di vita.

Le scelte prese per poter rendere l'opera il meno impattante possibile sono le seguenti:

Accrescimento dell'inerzia termica dell'edificio: l'inerzia termica è la capacità della

struttura i variare più o meno lentamente la propria temperatura in risposta a variazione di

temperatura esterna o ad una sorgente di calore o raffreddamento interna. I pannelli di

sughero della facciata e gli strati di verde e ghiaia della copertura aumentano l'inerzia

termica del padiglione ottimizzandone l'efficienza energetica.

Riduzione dell'effetto "isola di calore": la formazione di un microclima più caldo viene

evitato mediante l'utilizzo di verde estensivo (più della metà della superficie di copertura).

Vengono inoltre impiegati materiali con alto indice di riflessione solare (SRI), come la

ghiaia bianca.

Sfruttamento della ventilazione naturale per disperdere il calore accumulato durante il

giorno. Questa scelta si riflette nella progettazione delle aperture del padiglione. Nella

struttura coperta sono stati minimizzati gli apporti solari diretti, mentre la galleria è

schermata dalla grigliatura in acciaio CorTen.

Sfruttamento dell'illuminazione naturale attraverso la realizzazione di superfici interne di

colore chiaro con alta riflettanza e minimizzando l'illuminazione artificiale.

Materiali con contenuto di riciclato: a parità di prestazione sono stati scelti i prodotti a

maggior contenuto di riciclato.

Riduzione al minimo della varietà tipologica dei materiali.

Legno certificato: le certificazioni attestano la provenienza del legno da alberi giovani con

un processo di crescita rapido.

Materiali derivanti al 100% da risorsa rinnovabile e poi riciclabili o riutilizzabili a fine

impiego.

Materiali basso emissivi e non tossici.

106  

Materiali reperibili a distanza non eccessiva dal cantiere.

Tecnologie costruttive a secco in modo da rendere più rapide le fasi di costruzione e

decostruzione, oltre che facilitare il recupero - ed il successivo riutilizzo - dei materiali,

così da minimizzare i rifiuti prodotti ed il consumo energetico in fase di cantiere.

Ottimizzazione dei consumi in fase d'uso utilizzando un sistema di pannelli fotovoltaici

installato sulla copertura del padiglione.

5.4. ModellazionedegliImpatti

Ecoinvent v3 è il database di LCI più utilizzato negli studi LCA poiché contiene dati ben

documentati e di alta qualità per migliaia di prodotti.

Ogni processo in Ecoinvent è fornito in due versioni: unit process e system process. Le schede unit

process contengono i riferimenti a input da altre unità di processo, in modo che il carico del

processo è descritto da una serie di processi a monte, che è possibile esaminare.

Il database Ecoinvent offre due modelli (system models) di allocazione (ovvero il processo di

ripartizione degli impatti di un processo multifunzionale quando non è possibile suddividere la UP

multifunzionale in sottounità a singolo output o espandere i confini del sistema, ISO 14044):

"allocation, default system model" (detto anche "cut-off by classification", in breve def) e

"allocation, recycled system model" (in breve rec).

Entrambe le metodologie si basano su due decisioni metodologiche:

Utilizzo di dati di fornitura dei prodotti e relativi mercati.

Utilizzo dell'allocazione in caso di multifunzionalità.

5.4.1. AllocationRecycledSystemModel(rec)

Questa metodologia divide e classifica i flussi tecnologici in quattro categorie: prodotto di

riferimento, coprodotti ordinari, materiali riciclabile e rifiuti. In base alla categoria a cui

appartengono i flussi vengono gestiti in maniera differente:

Prodotto di riferimento: unità funzionale dello studio.

107  

Coprodotti ordinari: la categoria più comune, sono prodotti finiti uscenti dall'unità di

processo multifunzionale che possono essere immessi nel mercato e devono però essere

distinti dal prodotto di riferimento.

Materiali riciclabili: materiali con basso valore economico che possono servire come input

ai processi di riciclaggio, risulta quindi conveniente raccoglierli separatamente dai rifiuti.

Rifiuti: materiali senza valore economico e possibilità di recupero.

Questa metodologia viene detta cut-off : questo significa che nel caso un materiale riciclabile venga

sottoposto a operazioni di recupero, al sistema primario (cioè quello che lo ha prodotto) verranno

allocati tutti gli impatti della produzione del materiale primario dalla culla fino alla piattaforma di

raccolta, senza ricevere alcun credito per aver prodotto materiale riciclabile. Il materiale riciclato

una volta recuperato sarà burden-free, cioè porterà con sé solamente gli impatti del processo di

recupero.

Nel caso il sistema produce rifiuti da inviare a smaltimento, il sistema primario avrà allocati gli

impatti del trasporto e del processo di smaltimento.

figura 18 – cut-off tule

108  

Per quanto riguarda i coprodotti ordinari l'allocazione degli impatti avviene mediante fattori di

allocazione economici.

Ecoinvent utilizza il prezzo di un bene come proprietà sulla quale si basa l'allocazione degli impatti

di un processo multifunzionale. Il ricavo totale (total revenue) di una attività è ottenuto

moltiplicando le quantità dei diversi output per il loro valore di mercato. I fattori di allocazione

vengono ottenuti esprimendo rispetto al ricavo totale i valori di mercato dei singoli output.

L'allocazione può avvenire rispetto a uno qualsiasi dei prodotti dell'attività multifunzionale.

figura 19 – allocazione economica

109  

5.4.2. Allocation,DefaultSystemModel(def)

Anche nell'approccio def, input e output vengono attribuiti all'unità funzionale collegando e/o

suddividendo le unità di processo del sistema produttivo oggetto dello studio.

Il processo di collegamento (linking) serve ad ottenere un modello di unità di processo collegate

partendo dai singoli processi multifunzionali contenuti nel database di Ecoinvent. Il linking avviene

nel seguente modo:

1. I materiali da inviare a trattamento (materials for treatment) vengono spostati in ingresso

all'unità di processo e prendono segno negativo.

2. Gli output delle attività di trattamento aventi valore di mercato vengono spostati e

considerati output dell'unità di processo multifunzionale. Questo passaggio viene detto

Allocation at the Point of Susbstitution (APOS).

3. Input e output vengono collegati alle rispettive attività di mercato.

4. Allocazione degli impatti tra gli output.

L’allocation at the point of substitution è il passaggio che caratterizza i modelli def. Il “punto di

sostituzione” è rappresentato idealmente dal passaggio del materiale inviato a trattamento a prodotto

utilizzabile come input per un sistema produttivo, cioè del passaggio da rifiuto a risorsa. Allocare al

punto di sostituzione nella pratica significa spostare la fase di trattamento a monte dell’unità di

processo che produce il materiale da trattare in modo che quest’ultima abbia i trattamenti come

input negativo e il prodotto dei processi di recupero come output positivo.

Questo procedimento porta ad avere un’unica unità di processo che ha come output il prodotto di

riferimento, gli eventuali coprodotti e i prodotti derivanti dalle attività di recupero di materia o

energia (cioè dai coprodotti inviati a trattamento). Gli impatti da allocare tra gli output sono quindi

la somma di quelli della filiera produttiva del prodotto di riferimento e quelli dei processi di

recupero. In questo modo i materiali recuperati non sono più burden-free, ma portano con sé nella

seconda vita parte degli impatti della prima vita e dei processi di recupero a cui sono stati sottoposti.

Le due immagini seguenti illustrano i passaggi sopra descritti: la prima mostra il sistema che ha

come output il materiale da trattamento, mentre la seconda mostra la trasformazione degli output

110  

della filiera di riciclo in input negativi in modo da avere il materiale recuperato come output

dell'unità di processo che produce il materiale da trattamento.

111  

figura 20 - APOS

Nei modelli def i fattori di allocazione vengono calcolati in base al valore di mercato (come nel caso

rec) o in base al true value.

Il true value è una proprietà allocativa utilizzata in casi particolari:

Quando il valore di mercato di un prodotto è soggetto ad ampie oscillazioni annuali, per

calcolare i fattori di allocazione viene utilizzato un valore di mercato medio calcolato su un

periodo di tempo più lungo (ad esempio tre anni).

Quando i coprodotti dell’unità di processo multifunzionale condividono una proprietà fisica

che in un mercato ideale ne determinerebbe il prezzo i fattori di allocazione vengono

determinati in base a questa proprietà. Un esempio di allocazione mediante true value si ha

nel caso della cogenerazione di energia elettrica e calore dove i fattori di allocazione

112  

vengono calcolati in base all’exergia (cioè la capacità di produrre lavoro) dei due prodotti.

Dal momento che per la proprietà utilizzata nel calcolo dei fattori di allocazione è correlata

al valore di mercato dei prodotti che la condividono, nel caso fossero presenti ulteriori

prodotto secondari privi di questa proprietà, per questi ultimi i fattori di allocazione

verranno calcolati in base al loro valore di mercato.

5.5. Casodistudio:PadiglioneBrasileEXPO2015

In base alle considerazioni esposte sopra sulla modellazione rec e def di seguito vengono riportate

le variazioni dei risultati del modello degli impatti della costruzione del Padiglione Brasile per

EXPO 2015 (tabella 9). Il software adottato è SimaPro con il metodo di calcolo CML-IA baseline

V3.03/EU25.

tabella 9 – confronto impatti costruzione Padiglione Brasile

Categoria d'impatto  Unità Totale Rec Totale Def Def‐Rec  Variaz %

Abiotic depletion  kg Sb eq  2,00E+01 8,50E+02 8,30E+02  4152%

Abiotic depletion (fossil fuels)  MJ  3,59E+07 4,00E+07 4,18E+06  12%

Global warming (GWP100a)  kg CO2 eq  2,93E+06 3,57E+06 6,39E+05  22%

Ozone layer depletion (ODP)  kg CFC‐11 eq 2,53E‐01 2,41E‐01 ‐1,24E‐02  ‐5%

Photochemical oxidation  kg C2H4 eq  9,08E+02 1,24E+03 3,36E+02  37%

Acidification  kg SO2 eq  1,30E+04 2,05E+04 7,52E+03  58%

Eutrophication  kg PO4‐‐‐ eq  4,14E+03 7,61E+03 3,46E+03  84%

Dalla tabella si può vedere come a parte che per l'assottigliamento dello strato di ozono gli impatti

del modello def sono superiori, soprattutto per quanto riguarda il consumo delle risorse abiotiche

(4152%). L'enorme differenza tra i due modelli viene dallo zinco e dall’elettricità, i cui impatti sono

allocati con il true value, inoltre per quanto riguarda il consumo di risorse abiotiche il modello def

tiene conto degli impatti dell'intero processo produttivo del sistema primario da cui deriva il

materiale riciclato in ingresso al modello del Padiglione, mentre il modello rec considerando i

materiali riciclati in ingresso burden free non tiene conto delle attività estrattive legate alla

produzione di questi ultimi.

113  

Per rendere più chiaro questo concetto è stata presa in considerazione una scheda della produzione

del cemento utilizzato per le fondazioni del Padiglione: cement, blast furnace slag 36-65%; non US

{CH}, production | alloc rec e alloc def.

tabella 10 - confronto impatti produzione cemento con contenuto di riciclato

 

Categoria d'impatto  Unità 

Cement, blast furnace slag 36‐65%, non‐US {CH}| production | Alloc Def, U 

Cement, blast furnace slag 36‐65%, non‐US {CH}| production | Alloc Rec, U 

Def‐Rec  Variaz % 

Abiotic depletion  kg Sb eq  1,33E‐05 1,24E‐08  1,33E‐05  107431%

Abiotic depletion (fossil fuels)  MJ  1,35E+00 9,34E‐01  4,21E‐01  45%

Global warming (GWP100a)  kg CO2 eq  4,25E‐01 3,87E‐01  3,83E‐02  10%

Ozone layer depletion (ODP)  kg CFC‐11 eq 1,86E‐08 8,58E‐09  1,01E‐08  117%

Photochemical oxidation  kg C2H4 eq  5,91E‐05 3,58E‐05  2,33E‐05  65%

Acidification  kg SO2 eq  8,16E‐04 5,53E‐04  2,62E‐04  47%

Eutrophication  kg PO4‐‐‐ eq  2,89E‐04 1,78E‐04  1,11E‐04  62%

figura 21 – confronto impatti produzione cemento con contenuto di riciclato

114  

Anche in questo caso il modello def risulta avere impatti maggiori rispetto a quello rec, e per il

consumo di risorse abiotiche si ha una variazione nettamente maggiore che negli altri casi.

Un caso in cui viene applicata l'allocazione mediante il true value introdotto nel paragrafo

precedente è quello della produzione di elettricità a basso voltaggio.

tabella 11 - confronto impatti produzione elettricità basso voltaggio 

Categoria d'impatto  Unità 

Electricity, low voltage {IT}| electricity voltage transformation from medium to low voltage | Alloc Def, U 

Electricity, low voltage {IT}| electricity voltage transformation from medium to low voltage | Alloc Rec, U 

def‐rec  Variaz%

Abiotic depletion  kg Sb eq  2,36E‐07 2,11E‐09  2,34E‐07 11099%

Abiotic depletion (fossil fuels)  MJ  1,91E+00 1,80E+00  0,108692 6%

Global warming (GWP100a)  kg CO2 eq  1,41E‐01 1,40E‐01  0,001098 1%

Ozone layer depletion (ODP)  kg CFC‐11 eq 1,78E‐08 1,56E‐08  2,14E‐09 14%

Photochemical oxidation  kg C2H4 eq  3,04E‐05 2,82E‐05  2,18E‐06 8%

Acidification  kg SO2 eq  6,27E‐04 5,96E‐04  3,03E‐05 5%

Eutrophication  kg PO4‐‐‐ eq  1,46E‐04 1,37E‐04  9,29E‐06 7%

figura 22 – confronto impatti produzione elettricità basso voltaggio

115  

Dalla tabella si può vedere che anche quando nell'allocazione viene utilizzato il true value gli

impatti del modello def sono superiori a quelli di quello rec, in particolar modo per il consumo di

risorse abiotiche.

116  

Conclusioni

L'obiettivo di questa tesi era quello di valutare come varia l'allocazione degli impatti nelle diverse

modellazioni del ciclo di vita degli edifici temporanei, in particolare nel caso del Padiglione Brasile

di EXPO Milano. I risultati dei confronti dimostrano come la modellazione default porti

generalmente ad avere impatti maggiori rispetto a quella recycled content, in particolar modo (fino

a mille volte) per il consumo delle risorse abiotiche. Questa differenza è dovuta al fatto che i

modelli default prendono in considerazione anche gli impatti della prima vita del materiale riciclato

in ingresso al sistema, incluse le attività estrattive, di produzione delle materie prime e della

produzione del prodotto di riferimento del sistema primario. Nel caso dei modelli recycled content

il materiale riciclato in ingresso, essendo burden free, ha allocati soltanto gli impatti dei processi di

recupero che ha subito, indipendentemente dal peso ambientale del sistema primario che lo ha

generato. Inoltre nei modelli def per alcuni output viene utilizzato il true value come proprietà

allocativa (come nel caso della cogenerazione di elettricità e calore).

I risultati dei confronti mettono in evidenza come le scelte di modellazione in uno studio LCA

possono portare a risultati molto diversi. In particolare per quanto riguarda i modelli rec e def la

questione cruciale è il carico ambientale legato al recupero dei materiali e l’allocazione con true

value nel caso di unità di processo multifunzionali.

Utilizzare un modello recycled content significa ottenere un sistema prodotto i cui impatti sono dati

dai processi di recupero dei materiali in ingresso, dai processi della filiera produttiva fino al gate, e

della fase d'uso. Gli impatti della fase di fine vita saranno dovuti al trasporto dei materiali da

trattamento alla piattaforma ecologica e allo smaltimento finale dei materiali non recuperabili.

Quindi un modello di questo tipo è fortemente focalizzato sugli impatti della catena produttiva del

prodotto di riferimento, senza prendere in considerazione la prima vita dei materiali riciclati in

ingresso: i processi di recupero vengono considerati quindi come normali unità di processo e gli

impatti del sistema verranno allocati (in base a fattori di allocazione economici) tra il prodotto di

riferimento e gli eventuali coprodotti.

I modelli default, invece, oltre agli impatti della filiera produttiva fino al gate e della fase d'uso del

prodotto di riferimento, considerano anche gli impatti della prima vita dei materiali riciclati in input

e parte di quelli dovuti al riciclo dei materiali recuperabili prodotti, oltre a quelli dovuti allo

smaltimento finale dei materiali non trattabili. Il modello quindi prende in considerazione come

output anche il materiale trattato. L’allocazione degli impatti avviene ancora su basi economiche,

117  

ma prende in considerazione più output rispetto al modello rec. In questo tipo di modello gli impatti

risultano maggiori che nel caso rec. Uno stesso sistema ottenuto con modellazione def avrà quasi

sempre impatti maggiori rispetto allo stesso sistema modellato rec, ma sarà più completo da un

punto di vista ambientale in quanto viene presa in considerazione anche la prima vita dei materiali

riciclati in input dando quindi rilevanza anche all'impatto del sistema primario da cui proviene la

materia prima seconda utilizzata.

118  

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120  

Indicefigure figura 1 - Schema della struttura di una analisi LCA. ....................................................................................... 8 

figura 2 - schema dei flussi di massa ed energia in entrata e uscita da una unità di processo. ........................ 10 

figura 3 - Diagramma di flusso di un sistema industriale con riciclo chiuso (Baldo et al.). ............................ 23 

figura 4- -Andamento qualitativo della curva che mette in relazione il carico ambientale (C) e la frazione

recuperata mediante riciclo (R), (Baldo et al.). ............................................................................................... 25 

figura 5 - Schema di un riciclo aperto: il sistema produttivo in rosa utilizza il materiale recuperato tramite

riciclo aperto dal sistema in azzurro (Baldo et al.). ......................................................................................... 26 

figura 6 - Produzione di biogas e percolato durante la fase di uso e chiusura di una discarica (Baldo et al.). 31 

figura 7 - Confronto tra la produzione di acciaio da materiale vergine (minerale) e da rottame (Baldo et al.).

 ......................................................................................................................................................................... 36 

figura 8 - Confronto tra gli approcci ALCA e CLCA. .................................................................................... 57 

figura 9 - confronto tra le procedure di allocazione (ALCA) e sostituzione (CLCA). .................................... 58 

figura 10 - Modellazione CLCA e ALCA dello stesso sistema. ...................................................................... 59 

figura 11 – confronto fra gli impatti di un edificio standard e uno a basso consumo ...................................... 62 

figura 12 – produzione di rifiuti per attività economica in Europa ................................................................. 72 

figura 13 – composizione media in peso di un rifiuto inerte ........................................................................... 75 

figura 14 – strade percorribili da un rifiuto inerte ........................................................................................... 77 

figura 15 – confronto tra demolizione tradizionale e demolizione selettiva .................................................... 79 

figura 16 – possibili schemi di trattamento dei rifiuti inerti ............................................................................ 81 

figura 17 – localizzazione del Padiglione Brasile ........................................................................................... 98 

figura 18 – cut-off tule ................................................................................................................................... 107 

figura 19 – allocazione economica ................................................................................................................ 108 

figura 20 - APOS ........................................................................................................................................... 111 

figura 21 – confronto impatti produzione cemento con contenuto di riclato ................................................. 113 

figura 22 – confronto impatti produzione elettricità basso voltaggio ............................................................ 114 

121  

Indicetabelle

tabella 1 1 principali inquinanti derivanti da termovalorizzazione (Grosso, 2013). ........................................ 29 

tabella 2 - principali parametri utilizzati nelle formule di allocazione degli impatti. ...................................... 38 

tabella 3 – confronto input ............................................................................................................................... 51 

tabella 4 – confronto output ............................................................................................................................. 53 

tabella 5 – confronto unità funzionali .............................................................................................................. 66 

tabella 6 – ciclo di vita edificio ....................................................................................................................... 68 

tabella 7 – produzione europea rifiuti per settore ............................................................................................ 71 

tabella 8 – codici CER rifiuti inerti ................................................................................................................. 74 

tabella 9 – confronto impatti costruzione Padiglione Brasile ........................................................................ 112 

tabella 10 - confronto impatti produzione cemento con contenuto di riciclato ............................................. 113 

tabella 11 - confronto impatti produzione elettricità basso voltaggio ........................................................... 114