UNIVERSITA DEGLI STUDI DI PERUGIA Facoltà di Ingegneria LANALISI DEL CICLO DI VITA (LCA) e IL SUO...

UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI PERUGIA Facoltà di Ingegneria

L’ANALISI DEL CICLO DI VITA (LCA) e IL SUO

CONTRIBUTO NELLA PROGETTAZIONE DI EDIFICI

SOSTENIBILI

Corso di Pianificazione Energetica

a.a. 2012-13

ing. Giorgio Baldinelli

L’Analisi del Ciclo di Vita (Life Cycle Assessment, LCA) è un metodo per valutare i

carichi ambientali associati ad un prodotto, processo o attività, identificando e

quantificando l’energia, i materiali consumati ed i residui rilasciati nell’ambiente.

• Definizione Life Cycle Assessment (LCA)

. La LCA, può essere considerata come l’evoluzione della tecnica di analisi energetica, i cui primi esempi d’applicazione risalgono alla fine degli anni sessanta, quando alcune grandi industrie hanno incominciato a rivolgere un interesse particolare ai temi del risparmio delle risorse (energia e materiali) e del contenimento delle emissioni nell’ambiente.

La caratteristica fondamentale di questa nuova tecnica è costituita dal metodo innovativo con cui affronta l’analisi dei sistemi industriali: dall’approccio tipico dell’ingegneria tradizionale, che privilegia lo studio separato dei singoli elementi, si passa ad una visione globale del sistema produttivo, in cui tutti i processi di trasformazione, a partire dall’estrazione delle materie prime fino allo smaltimento dei prodotti a fine vita, sono presi in considerazione. Ci si è resi conto che l’unica strada efficace per studiare in maniera completa i sistemi produttivi è quella di esaminarne le prestazioni, seguendo passo per passo il cammino percorso dall’estrazione dalle materie prime, attraverso tutti i processi di trasformazione e di trasporto che esse subiscono, fino al loro ritorno alla terra sotto forma di rifiuti: è il cosiddetto approccio “dalla culla alla tomba”, o anche “dalla culla alla culla” se si comprende anche il rientro in circolo dei materiali a fine vita.

• LCA le origini

• Cradle to grave, cradle to gate and gate to gate data sets as parts of the complete life cycle.

• About Life Cycle Assessment (LCA)

È a partire dai primi anni ’70 che è possibile trovare i primi esempi di analisi del ciclo di vita, utilizzata da alcune grandi aziende statunitensi e dall’agenzia per la protezione dell’ambiente americana (US-EPA) come supporto alle decisioni.

Verso la fine degli anni settanta nasce il concetto di sviluppo sostenibile e nello stesso periodo in Europa viene pubblicato il manuale di analisi energetica industriale di Bounstead e Hancock, una pietra miliare nella storia della metodologia LCA in quanto è il primo ad offrire una descrizione di carattere operativo del procedimento analitico che è da considerare parte fondamentale della tecnica attuale. Il termine LCA, in realtà, viene coniato solo durante il congresso SETAC (Society of Environmental Toxicology and Chemistry) di Smuggler Notch (Vermont - USA) del 1990. Le numerose iniziative per la messa a punto della metodologia LCA hanno incominciato a concretizzarsi nei primi anni ’90 con la pubblicazione di alcuni manuali e di strumenti di calcolo per un suo impiego pratico. L’impegno del comitato ISO per la standardizzazione della metodologia trovò la prima attuazione nell’emanazione delle norme ISO 14040, 14041, 14042, 14043, che sviluppano le linee guida proposte dalla SETAC e che successivamente sono state accorpate in due sole norme: la ISO 14040:2006 e la ISO 14044:2006.

• LCA le origini

L’LCA può risultare utile per le imprese come strumento per:•identificare le opportunità di miglioramento, dal punto di vista ambientale, di un particolare ciclo produttivo di un prodotto, contribuendo anche all'ottimizzazione dell'uso delle risorse;•supportare delle decisioni, nell'industria ma anche nelle organizzazioni governative e non governative, di pianificazione strategica, progettazione o riprogettazione di prodotti o di processi;•scegliere degli indicatori ambientali;•commercializzare un prodotto mediante una dichiarazione ambientale, o un sistema di etichettatura ambientale, con conseguenze positive in termini di immagine, quote di mercato, relazioni con le istituzioni, ecc.

• LCA utile per le imprese

La definizione di LCA proposta dalla SETAC (1993), oggi formalizzata nelle ISO 14040 e 14044, è la seguente:

“è un procedimento oggettivo di valutazione dei carichi energetici ed ambientali relativi ad un processo o un’attività, effettuato attraverso l’identificazione dell’energia e dei materiali usati e dei rifiuti rilasciati nell’ambiente. La valutazione include l’intero ciclo di vita del processo o attività, comprendendo l’estrazione e il trattamento delle materie prime, la fabbricazione, il trasporto, la distribuzione, l’uso, il riuso, il riciclo e lo smaltimento finale”.

• La struttura dell’LCA

Ciclo di vita di un prodotto

INPUT OUTPUT

Acquisizione materie prime

Fabricazione

Uso/riuso/Manutenzione

Riciclo/Gestione dei rifiuti

Materie prime

Energia

Emissioni in acqua

Emissioni in aria

Rifiuti solidi

Altri rilasci

Quantificare i flussi elementari in ingresso ed in uscita dal sistema analizzato, cioè valutare:•materia o energia che entra nel sistema allo studio, prelevati dall’ambiente senza alcuna preventiva trasformazione operata dall’uomo;• materia o energia che esce dal sistema allo studio, scaricati nell’ambiente senza alcuna

ulteriore trasformazione operata dall’uomo.

Le norme ISO 14040 e ISO 14044 descrivono come realizzare uno studio di LCA completo per qualsiasi tipologia di prodotti, non si tratta dunque di norme specifiche di prodotto, ma di norme contenenti requisiti generali applicabili a tutti i prodotti, indipendentemente dalla loro natura.

La UNI EN ISO 14040 è la norma principale in quanto specifica la struttura dello studio di LCA, i principi e i requisiti per condurre lo studio e per poi diffonderlo mediante report, non entra però nel merito dei dettagli specifici delle tecniche di valutazione.

La definizione dell'obiettivo dello studio di LCA e dei suoi confini è trattata, insieme alla successiva fase di analisi dell'inventario dei flussi in entrata ed in uscita dal sistema, nella UNI EN ISO 14044.

• Le norme ISO 14040 e ISO 14044

LA PROCEDURA LCA

È passando a questa fase che prende forma lo studio di LCA, andando innanzitutto ad individuare la ragione per la quale si effettua lo studio, identificando poi il sistema attorno al quale costruire lo studio, con le opportune limitazioni, e tutti i dati utili alla compilazione dell'inventario dei flussi, prendendo in considerazione tutti i processi che caratterizzano il sistema.

LA PROCEDURA LCA

Successivamente si effettua una valutazione degli impatti associati ai flussi dell'inventario della fase precedente. Si studia la significatività degli impatti ambientali del prodotto, costruendo così un modello basato su indicatori di categoria rappresentativi degli impatti legati alle emissioni (flussi in uscita) oppure all'utilizzo delle risorse naturali (flussi in ingresso).

LA PROCEDURA LCA

ambientale di un prodotto rispetto ad un altro, o di un rinnovato ciclo produttivo rispetto al ciclo precedente. È la fase in cui la valutazione del ciclo di vita conduce a risultati misurabili che possono essere di supporto al processo decisionale, soprattutto se utilizzati in combinazione alle opportune valutazioni tecnico-economiche.

La conclusione del processo è la fase di interpretazione dei risultati, in cui si quantificano gli impatti permettendo dunque eventuali studi comparativi per valutare la maggiore sostenibilità

Non sempre è detto che valutazione del ciclo di vita garantisca una riduzione del consumo energetico o delle emissioni, ma il riuscire a valutare in modo complessivo un servizio o un prodotto, perlomeno potrebbe evitare l'applicazione di un intervento ritenuto migliorativo per un aspetto energetico o ambientale che in realtà sposta solo il problema da un punto ad un altro del sistema considerato.

• Nota bene: burden shifting

Schema di procedimento nella valutazione delle emissioni

Metodologia impiegata per analizzare le emissioni inquinanti a partire dall’estrazione delle materie prime, cui segue il trasporto alle industrie di trattamento, quindi i processi industriali di lavorazione, di nuovo il trasporto al sito di assemblaggio (se c’è ed è differente dalla sede di lavorazione), fino al montaggio. Questo costituisce il primo gruppo di processi di cui analizzare le emissioni inquinanti: nonostante la quantità di operazioni in questa prima fase, il loro insieme, nella quasi totalità dei casi, risulta produrre una percentuale di emissioni inquinanti minore rispetto alle altre due fasi di vita che sono la vita utile del prodotto e la sua dismissione, siano esse la termoriutilizzazione, il riciclo o la deposizione in discarica.

Nel definire gli obiettivi di una LCA, devono essere chiaramente descritti i seguenti elementi:1. l ’applicazione prevista;2. le motivazioni per effettuare lo studio;3. il tipo di pubblico a cui è destinato;4. se i risultati sono destinati ad essere usati per effettuare asserzioni

comparative destinate alla divulgazione al pubblico.

DEFINIZIONE SCOPI E OBIETTIVI

Il campo di applicazione dell’LCA deve specificare chiaramente le funzioni (caratteristiche di prestazione) del sistema allo studio.

Funzioni e unità funzionale:

L’unità funzionale deve essere coerente con l’obiettivo e il campo di applicazione dello studio. Uno degli scopi principali di un’unità funzionale è di fornire un riferimento al quale i dati in ingresso e in uscita sono normalizzati (in senso matematico). Pertanto l’unità funzionale deve essere chiaramente definita e misurabile.

Dopo aver scelto l’unità funzionale, deve essere definito il flusso di riferimento: esso è costituito dalla quantità di prodotti necessaria a soddisfare la funzione.

I confronti fra sistemi devono essere effettuati sulla base della medesima funzione, quantificati attraverso la medesima unità funzionale, nella forma dei loro flussi di riferimento. Se il confronto fra unità funzionali non tiene conto delle funzioni aggiuntive di ciascuno dei sistemi, queste omissioni devono essere giustificate e documentate.

• Definizione del campo di applicazione

• Unità funzionale

L’unità funzionale e il flusso di riferimento

Il confine del sistema determina i processi unitari che devono essere inclusi nella LCA.

La selezione del confine del sistema deve essere coerente con l’obiettivo dello studio. I criteri adottati nello stabilire il confine del sistema devono essere identificati e giustificati.

Si deve decidere quali processi unitari includere nello studio e il livello di dettaglio con cui tali processi devono essere studiati.

L’eliminazione di fasi del ciclo di vita, processi, elementi in ingresso o elementi in uscita è consentita solo se non modifica in modo significativo le conclusioni complessive dello studio.

Si deve anche decidere quali elementi in ingresso e elementi in uscita devono essere inclusi e infine indicare chiaramente il livello di dettaglio dell’LCA.

• Definizione del confine del sistema

I dati selezionati per la LCA dipendono dall’obiettivo e dal campo di applicazione dello studio. Questi dati possono essere raccolti incominciando dai siti di produzione associati ai processi unitari entro i confini del sistema, oppure ottenendoli e calcolandoli da altre fonti. In pratica, tutti i dati possono comprendere un misto di dati misurati, calcolati o stimati.

Gli elementi in ingresso possono includere, ma non limitarsi, all’uso di risorse minerali (ad esempio metalli da giacimenti o riciclaggio, servizi come il trasporto o l’approvvigionamento energetico e l’uso di materiali ausiliari quali lubrificanti o fertilizzanti).Nell’ambito delle emissioni nell’aria, possono essere separatamente identificati monossido di carbonio, biossido di carbonio, ossidi di zolfo, ossidi di azoto, ecc.Le emissioni nell’aria, nelle acque e nel suolo spesso rappresentano rilasci da sorgenti puntuali o diffuse, a valle dei dispositivi di controllo dell’inquinamento.

I parametri degli indicatori possono includere, senza limitarsi ad essi:•la domanda biochimica di ossigeno (BOD);•la domanda chimica di ossigeno (COD);•i composti alogenuri organici assorbibili (AOX);•il contenuto di alogenuri totali (TOX);•composti chimici organici volatili (VOC).Inoltre si possono raccogliere i dati che rappresentano rumore e vibrazioni, uso del terreno, radiazioni, odore e calore dei rifiuti.

• Tipi e sorgenti dei dati

• Qualità dei dati

I requisiti dei dati dovrebbero comprendere:

•copertura temporale: l’anzianità dei dati e la minima estensione di tempo rispetto ai quali i dati dovrebbero essere raccolti;•copertura geografica: la zona geografica nella quale dovrebbero essere raccolti i dati relativi ai processi unitari, per soddisfare l’obiettivo dello studio;•copertura tecnologica: tecnologia specifica o combinazione di tecnologie;•precisione: misura della variabilità dei valori dei dati per ciascuna categoria di dai espressi;•rappresentatività: valutazione qualitativa del grado con cui l’insieme dei dati riflette la popolazione realmente interessata;•riproducibilità: valutazione qualitativa del grado con cui le informazioni riguardo la metodologia e i valori dei dati permettono a un esecutore indipendente di riprodurre i risultati riportati nella relazione dello studio;•le fonti dei dati;•l’incertezza dell’informazione.

• Qualità dei dati

Negli studi comparativi, prima di interpretare i risultati, deve essere valutata l’equivalenza dei sistemi posti a confronto. I sistemi devono essere messi a confronto utilizzando la medesima unità funzionale e le considerazioni metodologiche equivalenti, quali la prestazione, i confini del sistema, la qualità dei dati, le procedure di allocazione, le modalità di decisione sulla valutazione degli elementi in ingresso e in uscita e sulla valutazione dell’impatto. Ogni differenza fra i sistemi relativa a questi parametri deve essere identificata e messa in evidenza.

Il campo di applicazione dello studio deve definire se sia necessario un riesame critico e, qualora lo sia, come condurlo. Deve inoltre stabilire il tipo di riesame critico necessario e chi dovrebbe eseguirlo.

• Confronto fra sistemi e Considerazioni sul riesame critico

Analisi dell’inventario del ciclo di vita (LCI)

LCI è la costruzione di un modello della realtà in grado di rappresentare nella maniera più fedele possibile tutti gli scambi tra i singoli processi appartenenti alla catena produttiva analizzata. L’obiettivo è fornire dati oggettivi su tutti i flussi elementari in ingresso ed in uscita dal sistema analizzato.

Lo scopo dell’LCI è quindi quello di compilare una tabella (LCI result) che indichi quante emissioni sono state rilasciate e quante risorse naturali sono state consumate durante l’intero ciclo di vita del prodotto in esame.

Per fare ciò bisogna innanzitutto individuare una catena di processi ed analizzare i flussi elementari in ingresso e in uscita.

Analisi dell’inventario del ciclo di vita (LCI)

LCI è la costruzione di un modello della realtà in grado di rappresentare nella maniera più fedele possibile tutti gli scambi tra i singoli processi appartenenti alla catena produttiva analizzata. L’obiettivo è fornire dati oggettivi su tutti i flussi elementari in ingresso ed in uscita dal sistema analizzato.

Questa fase prevede i seguenti passi:1.Diagramma di flusso, che identifica e visualizza le operazioni principali del processo e le loro relazioni;2.Schede di raccolta dati, tramite le quali, per ogni operazione unitaria, vengono indicati tutti gli input e gli output associati. I dati raccolti possono essere distinti in tre categorie: dati primari, provenienti da rilevamenti diretti, dati secondari, ricavati dalla letteratura (banche dati e altri studi), e infine dati terziari, definiti sulla base di stime e valori medi;3.Risultati, presentati secondo diverse categorie:• materie prime;• combustibili primari;• energia: produzione da combustibili, diretta, trasporti;• rifiuti solidi;• emissioni gassose;• emissioni liquide.

• Valutazione degli impatti

Essa ha lo scopo di evidenziare l’entità delle modificazioni ambientali che si generano a seguito dei rilasci nell’ambiente e del consumo di risorse provocati dall’attività produttiva in esame. Consiste nell’imputare i consumi e le emissioni a specifiche categorie di impatto riferibili ad effetti ambientali conosciuti e nel quantificare l’entità del contributo che il processo arreca agli effetti considerati.

La terza fase dell’LCA è quella di valutazione degli impatti (LCIA, Life Cycle Impact Assessment).

Per interpretazione del ciclo di vita si intende il processo che permette di capire la ragionevolezza del risultato finale di tutto l’impatto ambientale, trarre le conclusioni, spiegare le limitazioni dei risultati ottenuti, saper fornire delle raccomandazioni sulla base degli stessi risultati.

• Interpretazione

• Interpretazione

•categorie di dati dell'inventario, quali energia, emissioni, rifiuti, ecc.;•categorie di impatto, quali l'uso delle risorse, il potenziale di riscaldamento globale, ecc.;•contributi essenziali dalle fasi del ciclo di vita ai risultati dell'LCI o dell'LCIA quali i processi unitari individuali o i gruppi di processi quali il trasporto e la produzione di energia.

Determinazione della significatività di questi risultati. I fattori significativi possono essere:

• Interpretazione

-controllo di sensibilità: ha come obiettivo quello di valutare se i risultati finali siano stati influenzati dalle incertezze nei dati, dai metodi di allocazione o dal calcolo dei risultati degli indicatori di categoria, o da altri fattori;-controllo di coerenza: ha l'obiettivo di determinare se le ipotesi, i metodi e i dati siano coerenti con l'obiettivo e il campo di applicazione.

- controllo di completezza: garantisce che tutte le informazioni e i dati siano disponibili e completi;

L’ultimo atto di questo processo consiste nel redigere un rapporto conclusivo che racchiuda le conclusioni a cui si è giunti. I risultati ottenuti possono riguardare sia l’impatto globale, sia le singole categorie di danno o di impatto. In questo modo si può stabilire quale processo mostra il carico ambientale maggiore, in assoluto o con riferimento ad ogni singola categoria.

I risultati e le conclusioni della LCA devono essere comunicati in modo equo, completo e preciso al pubblico interessato. Risultati, dati, metodi, ipotesi e limitazioni devono essere trasparenti e devono essere presentati in modo sufficientemente dettagliato, tale da permettere al lettore di capire la complessità e le gradualità inerenti alla LCA. Il rapporto deve inoltre permettere di usare i risultati e l’interpretazione in modo coerente con gli obiettivi dello studio.Il processo di riesame critico deve assicurare che:

•i LCA siano coerenti con le norme ISO 14040 e 14044;•i metodi utilizzati per eseguire la LCA siano validi dal punto di vista scientifico e tecnico;•i dati utilizzati siano appropriati e ragionevoli in rapporto all’obiettivo dello studio;•le interpretazioni riflettano le limitazioni identificate e l’obiettivo dello studio;•l rapporto sullo studio sia trasparente e coerente.

• Comunicazione e riesame critico

• A questo punto si passa alle conclusioni di uno studio di LCA, queste devono rispondere fedelmente allo scopo dello studio ed anche portare a delle deduzioni che servano ad ottimizzare il potenziale ambientale di un’azienda o di una catena di produzione.

Le caratteristiche di affidabilità e riproducibilità dello studio sono legate alla verifica di alcuni requisiti di seguito elencati:• trasparenza: chiare esplicazioni dei limiti del sistema (funzionali, territoriali, spaziali), dei livelli di

analisi, dei metodi impiegati, delle assunzioni, della qualità dei dati, delle omissioni ed incompletezze nella raccolta, ecc;

• consistenza: gli inventari delle alternative da comparare dovrebbero essere compilati con riferimento agli stessi limiti temporali e spaziali ed agli stessi livelli di analisi;

• completezza: una LCA si può considerare completa quando tutti gli impatti ambientali rilevanti sono seguiti lungo tutto il ciclo di vita;

• comprensibilità: chiara esplicazione dell'intervallo di incertezza (anche in termini qualitativi) delle singole valutazioni;

• ripercorribilità: chiara esplicazione dei percorsi valutativi ed assenza di ridondanze nelle valutazioni.


Analisi aggiuntive di qualità dei dati:

Analisi di incertezza: è una procedura per determinare in che modo le incertezze nei dati e nelle ipotesi progrediscono nei calcoli e come incidono nell’affidabilità dei risultati.

Analisi di sensibilità: è una procedura per determinare in che modo le modifiche delle scelte metodologiche e dei dati incidono sui risultati . Ogni qualvolta l’analista si trova a dover scegliere tra diversi approcci possibili, dovrebbe essere condotta un’analisi di sensibilità. Tale analisi deve valutare se e come, cambiando le ipotesi iniziali, i risultati possono subire delle variazioni significative.


• inaccuratezza dei dati (data inaccuracy): essa concerne l'accuratezza con cui i dati empirici sono misurati. Le misurazioni possono essere affette da errori casuali o sistematici;

• mancanza di dati (data gap): in assenza d’informazioni specifiche, talune parti dell'analisi (fasi del ciclo di vita, processi, input, ecc.) sono omesse;

• scarsa rappresentatività dei dati (unrepresentative data): in assenza di dati specifici e dettagliati, ci si riferisce a dati che non sono strettamente rappresentativi del processo considerato poiché, ad esempio, si riferiscono a processi similari ovvero a contesti geografici e temporali differenti;

• incertezza del modello (model uncertainty): essa include le incertezze dovute alle semplificazioni introdotte nel calcolo quali la linearità o la non linearità del modello, l'aggregazione dei dati, i fattori di caratterizzazione utilizzati, ecc;

• incertezza dovuta alle scelte effettuate (uncertainty due to choices): spesso nell'analisi non esiste un modo univoco o "corretto" di procedere. Occorre dunque tener conto delle incertezze dovute alle scelte effettuate, quali le regole di allocazione, la scelta dell'unità funzionale, i confini del sistema, ecc;

• variabilità spaziale (spatial variability) e temporale (temporal variability): tutti i processi sono affetti da una naturale variabilità dovuta alla collocazione geografica e temporale. Tale variabilità può interessare sia la fase di inventario (dati non rappresentativi del contesto considerato) che la fase di impact assessment (come, ad esempio, nella scelta degli orizzonti temporali nel calcolo del GWP);

• variabilità tra fonti ed oggetti (variability between sources and objects): essa è legata alla variabilità tra fonti del sistema inventariato (ad esempio, la variabilità tra processi tecnologicamente analoghi) e l'oggetto che determina l'impatto (ad esempio la sensibilità degli organismi alle sostanze tossiche);

• incertezza epistemologica (epistemological uncertainty): incertezza causata dalla conoscenza approssimativa del sistema e della sua evoluzione. Ne sono affette tutte le analisi previsionali che si basano su previsioni future spesso indeterminate;

• incertezza dovuta ad errori (mistakes): gli errori sono sempre possibili e spesso non sono facilmente individuabili e gestibili;

• stima dell'incertezza (estimation of uncertainty): la stima delle precedenti fonti di incertezza è essa stessa affetta da incertezza.

Le principali cause d’incertezza:

VALUTAZIONE DEL DANNO AMBIENTALE Con i metodi di valutazione

INVENTARIOMATERIALI

PROCESSI

ENERGIA

EMISSIONI

1° Fase

VALUTAZIONE DI POSSIBILI MIGLIORAMENTI

CLASSIFICAZIONE CARATTERIZZAZIONE NORMALIZZAZIONE VALUTAZIONE

Queste fasi sono standardizzate da “SETAC” (Society of Environmental Toxicoly and Chemistry) e da “ISO” (International Standards Organitation) con la norma UNI EN ISO 14040 e 14044.

2° Fase

3° Fase

4° Fase

RISORSE

DEFINIZIONE SCOPI E OBIETTIVIDichiarazione degli Obiettivi

Definizione del Campo di Applicazione Definizione dell’Unita’ Funzionale

Definizione dei Confini del Sistema

LA METODOLOGIA LCA: SCHEMA FASI

STRUMENTI

Esistono numerosi software utili a compiere l’analisi dell’impatto ambientale associato al ciclo di vita di un prodotto o di un processo, ciascuno dei quali offre differenti caratteristiche, livelli di complessità e banche dati. La strumentazione software è in continua evoluzione, e nuovi prodotti si vanno rendendo disponibili con elevata frequenza.

Nome Creazione InformazioniEcoLab 1995

Software LCA di tipo generale; informazioni su http://www.port.se/ecolab/ Aggiornato da Nordic Port, Sweden GaBi n. d. Software incentrato sull’ottimizzazione ambientale dei processi e dei prodotti;

informazioni su http://www.gabi-software.com/ Aggiornato da PE Europe, Germany LCAiT 1992

Software LCA di tipo generale; informazioni su http://www.lcait.com/Sviluppato e aggiornato da CIT Ekologik, Sweden

SimaPro 1990 Software LCA di tipo generale, caratterizzato da database trasparente, possibilità di applicare diversi metodi di valutazione e inclusione di numerose banche dati europee e internazionali; informazioni su http://www.pre.nl/simapro/

Aggiornato da PRé Consultants, Netherlands

TEAM n.d.Software LCA specifico per il settore industriale; informazioni su http://www.ecobilan.com/uk_team.phpSviluppato e aggiornato da Ecobilan,

PriceWaterhouseCoopers, FranceTEAM for Building

1997Versione del software TEAM specifica per gli edifici; esamina le fasi di costruzione e uso; informazioni su http://www.ecobilan.com/uk_team.phpSviluppato e aggiornato da Ecobilan,

PriceWaterhouseCoopers, FranceWWLCAW 2001 Prototipo di software LCA gratuito ‘web-based’. Consente l’impiego di

documentazione nel formato ISO/TS 14048; informazioni su http://workshop.imi.chalmers.se/

Sviluppato da IMI presso Chalmers University of Technology, Sweden

ATHENA 2002 Esamina la strutture e l’involucro edilizio, includendo gli impatti prodotti di operazioni di manutenzione, sostituzione e riparazione; informazioni su: http://www.athenaSMI.ca

Sviluppato da Athena Sustainable Materials Institute, Ottawa, Canada

ENVEST n.d.Software ‘web based’ che consente di esplicitare gli impatti ambientali e i costi nel ciclo di vita; informazioni su: http://www.brek.co.uk/envest.htmlSviluppato da BRE – British Research

Establishment, UKBEAT n.d. Sistema costituito da un database e uno strumento per la costruzione di inventario

per il calcolo degli effetti ambientali potenziali di edifici e componenti edilizi; informazioni su: http://www.en.sbi.dk/

Sviluppato da SBI – Danish Bulding Research Institute

Sulle stesse fasi, standardizzate con la norma UNI EN ISO 14040 e 14044, è organizzato il codice di calcolo SimaPro 7.1 utilizzato per compiere l’analisi d’impatto ambientale

FasiNel codice di calcolo sono implementati databases da cui si possono richiamare materiali e processi:

nello studio condotto si è fatto riferimento alla

libreria ECOINVENT

Librerie

Metodi

STRUMENTI

Nel codice di calcolo sono implementati 16 metodi di

valutazione che si possono richiamare al momento di analizzare

i processi. Nello studio condotto sono stati usati tre metodi:

Eco-indicator 99

IPCC 2001

CED 2001

residenziale e terziario

LCA IN EDILIZIA

“La LCA è un’analisi ambientale che permette di valutare gli impatti associati al Ciclo di vita di un processo, un’attività o un PRODOTTO”

L’EDIFICIO

Consumi di energia:1) per la produzione dei

materiali e dei componenti per l’edilizia

2) per trasportare i materiali dalle industrie di produzione al luogo di costruzione

3) per l’edificazione vera e propria

4) nella fase operativa per riscaldamento, produzione d’acqua calda, ecc.

5) nel processo di demolizione dell’edificio

6) apporto positivo deriva dal riciclaggio di materiali e componenti

Settore coinvolto:

industriale

trasporti

industria delle costruzioni

industria delle costruzioni

industriale

Consumi energetici per settore di utilizzo finale,in Italia nel 2005

L’approccio LCA è completamente diverso da quello adottato dagli economisti per descrivere i processi industriali che, tradizionalmente, prevede la suddivisione dell’industria in settori (estrattivo, tessile, delle costruzioni, ecc.) L’approccio LCA è invece concentrato sull’analisi del soddisfacimento delle funzioni proprie di ogni settore e dunque, per definizione TRASVERSALE

VANTAGGI E APPLICAZIONI

Numerose sono le applicazioni del LCA in edilizia:1. metodo di base per la definizione dei criteri di assegnazione Dell’ecolabel a materiali edili;2. metodo di base per lo sviluppo di banche dati di materiali e componenti edilizi;3. supporto alla definizione di metodi di valutazione dell’ecocompatibilità di manufatti architettonici.

In fase di scelta progettuale dei materiali e componenti vanno evidenziate le interrelazioni del componente rispetto al sistema edificio e va valutato non solo il profilo ambientale del singolo componente, ma anche il comportamento ambientale del sistema edificio, prima di poter esprimere un giudizio sulla eco-compatibilità di un prodotto o di una soluzione tecnica. Ne deriva che non esistono materiali, componenti, tecniche costruttive eco - compatibili in senso assoluto ma l’eco-compatibilità dipende dalla specifica applicazione e dall’uso.

PRINCIPALI LIMITI1) Carattere prototipico del settore edilizio;

2) Complessità del processo edilizio accresciuta dalle interazioni tra manufatto e fattori esterni;

3) Quantità di operatori interessati nel ciclo di vita dell’edificio;

4) Difficoltà nel reperimento dati.

PRINCIPALI POTENZIALITÀ1) Trasparenza del metodo: è un metodo quantitativo, quindi oggettivo;

2) Carattere iterativo del processo;

3) Quantificazione e qualificazione del danno ambientale del manufatto;

4) Verifica del danno ambientale nelle diverse fasi del ciclo di vita del manufatto (costruzione-uso- manutenzione dismissione);

5) Comparazione tra soluzioni costruttive ed impiantistiche alternative – eco design

VANTAGGI E APPLICAZIONI

LIMITI E POTENZIALITÀ

Si è scelto un edificio residenziale di recente costruzione, realizzato con materiali e tecniche tradizionali come rappresentativo del panorama edilizio attuale per la sua tipologia.

Edificio residenziale monofamiliare

• Prospetto Sud - Progetto

• Prospetto Est - Progetto

• Pianta piano terra - Progetto

N

• Definizione degli Obiettivi e dei Confini del Sistema

• 1. Obiettivo dello studio

• 2. Campo di applicazione

• Definito dalla scheda di “Descrizione dell’organismo edilizio”

• 1.

• Evidenziare l’effettiva utilità dell’applicazione della metodologia LCA all’organismo edilizio

• 2.

• Fornire uno schema semplificato e un modello relativo per effettuare le valutazioni LCA

sull’organismo edilizio in fase di studio di fattibilità

Nome dell’edificio Villa Bracuto

Tipologia ediliziaAbitazione civile adibita a residenza di un unico nucleo familiare con

carattere continuativo

Luogo di costruzione Comune di Perugia, località Ponte Valleceppi

Anni di costruzione 2000-2002

Progettista Dott. Ing. Alessio Burini

Periodo di vita ipotizzato 50 anni

Stutture Struttura portante superficiale detta a trave rovescia, struttura di elevazione puntiforme

Piani Piano terra: 184 m2 riscaldati su 221 m2 calpestabili; Piano primo: 124 m2; piano secondo: 91 m2

Pareti perimetrali Realizzate in muratura a cassa vuota; paramenti realizzati in mattoni faccia-vista e intonaco

Infissi esterni Finestre in alluminio, sistemi di oscuramento in alluminio

Tetto Tetto a falda, isolamento termico: lana di vetro; Tetto piano calpestabile, isolamento termico: lastre di polistirene

Orientazione Sviluppo longitudinale dell’edificio lungo l’asse nord-sud. Il portico prospiciente la zona del soggiorno e le camere del piano primo

affacciano ad oriente.

Pavimenti Zona giorno: grès porcellanato e travertino; Zona notte: parquet

Riscaldamento Caldaia autonoma

Acqua Acquedotto municipale

Elettricità Rete elettrica nazionale

Fognatura Depuratore

• Definizione degli Obiettivi e dei Confini del Sistema • Descrizione dell’Organismo Edilizio




• 3. Unità funzionale


• 1.


• 2.



• Tutte le quantità si riferiscono all’intero edificio

• 4. Confini del sistema

• 1.

Stabilire le unità di processo da includere nello studio: sono quelle concepite dal

“Sistema di classificazione”adottato per l’edificio, (norma UNI 8590-1)

Classi di unità tecnologiche Unità tecnologiche Classi di elementi tecnici Sub-sistemi Componenti Sub-componenti Quantità U.di M.Struttura portante (3.1) Struttura di fondazione (3.1.1) 3.1.1.1. Strutture di fondazione dirette 3.1.1.1.2. Trave di fondazione Cls per getti 85 m3

(trave rovescia) Cls sottofondazioni 55 m3Armature e staffature 8630 kg

Strtutture di elevazione (3.1.2) 3.1.2.1. Strutture di elevazione verticali 3.1.2.1.1. Pilastri (colonne) Cls per getti 70,55 m3Armature e staffature 7605 kg

3.1.2.1.2. Setti strutturali vani scale Cls per getti 4,8 m3Armature e staffature 400 kg

3.1.2.1.3. Strutture di controvento Profilati d'acciaio 380 kg3.1.2.2. Strutture di elevazione orizzontali ed inclinate3.1.2.2.1. Travi Cls per getti 39,1 m3

Armature e staffature 5317 kg3.1.2.2.2. Solette (predalles) Cls per getti 1,15 m3

Armature e staffature 168 kgStrutture di contenimento (3.1.3) 3.1.3.1. Strutture di contenimento verticali Cls per getti 130 m3

Armature e staffature 10280 kg

Chiusura (3.2) Chiusura verticale (3.2.1) 3.2.1.1. Pareti perimetrali verticali 3.2.1.1.2. Tamponamenti verticali Strato di irrigidimento Mattoni pieni 5400 kgMattoni forati 25x25x20 96390 kgMattoni forati 25x25x10 49140 kgMalta di cemento 37460 kg

5000 kgStrato di isolamento termico e acusticoIsolanti di origine sintetica 554 kgStrato di finitura interna Intonaci 5365,5 kg

844 kg1547 kg

Rivestimenti ceramici 860 kg16,34 kg

3,4 kgBattiscopa lapidei 94,25 kg

74 kg10 kg

Battiscopa di legno 0,0261 m3Pitture 157,8 kg

Strato di finitura esterna Intonaci 1437 kg17527 kg

Battiscopa lapidei 51 kg773,5 kg

380 kgRivestimenti in laterizio 11370 kg

81864 kg1516 kg

10 kgPitture 309,3 kg

3.2.1.2. Infissi esterni verticali Finestra Vetri 873 kgTelai metallici 356 kgIsolamento termico 7,2 kgGuarnizioni cingivetro EPDM 5,2 kgAccessori - soglie travertino 2600 kg

850 kg222 kg

Sistemi di oscuramento-persiane 1120,50 kgVernici 8,4 kg

Porta Elementi di tamponamento opaco 132 kg (basculante garage e porta blindata)0,0396 m3Isolamento termico (porta blindata) 7,9 kgGuarnizioni (basculante garage) 0,7 kgAccessori - soglie travertino 1092 kg

476 kg63 kg

Vernici 6,3 kgPortafinestra Vetri 764 kg

Telai metallici 251 kgIsolamento termico 3,9 kgGuarnizioni cingivetro EPDM 2,3 kgAccessori - soglie travertino 1092 kg

476 kg63 kg

Sistemi di oscuramento-persiane 90,5 kg4,3 kg

UNI 8290-1:1981 +A122:1983 - CLASSIFICAZIONE DEL SISTEMA TECNOLOGICO

SIS

TE

MA

IN

VO

LU

CR

O

• Definizione degli Obiettivi e dei Confini del Sistema • Sistema di classificazione

CLASSI DI UNITÀ TECNOLOGICHE

Classificazione del sistema tecnologico

STRUTTURA PORTANTE

CHIUSURA

PARTIZIONE INTERNA

IMPIANTO DI FORNITURA SERVIZI

Struttura di fondazioneStruttura di elevazione Struttura di contenimento

Impianto di smaltimento liquidiImpianto idrosanitarioImpianto elettricoImpianto di climatizzazione

Chiusura verticaleChiusura orizzontale inferioreChiusura superiore

Partizione interna:- orizzontale- verticale- inclinata

L’edificio è stato scomposto secondo la norma UNI 8290

UNITÀ TECNOLOGICHE

FASE 1: DEFINIZIONE DEI CONFINI DEL SISTEMA

N

0 1 5 m

ELEMENTO TECNICO: PARETI PERIMETRALI VERTICALI 3.2.1.1.

FISR GENIUS LOCI - U.O. SAPIENZA

LINEA 3: APPLICAZIONE E VERIFICA DELLE PROCEDUREAttivita' 2: Progettazione di interventi pilota

UNITA' TECNOLOGICA: CHIUSURA VERTICALE 3.2.1 Piano terreno

148,61 MC

UNITA' TECNOLOGICA: PARTIZIONE INTERNA VERTICALE

ELEMENTO TECNICO: PARETI VERTICALE 3.2.1.1.

SUB-SISTEMA: TAMPONAMENTO VERTICALE 3.2.1.1.2.

PROGETTO PILOTA: EDIFICIO SITO IN PERUGIA - PONTEVALLECEPPI Analisi d'inventario del sistema edificio secondo la classificazione tecnologica della UNI 8290

Piano terreno

16,06 MC

• 2.

• Definire le fasi del ciclo di vita da includere nello studio

• 1.








• 1.


• 2.





• 1.



• Collocazione • del materiale

• Produzione

• Posa in opera

• Materie prime • Materiale riciclato

• Trasporto

• Lavorazione: • produzione materiali

• Trasporto

• Assemblaggio • (consumi elettrici)

• Sostituzione • del materiale • danneggiato

• Scavo

• Fase operativa • Riscaldamento

• Produzione acqua calda• Consumi di gas

• Consumi elettrici

• Usi cucina

• Dismissione• Demolizione

• Trasporto

• Riciclo • Riutilizzo• Discarica

• Definizione degli Obiettivi e dei Confini del Sistema • Fasi del ciclo di vita

• 2.

• Definire le fasi del ciclo di vita da includere nello studio

• 1.








• 1.


• 2.





• 5. Requisiti di qualità dei dati

• dati disponibili da computo metrico estimativo

• dall’elenco voci allegato al computo

• dagli elaborati grafici di progetto

• informazioni reperite in letteratura

• Analisi dell’Inventario

L’INVENTARIO PER LA FASE DI COSTRUZIONE: È la fase dell’LCA più delicata e dispendiosa in termini di tempo. E’ la parte contabile di raccolta ed elaborazione dati.

Adeguare la suddetta classificazione ai dati disponibili da computo metrico estimativo, dagli elaborati grafici di progetto, utilizzando se necessario, informazioni reperite in letteratura

• 1° Fase

• il solaio in latero-cemento di cui si conosce la superficie complessiva è stato suddiviso tra i sub-sistemi previsti dalla classificazione sulla base degli elaborati grafici del progetto strutturale

• COMPUTO METRICO ESTIMATIVO

N. Art. Descrizione Quantità Unità di

Ord. Elenco Voci misura

27 3.12 SOLAIO IN LATERO-CEMENTO 720 m2

• Esempio

3.2.2.1.2 Solaio su spazio areato (20+4) 221 m2

3.2.3.1.1 Solaio su portico (16+4) 74,16 m2

3.2.3.1.2 Solaio a "sbalzo" (terrazzo) 5,2 m2

3.2.4.1.1 Coperture inclinate: Solaio in latero-cemento 79 m2

3.2.4.1.2 Coperture piane calpestabili: Solaio in latero-cemento 51,86 m2

3.3.2.1.1 Solai su ambienti riscaldati 200,5 m2

3.3.2.1.2 Solai su ambienti non riscaldati 25,3 m2

• 1°Approssimazione: Adattare le

quantità note da computo al dettaglio

richiesto dalla classificazione

• CLASSIFICAZIONE

• 2° Fase• L’edificio è un sistema complesso costituito da un numero consistente di componenti e

materiali diversi ognuno dei quali necessita di un proprio LCA. Per realizzare la scomposizione dell’edificio è stato necessario creare una corrispondenza tra i materiali impiegati per realizzare l’edificio e quelli della libreria Ecoinvent, implementata nel codice di calcolo.

• Limiti del database Ecoinvent

• È una banca dati olandese, quindi non è pensata per materiali prodotti in Italia

• Non è pensata in modo specifico per materiali edili

• Mancano componenti di uso comune in edilizia, risultanti dall’assemblaggio di più materiali (come per esempio: la membrana impermeabilizzante, le porte, i radiatori, il parquet, il portoncino blindato, ecc.)

• l’operazione di analisi d’inventario diventa molto gravosa per il valutatore

• Si auspica la realizzazione di una banca dati italiana, che sia:

• -riferita a materiali e processi produttivi italiani;

• -accessibile: i valutatori possono disporre dell’analisi del ciclo di vita per alcuni prodotti, nella forma in cui sono disponibili in commercio e sono elencati nel computo metrico magari potendo scegliere tra più modelli alternativi diminuisce così il margine di arbitrarietà delle ipotesi introdotte da chi esegue la valutazione e il livello di dettaglio a vantaggio di uniformità che significa anche confrontabilità.


• Esempio

• In mancanza di un banca dati italiana, in attesa che questa venga realizzata, per facilitare gli studi che seguiranno, si propongono in questo lavoro delle ipotesi di scomposizione dei componenti forniti dal computo metrico estimativo nei materiali costituenti a cui si possono far corrispondere quelli presenti nella libreria Ecoinvent

Per introdurre il solaio in latero-cemento nell’analisi del ciclo di vita condotta con il codice di calcolo SimaPro, si dispone dalla libreria Ecoinvent dei materiali calcestruzzo, laterizio e acciaio. Grazie ad informazioni reperite in letteratura si è provveduto a scomporre questo elemento nei materiali di cui è costituito

Tipologia di solaio:Solaio misto semi-prefabbricato a travetti tralicciati e blocchi in laterizio: è costituito da travetti compositi in laterizio, acciaio e calcestruzzo posti ad una certa distanza chiamata interasse, tra i quali si dispongono gli elementi in laterizio, con funzione di alleggerimento ("pignatte"); al di sopra delle travi e delle pignatte si realizza infine una soletta di calcestruzzo armata.

H L S Volume Densità Pesocm cm cm m3 kg/m3 kg

Calcestruzzo 2,5 9 100 0,00225 2380 5,355Laterizio 20 1,5 100 0,003 1800 5,4

f=5 f=7 S Volume Densità Pesocm m3 kg/m3 kg

Ferri longitudinali 2 1 100 0,0000775 7800 0,6045Staffe L=400 10 0,0000785 7800 0,6123Totale acciaio 1,22

• 2°Approssimazione: Scomporre un componente nei materiali di cui è costituito in base a dati reperiti in

letteratura


• 2° Fase

Solaio in latero - cemento Cls (kg) Laterizio(kg)

Acciaio(kg)

Superficie : 1 m2 Travetti 10,71 10,8 2,44

Pignatte 73

Rete elettrosaldata 2,042

Getto di completamento 180,88

h = 20 cm H = 24 cm Armatura 1,52

s = 4 cm I = 50 cm Totale 191,59 84 6

Pignatte S (cm) L (cm) H (cm)Massa superficiale

Kg/m2

20 25 38 73

Getto di completamento

Altezza solaiocm

Interasse nervaturecm

Volume calcestruzzo in operam3/m2

DensitàKg/m3

Pesokg

20+4 50 0,076 1800 180,88

Rete elettrosaldata1 m2

Maglia f (mm) L barra (m) N° barre Volume m3 Densitàkg/m3

Pesokg

15x15 5 1 13,3 0,0002618 7800 2,042


Cls (kg) Laterizio(kg)

Acciaio(kg)

• 3° Fase• Attribuzione dei materiali utilizzati a quelli contenuti nel database Ecoinvent, la scelta è

stata condotta con il criterio di massima corrispondenza tra le caratteristiche del materiale descritte nell’elenco voci del computo metrico estimativo e quelle riportate nelle schede tecniche del prodotto tratta dall’inventario Ecoinvent

Concrete, normal, at plant/CH U (kg) Brick, at plant/RER U (kg)

Reinforcing steel, at plant/RER U(kg)

• 3°Approssimazione: Far corrispondere i materiali

realmente utilizzati a quelli della libreria

Ecoinvent

• Sostanzialmente, nell’analisi d’inventario si è provveduto a descrivere tutte le operazioni compiute per effettuare la scomposizione dell’edificio sulla base delle indicazioni fornite dalla norma UNI 8290. Di seguito per ogni sub-sistema si realizzano “tavole” che riportano anche componenti e sub-componenti; questi a loro volta sono descritti nelle “tabelle” con le informazioni necessarie per l’attribuzione al materiale scelto dal database ecoinvent “schede tecniche”

• Tabella • Scheda tecnica

• Elaborati prodotti nell’Analisi d’Inventario

• Tavola


• Esempio

Classi di unità tecnologiche 3.2. ChiusuraUnità tecnologiche 3.2.2. Chiusura orizzontale inferioreClassi di elementi tecnici 3.2.2.1. Solai a terraSub-sistemiComponenti Solaio in latero-cementoSub-componenti Materiali Quantità U.m. L.s.Laterizio Brick 18564 kg 1Cls per getti Concrete, normal, at plant/CH U 17,79 m3

1Armature e staffature Reinforcing steel 1326 kg 1Componenti Massetto di sottofondoSub-componenti Materiali Quantità U.m. L.s.Sottofondo (10 cm) Cement cast plaster floor at plant/CH U 58520 kg 1Componenti Strato di impermeabilizzazioneSub-componenti Materiali Quantità U.m. L.s.Impermeabilizzanti Bitumen, at refinery 946 kg 1(membrana impermeabilizzante) Polyethylene, HDPE, granulate 143 kg 1Componenti Strato di isolamento termicoSub-componenti Materiali Quantità U.m. L.s.Polimeri espansi Polystyrene foam slab 265 kg 1Componenti PavimentazioneSub-componenti Materiali Quantità U.m. L.s.Rivestimenti ceramici Ceramic tiles, at regional storage/CH U 232 kg 1

Stucco, at plant/CH U 4,35 kg 1Water, completely softened 0,9 kg 1

Rivestimenti lapidei Limestone, at mine/CH U 12480 kg 1Cement mortar, at plant/CH U 5440 kg 1Water, completely softened 725 kg 1Portland cement, strenght class Z 42,5, at plant/CH UWater, completely softened 33 kg 1

Componenti Strato di drenaggioSub-componenti Materiali Quantità U.m. L.s.Materiali drenanti Gravel, round, at mine/CH U 246500 kg 1

1

3.2.2.1.2. Solaio su spazio areato (20+ 4)

158,4 kg

• Analisi dell’Inventario • Elaborati: Tavole

• Il fattore di life span indica il numero di sostituzioni del materiale nell’arco della vita dell’edificio

• Analisi dell’Inventario • Elaborati: Tabelle e Schede Tecniche

Polistirene espanso Superficie Spessore Volume Densità Peso

m2 m m3 kg/m3 kg

221 0,04 8,84 30 265

Name polystyrene foam slab, at plantLocation RERInfrastructure Process 0Unit kgData Set Version 1.01Included Processes Includes production and thermoforming of EPSAmount 1Local Name Faserplatte hart, ab WerkSynonyms Polystyrolplatte expandiert, ab WerkGeneral Comment to reference function Combination of material and processing module.

EPS foam slab has a density of 30 kg/m3 and a thermal conductivity of 0,035-0,04 W/mK.

Start Date 2003End Date 2003Data Valid For Entire Period 1Geography textTechnology text European average EPS production; thermoforming

from 2 Factories in Switzerland

Production Volume unknownSampling Procedure noneUncertainty Adjustments none

• Produzione e sostituzione materiali

• Trasporto

• Edificazione

• Scavo

• Assemblaggio

• Si è ipotizzata una distanza media dall’azienda al cantiere di 30 km da percorrere con un camion alimentato diesel (consumi) con portata di 16 t

• - Consumi di energia per l’escavatore- Impatto dovuto alla occupazione del

suolo - Impatto dovuto alla trasformazione del

suolo

• Consumi elettrici stimati come l’1,8% della “energia totale incorporata”

• L’inventario per la Fase di Produzione e Posa in Opera

• I “processi” creati per ogni materiale comprendono l’estrazione della materia prima, i trasposto al sito di produzione e la produzione-lavorazione

• L’inventario per la Fase di Utilizzo

• Consumi di gas

• Consumi elettrici

• Riscaldamento

• Acqua calda

• Usi cucina

• Stimati con l’ausilio del codice di calcolo HVAC – CAD (Norma UNI EN 832)

• Stimati con l’ausilio del codice di calcolo HVAC - CAD

• Stima da dati ENEA: “Rapporto Energia e Ambiente”, 2006.

• Scelta del materiale dal database Ecoinvent: • “HEAT, NATURAL GAS, AT BOILER MODULATING<100KW/RER U”

• Scelta del materiale dal database Ecoinvent: • “ELECTRICITY, LOW VOLTAGE, PRODUCTION IT, AT GRID/IT U”

• Dati ISTAT per l’Umbria nel 2005

• Illuminazione e Funzionamento elettrodomestici

• è una scelta che si opera per i materiali che non possono essere riciclati per mancanza di qualità (materiali mescolati e inseparabili), mancanza di tempo o di spazio per il disassemblaggio o per assenza di mercato per il prodotto riciclato.

• L’inventario per la Fase di Smaltimento: Alternative per lo smaltimento dei materiali da costruzione

• si applica se il materiale è mischiato ad altri in maniera tale da non poter essere diviso sul posto, viene quindi trasportato presso un impianto in cui verrà separato e poi trasferito al riciclaggio se idoneo o altrimenti verrà mandato in discarica. Al materiale mandato in discarica viene assegnato un valore negativo; si è ipotizzata questa modalità di riciclaggio per il cemento armato.

• Il materiale viene separato dagli altri direttamente presso l’edificio in corso di demolizione e l’energia consumata è soltanto quella necessaria per lo smantellamento dei componenti, mentre l’energia spesa per il trasporto del materiale a sito in cui avviene il riciclaggio è a carico di chi utilizza il materiale riciclato, non del primo utente; si è previsto il riciclaggio di vetro, acciaio e alluminio.

• Riciclaggio parziale previa selezione e separazione dei materiali idonei

• Riciclaggio diretto

• Deposizione in discarica senza riciclaggio

• Analisi dei risultati:• Struttura dello studio

• 1. Costruzione

• 4. Intero ciclo di vita

• 3. Dismissione

• IPCC 2001

• CED 2001

• Eco-indicator 99

• IPCC 2001

• CED 2001

• 2. Utilizzo

• 1.1 Produzione materiali

• Analisi dei risultati:• Metodi di valutazione

• IPCC 2001 • Prevede la classificazione delle diverse emissioni in base al loro effetto sul riscaldamento globale e il raggruppamento delle differenti emissioni nella categoria d’impatto - cambiamenti di climatici

• Fattori di CARATTERIZZAZIONE: Potenziale di riscaldamento globale (GWP) per ciascun gas ad effetto serra, pubblicati dall’IPCC.

• ( kg di CO2 equivalenti/kg di gas)

•C

ateg

ory

• Orizzonti temporali:Il tempo medio per il quale un certo gas rimane in atmosfera, ovvero la persistenza

• Per valutare il contributo all’effetto serra dei differenti gas, bisogna prendere in considerazione tre parametri:

• La loro concentrazione in atmosfera;• Il forcing radiattivo di ciascun gas,

ovvero la diversa capacità di intrappolare l’energia che va dalla Terra verso lo spazio;

• Il tempo medio per il quale un certo gas rimane in atmosfera, ovvero la persistenza (ovviamente se un gas serra rimane in atmosfera per poco tempo avrà un effetto minore di un gas serra che rimane in atmosfera molto a lungo).


• CED 2001

Categorie Subcategorie Comprende

Energia non rinnovabile

fonti fossilicarbone, lignite, petrolio,gas

naturale, torba

nucleare uranio

Energia rinnovabile

biomasselegno, scarti dei cibi, biomasse dall’agricoltura come la paglia

vento, sole, geotermiaenergia eolica, solare (termico e

fotovoltaico), geotermia poco profonda (100-300 m)

acqua energia idroelettrica

• L’energia utilizzata durante il ciclo di vita di un bene o di un servizio è determinata con il metodo Cumulative Energy Demand. Unità di misura: MJ-equivalenti

• Vantaggi • È un metodo molto intuitivo e di facile

comprensione anche per coloro che pur non essendo addetti ai lavori devono prendere delle decisioni volte al risparmio dei consumi energetici.

• Svantaggi • L’utilizzo dell’energia non fornisce un quadro

completo degli impatti ambientali di una merce. Per esempio l’eutrofizzazione dovuta alla produzione animale intensiva è uno dei problemi che non possono essere valutati attraverso l’analisi dei consumi energetici.

• Fornisce l’energia consumata per ogni categoria. Sommando tali valori si ottiene il valore complessivo di energia primaria consumata

• L’energia primaria è l'energia nella forma in cui è disponibile in natura, ad esempio il petrolio greggio. Dall'energia primaria attraverso un processo di trasformazione si ottiene la cosiddetta "energia finale". Così, ad esempio, nelle raffinerie dal petrolio greggio si ricava il gasolio.

• Gran parte dell’inventario è dedicato ai materiali da costruzione • a causa della complessità della raccolta dei dati e per il grande

numero di materiali diversi presi in considerazione. Merita una particolare attenzione la valutazione dei consumi energetici e dell’impatto ambientale che hanno i materiali inventariati per capire quali sono ad avere un peso maggiore nell’ambito dell’impatto globale dell’edificio e delle unità tecnologiche in cui è stato scomposto.

• Analisi dei risultati:• Risultato dell’analisi d’inventario del ciclo di (LCI) relativa alla fase di costruzione

Pietre Artificiali

45,29%

Prodotti Ceramici

18,93%

Metalli Ferrosi

14,47%

Fibre - Isolanti

1,03%

Materiali Vetrosi

0,61%

Materiali da estrazione non ferrosi

0,29%

Pietre Naturali

0,02%

Altro

1,95%

Liquidi

0,002%

Materie plastiche termoplastiche

1,92%

Leganti

1,94%

Prodotti Vernicianti

2,28%Metalli non Ferrosi

13,22%

• Percentuali delle emissioni di gas serra per la produzione dei materiali (IPCC)

Pietre Artificiali

62,13%


16,92%

Liquidi

0,71%

Leganti

0,40%


0,24%

Metalli non Ferrosi

0,21%

Legno

0,16%


0,16%

Materiali Vetrosi

0,15%

Fibre - Isolanti

0,12%

Altro

2,16%

Pietre Naturali

1,23%

Metalli Ferrosi

1,80%

Prodotti Ceramici

15,76%

Prodotti Ceramici

24,44%

Pietre Artificiali

22,26%

Metalli non Ferrosi

17,87%

Metalli Ferrosi

17,45%

Materiali Vetrosi

1,04%

Leganti

0,72%


0,58%

Pietre Naturali

0,03%

Liquidi

0,00%

Altro

2,39%

Legno

2,04%

Fibre - Isolanti

2,64%


4,24%


6,66%

• Percentuali di energia primaria (CED) utilizzata per produrre i materiali appartenenti alle famiglie previste dalla suddetta

classificazione

• Percentuale in peso dei materiali utilizzati nella fase di costruzione e

ristrutturazione

Risultati

Peso CED GWP 100a

kg MJ-Eq kg CO2-Eq

2253018 4886059 377983

• PESO • CONSUMI

• EMISSIONI

• I risultati:• 1° fase: Collocazione del materiale - Metodo CED

• inferiore

• esterna

• liquidi

• vert

• nimento

• orizz

• CATEGORIE DI IMPATTO

VALUTATE PER OGNI

SOTTOFASE

• Chiusura verticale 31,3%

• Chiusura superiore 11,4%

• Struttura di elevazione

• 8,29%

• Dall’analisi dei risultati della caratterizzazione si osserva che i consumi totali ammontano a 390.000 MJ - eq dovuti:

• • per il 31,3% alla Chiusura verticale (alluminio e mattoni)

• • per il 11,4% alla Chiusura superiore (bitume e lana di vetro)

• • per il 8,29% alla Struttura di elevazione

• per il 7,27% alla struttura di contenimento

• Per tutte le sottofasi è preponderante il consumo di risorse fossili

• I risultati:• 1° fase: Collocazione del materiale - Metodo IPCC

• CONTRIBUTO DELLE SOTTOFASI AL RISCALDAMENTO GLOBALE

• Chiusura • verticale 29,9%

• Chiusura • verticale 28,1%

• Struttura di elevazione 11,4%

• Dall’analisi della caratterizzazione si osserva che la quantità di gas serra immessi nell’ambiente ammonta a 434000 kg CO2-eq

• e che l’impatto è dovuto:• • per il 28,1% alla Chiusura

verticale • • per l’11,4% alla Struttura di

elevazione • per l’11,1% alla struttura di

contenimento• Emissioni maggiori per le

sottofasi in cui prevale alluminio (chiusura verticale) e calcestruzzo.

• Struttura di contenimento 11,1%

• 1 kg di SOSTANZA EMESSA

• fattori di NORMALIZZAZIONE• Rendono adimensionali i valori delle categorie

• fattori di VALUTAZIONE• Importanza relativa delle categorie di danno

• fattori di CARATTERIZZAZIONE

SOSTANZE CANCEROGENE MALATTIE RESPIRATORIE (SOST. ORG.) MALATTIE RESPIRATORIE (SOST. INORG.) CAMBIAMENTI CLIMATICI IMPOVERIMENTO DELLO STRATO DI OZONO RADIAZIONI IONIZZANTI

• Salute Umana:• (DALY: Disability

• Adjusted Life Years)

ACIDIFICAZIONE/EUTROFIZZAZIONE ECOTOSSICITA’ USO DEL TERRITORIO

• Qualità• dell’ecosistema:• (PDF*m2*anno: Potentially

• Disappeared Fraction)

• 64 (salute umana)

• 333.33 (salute umana)

• 0,004529 Pt/kg

• 2,1E-7daly/kg

• 1 kg CO2

MINERALI COMBUSTIBILI FOSSILI

• Impoverimento• di risorse :

• (MJ Surplus)

• le categorie di danno e di impatto




• In order to evaluate the Eco-indicator score, three steps are needed:• STEP 1: Inventory of all relevant emission, resource extraction and land-use in all process that form the

life cycle o a product;• STEP 2: Calculation of the damages caused to Human Health, Ecosystem Quality and Resources;• STEP 3: Weighting of these three damage category.

About

LCA

LCA of an axial

fan

Input

data require

ment

• Eco-indicator 99 - Detailed representation of the damage model

• In order to evaluate the Eco-indicator score, three steps are needed:•STEP 1: Inventory of all relevant emission, resource extraction and land-use in all process that form the life cycle o a product;•STEP 2: Calculation of the damages these flows cause to Human Health, Ecosystem Quality and Resources;•STEP 3: Weighting of these three damage category.

• In the Individualist perspective, Human Health is by far the most important category. Carcinogenic substances however play virtually no role. The individualist would only include those substances for which the carcinogenic effect is fully proven (IARC class 1). The Individualists would also not accept (based on experience) that there is a danger fossil fuels can be depleted. This category is left out. For this reason Minerals become quite important.

• Eco-indicator 99 - Weighting

• To create a weighting set, 365 questionnaires were sent out to a Swiss LCA interest group. The panel members were asked to rank and weigh the three damage categories as well as a number of questions regarding attitude and perspective on society. On the basis of this information some of the respondents could be distinguished as using a perspective that fits within one of the three archetypes.

• Used in the project

• In the default Hierarchist perspective contribution of Human Health and Ecosystem Quality is 40% each. Respiratory effects and greenhouse effects dominate Human Health damages. Land use dominates Ecosystem Quality; Resources is dominated by fossil fuels.

• In the Egalitarian perspective, Ecosystem Health contributes 50% to the overall result. The relative contributions within the damage categories are about the same as in the Hierarchist perspective, except for carcinogenic substances. A Hierarchist would consider a substance as carcinogenic if sufficient scientific proof of a probable or possible carcinogenic effect is available (IARC class 3 and up).

• inferiore

• esterna

• liquidi

• vert

• nimento

• CATEGORIE DI DANNO VALUTATE PER OGNI

SOTTOFASE

• Chiusura verticale 25%

• Chiusura superiore 10,6% • Trasporti dalle aziende

al cantiere 8,87%

• orizz

• I risultati:• 1° fase: Collocazione del materiale - Metodo Eco-indicator

• Dall’analisi dei risultati della valutazione si nota che: Il danno totale vale 32,9 KPt dovuti:

• • per il 25,1% alla Chiusura verticale

• • per il 10,6% alla Chiusura superiore

• • per l’8,87% ai Trasporti dall’azienda al cantiere

• • per il 7,69% alla Struttura di elevazione

• Scavo

6,25%


• Dall’analisi dei risultati della caratterizzazione si nota che il danno maggiore è causato nell’ordine alle categorie:

• 55,4%“Risorse”: Il danno maggiore è causato dalla chiusura verticale. • 30,5%“Salute Umana”: Anche qui il danno maggiore è causato dalla

chiusura verticale. • 14,2% “Qualità dell’ecosistema”: Il danno maggiore è causato dallo

scavo, in questa sottofase è compresa l’occupazione del suolo per scopi diversi da quello agricolo;

• Chiusura verticale 30%

• Scavo 42,6%

• Chiusura verticale 22,7%

• CONTRIBUTO DELLE

SOTTOFASI ALLE

CATEGORIE DI DANNO

• strutture di contenimento

• 6,51%

• tampona-

• menti verticali

• 6,97%

• scavo• 6,25%

• chiusura verticale

• 25,1 %

• chiusura superiore

• 10,6 %

• chiusura orizzontale inferiore

• 4,08 %

• solaio• 0,296

%

• strutture di contenimento verticale

• 3,83 %

• infissi• 8,47 %

• Fase del ciclo di vita

• Sottofasi: Unità tecnologiche

• Classi di elementi tecnici

• Materiali

• Flussi di materia ed energia


• NETWORK, CONTRIBUTO (%) DI ALCUNE SOTTOFASI ALL’IMPATTO TOTALE

• I risultati:• Fase operativa: Metodo Eco-indicator

• CATEGORIE DI DANNO VALUTATE PER OGNI SOTTOFASE

• Dall’analisi dei risultati della valutazione si nota che: Il danno annuo totale vale 1,99 KPt dovuti:

• • per il 68% al gas per il riscaldamento • • per il 15,9% ai consumi elettrici • • per il 13,7% per la produzione di acqua calda sanitaria• • per il 2,31% per usi cucina• Il danno maggiore è quello dell’impoverimento delle

risorse fossili (89,4%)

• I risultati:• Fase di dismissione: Metodo Eco-indicator

• CATEGORIE DI IMPATTO VALUTATE PER OGNI SOTTOFASE

• Dall’analisi dei risultati della valutazione si nota che: Il danno totale vale 1,61 KPt dovuti al bilancio tra impatto causato dalla demolizione e quello evitato grazie al riciclaggio dei materiali. Le sottofasi la cui demolizione produce un impatto maggiore sono:

• • Dem. Struttura di contenimento• Dem. Fondazione• Dem. Chiusura orizzontale inferiore• Il massimo apporto all’impatto evitato è fornito dalla

demolizione della Chiusura Verticale

• inferiore

• inclinata

• liquidi

• vert

• orizz

• Dismissione Struttura di

Contenimento

• Dismissione Fondazione

• Dismissione Chiusura Verticale

• I risultati:• Ciclo di vita completo: Metodo Eco-indicator

• CATEGORIE DI DANNO VALUTATE PER OGNI FASE DEL CICLO DI VITA

• Fase di esercizio 74,2%

• Dall’analisi dei risultati della valutazione si nota che: Il danno totale vale 2,68 KPt all’anno, per 50 anni che sono gli anni di vita ipotizzati per l’edificio.

• • Il massimo danno è dovuto all’impoverimento delle risorse

• Costruzione 24,6%

• Dismissione 1,2%

Modifiche apportate dall’introduzione di principi di edilizia bioclimatica

Prospetto Sud - Progetto

Prospetto Sud - Modificato

OTTIMIZZAZIONIEdificio monofamiliare

-8,8% -9,1% -10,5%

Stato attuale Modifica I Modifica II Modifica III

Isolante su coperture inclinate:

Materiale Lana di vetro Neopor 100K® Neopor 100K®

Muovendo dalla Modifica II si valuta l'inserimento di una serra solare

Spessore 6 cm 12 cm 15 cm

Isolante Tamponamenti verticali:

Materiale Lana di vetro Neopor 100K® Neopor 100K®


Isolante Coperture piane calpestabili:

Materiale Polistirene estruso Neopor 100K® Neopor 100K®


Pacchetto murario tamponamenti verticali:

Materiale Forati in laterizio Gasbeton® Gasbeton®Dimensioni 25x25x20 25x25x20 25x25x20Dimensioni 25x25x10 – 25x25x12

Fase di edificazione: - Variazione nei quantitativi di materiali edili trasportati dall’azienda produttrice al sito di edificazione;

- Variazione del dispendio energetico per l’assemblaggio.

Fase operativa:Variazione dei consumi di gas naturale per il riscaldamento:

17% 18% 19%Fase di Dismissione: Variazione della quantità di materiale edile smaltito a fine vita.

29000

29500

30000

30500

31000

31500

32000

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

Stato attuale Modifica I Modifica II Modifica II Serra

Pt

Pt

Esercizio/anno

Dismissione

LCA/anno

Chiusura verticale

Chiusura superiore

Trasporti dall'azienda diproduzione al sito diedificazione

Consumi elettrici in fase dicostruzione

COSTRUZIONE assesecondario (dx)

Dal confronto tra le modifiche apportate all’edificio si osserva come sia possibile quantificare i tempi necessari affinché la riduzione dei consumi in fase di esercizio compensi l’incremento dell’impatto ambientale relativo alla fase di produzione dei materiali. Energy Pay-back time:

Fase di produzione e posa in opera Fase di esercizio

OTTIMIZZAZIONI

Stato attuale

Modifica I -2,8%Modifica II -1,9%

Modifica III +6,3%

Stato attuale

Modifica I -11,5%

Modifica II -12,1%

Modifica III -13,4%

annoinnref

refinnE PEPE

GERGERPT

=

Emission Pay-back Time PTEM,i

Tale parametro rappresenta il tempo di utilizzo di un sistema innovativo affinché gli impatti evitati (rispetto a quelli che avrebbe prodotto un sistema convenzionale) eguaglino gli impatti connessi alla produzione del sistema innovativo stesso. La formula che descrive questo indicatore è:

yeariinniref

irefiinniEM EMEM

GEMGEMPT

,,

,,,

=

•GERinn = energia primaria consumata per la produzione e l’installazione delle soluzioni innovative in seno alla struttura [MJ];•GERref = energia primaria consumata per la produzione e l’installazione delle soluzioni convenzionale nel sistema assunto a riferimento [MJ];•PEref,anno = consumo annuo di energia primaria del sistema di riferimento [MJ];•PEinn,anno = consumo annuo di energia primaria del sistema innovativo [MJ].

COME INDIVIDUARE IL MATERIALE A MINOR IMPATTO

Un possibile uso degli indicatori ambientali sintetici, come l’energia incorporata, può essere quello di confrontare prodotti o materiali alternativi, al fine di scegliere il meno impattante, oppure materiali dello stesso comparto materico avvalendosi ad esempio di dati tratti da EPD.

I valori in letteratura sull’energia incorporata dei materiali sono unitari, ossia espressi in relazione al peso (MJ/kg) o al volume (MJ/m3), e quindi in relazione alla massa dei materiali. In prima battuta si potrebbe essere tentati di avvalersi direttamente di questi dati, per selezionare i materiali a minore energia incorporata: basandosi su questi valori si individua per esempio che il polistirene espanso (EPS) sia un materiale ad elevata energia incorporata (100 MJ/kg) mentre la fibra di legno mineralizzata sia un materiale a bassa energia incorporata (100 MJ/kg) .

Tabella degli impatti dei materiali isolanti e dell’energia incorporata a parità di peso (MJ/kg)

I diversi impatti sono valutati da un punto di vista qualitativo; ogni impatto viene evidenziato da un pallino la cui grandezza è proporzione al all’entità dell’impatto stesso ed è vista in relazione all’impatto degli altri materiali

origine vegetalestruttura fibrosa

fibra di legno 17,00fibra di legno mineralizzata (cemento Portland) 5,40fibra di legno mineralizzata (magnesite) 2,00fibra di cellulosa (fiocchi) 2,94fibra di cellulosa (granuli) 4,24fibra di cellulosa (pannelli) 4,24fibra di kenaf 15,00fibra di canapa 15,00fibra di lino (con poliestere) 35,40fibra di lino (con amido) 33,12fibra di cocco 4,90canna palustre 0,54cotone 18,10paglia 1,38

struttura cellulare

sughero (granuli) 2,16sughero (pannelli) 7,05

origine animale struttura fibrosa lana di pecora 12,60

origine minerale

struttura fibrosa lana di vetro 34,60lana di roccia 22,12

struttura cellulare

pomice naturale (sfusa) 1,48argilla espansa (sfusa) 3,48perlite espansa (granuli sfusi) 13,62perlite espansa (pannelli) 13,62vermiculite espansa (sfusa) 17,00calce-cemento cellulare (pannelli) 18,57calce-cemento cellulare (granuli sfusi) 18,57vetro cellulare 67,00

origine sintetica struttura cellulare

polistirene espanso sintetizzato 99,20polistirene espanso estruso 110,20poliuretano espanso 126,20polietilene espanso 107,20


Ma il paragone tra i materiali non può non tener conto della quantità di materiale necessaria a soddisfare la prestazione. Quando si intende porre a paragone materiali tra loro occorre definire l’unità funzionale.

Tabella degli impatti dei materiali isolanti

Nella tabella è stato impostato un paragone a parità di resistenza termica: L’UF è la quantità di materiale per garantire una resistenza termica di 1 m2K/W e di 1 m2 di parete. In base alla conducibilità termica è quindi stato definito le spessore necessario a ottenere la resistenza definita e in base alla densità è stata calcolata l’unità funzionale, che moltiplicata per il valore unitario di energia incorporata, consente di trovare l’energia incorporata espressa in relazione all’unità funzionale. Dal momento che materiali dello stesso comparto materico possono differire molto quanto a densità e conducibilità sono stati assunti dei valori medi.

Tenendo si può estendere il confronto all’intero ciclo di vita

Confronto impatto dell’intero ciclo di vita dei materiali isolanti a parità di resistenza termica. Valori calcolati con il metodo Cumulative Energy Demand

Fibra di cellulosa (fiocchi) 18 MJ-eq

Sughero 505 MJ-eq

Perlite espansa (pannelli) 98 MJ-eq

Lana di roccia

121 MJ-eq

Lana di vetro

91 MJ-eq

Lana di legno mineralizzata (cemento) 512 MJ-eq

Polietilene espanso

639 MJ-eq

Polistirene espanso137 MJ-eq

Poliuretano183 MJ-eq

Fibra di legno

172 MJ-eq


UNIVERSITA DEGLI STUDI DI PERUGIA Facoltà di Ingegneria LANALISI DEL CICLO DI VITA (LCA) e IL SUO...

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