UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI PERUGIA Facoltà di Ingegneria

Presentazione sul tema: "UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI PERUGIA Facoltà di Ingegneria"— Transcript della presentazione:

1 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 ing. Giorgio Baldinelli

2 Definizione Life Cycle Assessment (LCA)
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.

3 . 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

4 About Life Cycle Assessment (LCA)
Cradle to grave, cradle to gate and gate to gate data sets as parts of the complete life cycle. About Life Cycle Assessment (LCA) Cradle to grave, cradle to gate and gate to gate data sets as parts of the complete life cycle; schematic. Each type fulfils a specific function as module for use in other LCA studies. For LCI result and LCIA result data sets and for full LCAs, the system boundaries should ideally be set in a way that all flows crossing the boundaries are exclusively elementary flows plus the reference (product) flow(s). In other words: all other product and waste inputs and outputs should be completely modelled until the final inventories exclusively show elementary flows.

5 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 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

6 LCA utile per le imprese
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.

7 La struttura dell’LCA La definizione di LCA proposta dalla SETAC (1993), oggi formalizzata nelle ISO 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”.

8 Ciclo di vita di un prodotto
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. Ciclo di vita di un prodotto INPUT OUTPUT Acquisizione materie prime Materie prime Emissioni in acqua Fabricazione Emissioni in aria Uso/riuso/Manutenzione Rifiuti solidi Energia Altri rilasci Riciclo/Gestione dei rifiuti

9 Le norme ISO e ISO 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 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 Le norme ISO e ISO 14044

10 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.

11 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).

12 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 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.

13 Nota bene: burden shifting
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.

14 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.

15 DEFINIZIONE SCOPI E OBIETTIVI
Nel definire gli obiettivi di una LCA, devono essere chiaramente descritti i seguenti elementi: l ’applicazione prevista; le motivazioni per effettuare lo studio; il tipo di pubblico a cui è destinato; se i risultati sono destinati ad essere usati per effettuare asserzioni comparative destinate alla divulgazione al pubblico. DEFINIZIONE SCOPI E OBIETTIVI

16 Definizione del campo di applicazione
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

17 Unità funzionale

18 L’unità funzionale e il flusso di riferimento

19 Definizione del confine del sistema
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

20 Tipi e sorgenti dei dati
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

21 Qualità dei dati

22 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

23 Confronto fra sistemi e Considerazioni sul riesame critico
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.

24 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. Analisi dell’inventario del ciclo di vita (LCI) 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.

25 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. Analisi dell’inventario del ciclo di vita (LCI) Questa fase prevede i seguenti passi: Diagramma di flusso, che identifica e visualizza le operazioni principali del processo e le loro relazioni; 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; Risultati, presentati secondo diverse categorie: materie prime; combustibili primari; energia: produzione da combustibili, diretta, trasporti; rifiuti solidi; emissioni gassose; emissioni liquide.

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

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28 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

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

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

31 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. 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 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

32 Comunicazione e riesame critico
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. Comunicazione e riesame critico

33 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. Comunicazione e riesame critico

34 Le principali cause d’incertezza:
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.

35 LA METODOLOGIA LCA: SCHEMA FASI
Queste fasi sono standardizzate da “SETAC” (Society of Environmental Toxicoly and Chemistry) e da “ISO” (International Standards Organitation) con la norma UNI EN ISO e DEFINIZIONE SCOPI E OBIETTIVI Dichiarazione degli Obiettivi Definizione del Campo di Applicazione Definizione dell’Unita’ Funzionale Definizione dei Confini del Sistema 1° Fase 2° Fase MATERIALI INVENTARIO ENERGIA PROCESSI EMISSIONI RISORSE 3° Fase CLASSIFICAZIONE CARATTERIZZAZIONE NORMALIZZAZIONE VALUTAZIONE VALUTAZIONE DEL DANNO AMBIENTALE Con i metodi di valutazione 4° Fase VALUTAZIONE DI POSSIBILI MIGLIORAMENTI

36 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 Informazioni EcoLab 1995 Software LCA di tipo generale; informazioni su Aggiornato da Nordic Port, Sweden GaBi n. d. Software incentrato sull’ottimizzazione ambientale dei processi e dei prodotti; informazioni su Aggiornato da PE Europe, Germany LCAiT 1992 Software LCA di tipo generale; informazioni su 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 Aggiornato da PRé Consultants, Netherlands TEAM n.d. Software LCA specifico per il settore industriale; informazioni su Sviluppato e aggiornato da Ecobilan, PriceWaterhouseCoopers, France TEAM for Building 1997 Versione del software TEAM specifica per gli edifici; esamina le fasi di costruzione e uso; informazioni su WWLCAW 2001 Prototipo di software LCA gratuito ‘web-based’. Consente l’impiego di documentazione nel formato ISO/TS 14048; informazioni su 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: Sviluppato da Athena Sustainable Materials Institute, Ottawa, Canada ENVEST Software ‘web based’ che consente di esplicitare gli impatti ambientali e i costi nel ciclo di vita; informazioni su: Sviluppato da BRE – British Research Establishment, UK BEAT 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: Sviluppato da SBI – Danish Bulding Research Institute

37 STRUMENTI Librerie Eco-indicator 99 IPCC 2001 CED 2001
Sulle stesse fasi, standardizzate con la norma UNI EN ISO e 14044, è organizzato il codice di calcolo SimaPro 7.1 utilizzato per compiere l’analisi d’impatto ambientale Librerie Fasi Nel codice di calcolo sono implementati databases da cui si possono richiamare materiali e processi: nello studio condotto si è fatto riferimento alla libreria ECOINVENT 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: Metodi Eco-indicator 99 IPCC 2001 CED 2001

38 L’EDIFICIO 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 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 Settore coinvolto: Consumi di energia: per la produzione dei materiali e dei componenti per l’edilizia per trasportare i materiali dalle industrie di produzione al luogo di costruzione per l’edificazione vera e propria nella fase operativa per riscaldamento, produzione d’acqua calda, ecc. nel processo di demolizione dell’edificio apporto positivo deriva dal riciclaggio di materiali e componenti industriale trasporti industria delle costruzioni residenziale e terziario industria delle costruzioni industriale

39 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.

40 VANTAGGI E APPLICAZIONI
LIMITI E POTENZIALITÀ PRINCIPALI LIMITI 1) 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 POTENZIALITÀ 1) 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

41 Edificio residenziale monofamiliare
Prospetto Sud - Progetto N Pianta piano terra - Progetto 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. Prospetto Est - Progetto

42 Definizione degli Obiettivi e dei Confini del Sistema
1. Obiettivo dello studio 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 2. Campo di applicazione Definito dalla scheda di “Descrizione dell’organismo edilizio”

43 Definizione degli Obiettivi e dei Confini del Sistema
Descrizione dell’Organismo Edilizio Nome dell’edificio Villa Bracuto Tipologia edilizia Abitazione civile adibita a residenza di un unico nucleo familiare con carattere continuativo Luogo di costruzione Comune di Perugia, località Ponte Valleceppi Anni di costruzione 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

44 Definizione degli Obiettivi e dei Confini del Sistema
1. Obiettivo dello studio 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 ) 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 2. Campo di applicazione Definito dalla scheda di “Descrizione dell’organismo edilizio” 3. Unità funzionale Tutte le quantità si riferiscono all’intero edificio

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

46 Classificazione del sistema tecnologico
FASE 1: DEFINIZIONE DEI CONFINI DEL SISTEMA Classificazione del sistema tecnologico L’edificio è stato scomposto secondo la norma UNI 8290 CLASSI DI UNITÀ TECNOLOGICHE UNITÀ TECNOLOGICHE Struttura di fondazione Struttura di elevazione Struttura di contenimento STRUTTURA PORTANTE Chiusura verticale Chiusura orizzontale inferiore Chiusura superiore CHIUSURA Partizione interna: - orizzontale - verticale - inclinata PARTIZIONE INTERNA Impianto di smaltimento liquidi Impianto idrosanitario Impianto elettrico Impianto di climatizzazione IMPIANTO DI FORNITURA SERVIZI

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48 Definizione degli Obiettivi e dei Confini del Sistema
1. Obiettivo dello studio 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 ) 1. Stabilire le unità di processo da includere nello studio: sono quelle concepite dal “Sistema di classificazione”adottato per l’edificio, (norma UNI ) 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 2. Definire le fasi del ciclo di vita da includere nello studio 2. Campo di applicazione Definito dalla scheda di “Descrizione dell’organismo edilizio” 3. Unità funzionale Tutte le quantità si riferiscono all’intero edificio

49 Definizione degli Obiettivi e dei Confini del Sistema
Fasi del ciclo di vita Collocazione del materiale Produzione Materie prime Materiale riciclato Trasporto Lavorazione: produzione materiali Posa in opera Trasporto Sostituzione del materiale danneggiato Scavo Assemblaggio (consumi elettrici) Fase operativa Consumi di gas Riscaldamento Produzione acqua calda Usi cucina Consumi elettrici Dismissione Demolizione Trasporto Discarica Riciclo Riutilizzo

50 Definizione degli Obiettivi e dei Confini del Sistema
1. Obiettivo dello studio 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 ) 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 2. Definire le fasi del ciclo di vita da includere nello studio 2. Campo di applicazione 5. Requisiti di qualità dei dati Definito dalla scheda di “Descrizione dell’organismo edilizio” dati disponibili da computo metrico estimativo dall’elenco voci allegato al computo dagli elaborati grafici di progetto informazioni reperite in letteratura 3. Unità funzionale Tutte le quantità si riferiscono all’intero edificio

51 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 Esempio 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 1°Approssimazione: Adattare le quantità note da computo al dettaglio richiesto dalla classificazione CLASSIFICAZIONE Solaio su spazio areato (20+4) 221 m2 Solaio su portico (16+4) 74,16 Solaio a "sbalzo" (terrazzo) 5,2 Coperture inclinate: Solaio in latero-cemento 79 Coperture piane calpestabili: Solaio in latero-cemento 51,86 Solai su ambienti riscaldati 200,5 Solai su ambienti non riscaldati 25,3

52 Analisi dell’Inventario
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. 2° Fase 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.

53 Analisi dell’Inventario
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 2° Fase Esempio 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. 2°Approssimazione: Scomporre un componente nei materiali di cui è costituito in base a dati reperiti in letteratura

54 Analisi dell’Inventario
Pignatte S (cm) L (cm) H (cm) Massa superficiale Kg/m2 20 25 38 73 Getto di completamento Altezza solaio cm Interasse nervature cm Volume calcestruzzo in opera m3/m2 Densità Kg/m3 Peso kg 20+4 50 0,076 1800 180,88 Rete elettrosaldata 1 m2 Maglia f (mm) L barra (m) N° barre Volume m3 Densità kg/m3 Peso kg 15x15 5 1 13,3 0, 7800 2,042 Solaio in latero - cemento Cls (kg) Laterizio (kg) Acciaio 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

55 Analisi dell’Inventario Elaborati prodotti nell’Analisi d’Inventario
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 3° Fase Cls (kg) Laterizio (kg) Acciaio 3°Approssimazione: Far corrispondere i materiali realmente utilizzati a quelli della libreria Ecoinvent Esempio Concrete, normal, at plant/CH U (kg) Brick, at plant/RER U (kg) Reinforcing steel, at plant/RER U (kg) Elaborati prodotti nell’Analisi d’Inventario 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 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” Tavola Tabella Scheda tecnica

56 Analisi dell’Inventario
Elaborati: Tavole Il fattore di life span indica il numero di sostituzioni del materiale nell’arco della vita dell’edificio

57 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

58 L’inventario per la Fase di Produzione e Posa in Opera
Produzione e sostituzione materiali I “processi” creati per ogni materiale comprendono l’estrazione della materia prima, i trasposto al sito di produzione e la produzione-lavorazione 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 Trasporto - Consumi di energia per l’escavatore Impatto dovuto alla occupazione del suolo Impatto dovuto alla trasformazione del suolo Scavo Edificazione Assemblaggio Consumi elettrici stimati come l’1,8% della “energia totale incorporata”

59 L’inventario per la Fase di Utilizzo
Riscaldamento Stimati con l’ausilio del codice di calcolo HVAC – CAD (Norma UNI EN 832) Consumi di gas Acqua calda Stimati con l’ausilio del codice di calcolo HVAC - CAD Usi cucina Stima da dati ENEA: “Rapporto Energia e Ambiente”, 2006. Scelta del materiale dal database Ecoinvent: “HEAT, NATURAL GAS, AT BOILER MODULATING<100KW/RER U” Illuminazione e Funzionamento elettrodomestici Consumi elettrici Dati ISTAT per l’Umbria nel 2005 Scelta del materiale dal database Ecoinvent: “ELECTRICITY, LOW VOLTAGE, PRODUCTION IT, AT GRID/IT U”

60 Deposizione in discarica senza riciclaggio
L’inventario per la Fase di Smaltimento: Alternative per lo smaltimento dei materiali da costruzione Riciclaggio diretto 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 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. Deposizione in discarica senza riciclaggio 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.

61 Analisi dei risultati: Struttura dello studio
1.1 Produzione materiali IPCC 2001 1. Costruzione CED 2001 Eco-indicator 99 2. Utilizzo IPCC 2001 3. Dismissione CED 2001 4. Intero ciclo di vita

62 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) Category 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).

63 Analisi dei risultati:
Metodi di valutazione 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 CED 2001 Fornisce l’energia consumata per ogni categoria. Sommando tali valori si ottiene il valore complessivo di energia primaria consumata Categorie Subcategorie Comprende Energia non rinnovabile fonti fossili carbone, lignite, petrolio,gas naturale, torba nucleare uranio Energia rinnovabile biomasse legno, scarti dei cibi, biomasse dall’agricoltura come la paglia vento, sole, geotermia energia eolica, solare (termico e fotovoltaico), geotermia poco profonda ( m) acqua energia idroelettrica 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. 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.

64 Analisi dei risultati:
Risultato dell’analisi d’inventario del ciclo di (LCI) relativa alla fase di costruzione 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. PESO CONSUMI Percentuale in peso dei materiali utilizzati nella fase di costruzione e ristrutturazione EMISSIONI Percentuali di energia primaria (CED) utilizzata per produrre i materiali appartenenti alle famiglie previste dalla suddetta classificazione Risultati Peso CED GWP 100a kg MJ-Eq kg CO2-Eq 377983 Percentuali delle emissioni di gas serra per la produzione dei materiali (IPCC)

65 I risultati: Chiusura verticale 31,3%
1° fase: Collocazione del materiale - Metodo CED Dall’analisi dei risultati della caratterizzazione si osserva che i consumi totali ammontano a 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 Chiusura verticale 31,3% CATEGORIE DI IMPATTO VALUTATE PER OGNI SOTTOFASE Chiusura superiore 11,4% Struttura di elevazione 8,29% inferiore esterna liquidi orizz vert nimento

66 I risultati: CONTRIBUTO DELLE SOTTOFASI AL RISCALDAMENTO GLOBALE
1° fase: Collocazione del materiale - Metodo IPCC Dall’analisi della caratterizzazione si osserva che la quantità di gas serra immessi nell’ambiente ammonta a 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. CONTRIBUTO DELLE SOTTOFASI AL RISCALDAMENTO GLOBALE Struttura di contenimento 11,1% Chiusura verticale 29,9% Chiusura verticale 28,1% Struttura di elevazione 11,4%

67 Analisi dei risultati:
Metodi di valutazione Eco-indicator 99 le categorie di danno e di impatto 1 kg di SOSTANZA EMESSA 1 kg CO2 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) 2,1E-7daly/kg ACIDIFICAZIONE/EUTROFIZZAZIONE ECOTOSSICITA’ USO DEL TERRITORIO Qualità dell’ecosistema: (PDF*m2*anno: Potentially Disappeared Fraction) MINERALI COMBUSTIBILI FOSSILI Impoverimento di risorse : (MJ Surplus) fattori di NORMALIZZAZIONE Rendono adimensionali i valori delle categorie 64 (salute umana) fattori di VALUTAZIONE Importanza relativa delle categorie di danno (salute umana) 0, Pt/kg

68 Input data requirement
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. Eco-indicator 99 About LCA LCA of an axial fan Input data requirement

69 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. Eco-indicator 99 - Detailed representation of the damage model Human health Damages to human health are expressed in Disability Adjusted Life Years or DALY’s. This method, developed by Murray, is used by WHO and WorldBank. An important element is a scale that rates the different disability levels. Damage models were developed for respiratory and carcinogenic effects, the effects of climate change, ozone layer depletion and ionizing radiation. In these models four steps are used: Fate analysis, linking an emission (expressed as mass) to a temporary change in concentration. Exposure analysis, linking this temporary concentration change to a dose. Effect analysis, linking the dose to a number of health effects, such as occurrence and type of cancers. Damage analysis, links health effects to DALYs, using estimates of the number of Years Lived Disabled (YLD) and Years of Life Lost (YLL), (following [Hofstetter 1998]). Ecosystems Damage to ecosystem quality is expressed as the percentage of species disappeared in a certain area, due to the environmental load (Potentially Disappeared fraction or PDF). The PDF is then multiplied by the area size and the time period to obtain the damage. Ecotoxicity is expressed as the percentage of all species present in the environment living under toxic stress (Potentially Affected Fraction or PAF). As this is not an observable damage, a rather crude conversion factor is used to translate toxic stress into real observable damage, i.e. convert PAF into PDF. Acidification and Eutrophication are treated as one single impact category. Damage to target species (vascular plants) in natural areas is modelled. Unfortunately the model was only available for the Netherlands, and it is not suitable to model phosphates. Land use and land transformation is based on empirical data of occurrence of vascular plants as a function of land use types and area size. Both local damage on occupied or transformed area and regional damage on ecosystems are taken into account. Resources Damages to Resources, minerals and fossil fuels, are expressed as surplus energy for the future mining of resources [Müller Wenk 1998]. For minerals geostatistical models are used that relate availability of a resource to its concentration. For fossil fuels surplus energy is based on the future use of oil shale and tar sands.

70 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. Eco-indicator 99 - Weighting 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). 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. 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. 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). 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.

71 I risultati: Chiusura verticale 25%
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 CATEGORIE DI DANNO VALUTATE PER OGNI SOTTOFASE Chiusura verticale 25% Chiusura superiore 10,6% Trasporti dalle aziende al cantiere 8,87% Scavo 6,25% inferiore esterna liquidi orizz vert nimento

72 I risultati: CONTRIBUTO DELLE SOTTOFASI ALLE CATEGORIE DI DANNO
1° fase: Collocazione del materiale - Metodo Eco-indicator 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% Chiusura verticale 22,7% Scavo 42,6% CONTRIBUTO DELLE SOTTOFASI ALLE CATEGORIE DI DANNO

73 I risultati: 1° fase: Collocazione del materiale - Metodo Eco-indicator NETWORK, CONTRIBUTO (%) DI ALCUNE SOTTOFASI ALL’IMPATTO TOTALE Fase del ciclo di vita chiusura orizzontale inferiore 4,08 % chiusura superiore 10,6 % chiusura verticale 25,1 % strutture di contenimento 6,51% scavo 6,25% Sottofasi: Unità tecnologiche solaio 0,296 % tampona- menti verticali 6,97% infissi 8,47 % strutture di contenimento verticale 3,83 % Classi di elementi tecnici Materiali Flussi di materia ed energia

74 Fase operativa: Metodo Eco-indicator
I risultati: Fase operativa: Metodo Eco-indicator 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%) CATEGORIE DI DANNO VALUTATE PER OGNI SOTTOFASE

75 I risultati: CATEGORIE DI IMPATTO VALUTATE PER OGNI SOTTOFASE
Fase di dismissione: Metodo Eco-indicator CATEGORIE DI IMPATTO VALUTATE PER OGNI SOTTOFASE Dismissione Struttura di Contenimento Dismissione Fondazione 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 Dismissione Chiusura Verticale inferiore liquidi inclinata orizz vert

76 Ciclo di vita completo: Metodo Eco-indicator
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%

77 Modifiche apportate dall’introduzione di principi di edilizia bioclimatica
OTTIMIZZAZIONI Edificio monofamiliare Stato attuale Modifica I Modifica II Modifica III Isolante su coperture inclinate: Materiale Lana di vetro Neopor 100K® Muovendo dalla Modifica II si valuta l'inserimento di una serra solare Spessore 6 cm 12 cm 15 cm Isolante Tamponamenti verticali: 4 cm Isolante Coperture piane calpestabili: Polistirene estruso 8 cm Pacchetto murario tamponamenti verticali: Forati in laterizio Gasbeton® Dimensioni 25x25x20 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. -8,8% -9,1% -10,5% Prospetto Sud - Progetto Prospetto Sud - Modificato

78 OTTIMIZZAZIONI Fase di produzione e posa in opera Fase di esercizio
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: OTTIMIZZAZIONI 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]. Fase di produzione e posa in opera Fase di esercizio Stato attuale Modifica II -12,1% Modifica I -11,5% Modifica III +6,3% Stato attuale Modifica III -13,4% Modifica I -2,8% Modifica II -1,9% Per l’edificio plurifamiliare si valuta la possibilità di intervento sugli impianti del sistema, attraverso la sostituzione del generatore di calore. La riduzione del fabbisogno totale stagionale apportato dalla caldaia a condensazione è risultato pari al 13,57%. La convenienza dell’intervento è stata valutata anche sotto il profilo economico: il tempo medio di ritorno dell’investimento è stato valutato in poco più di tre anni. 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:

79 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. COME INDIVIDUARE IL MATERIALE A MINOR IMPATTO 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) origine vegetale struttura fibrosa fibra di legno 17,00 fibra di legno mineralizzata (cemento Portland) 5,40 fibra di legno mineralizzata (magnesite) 2,00 fibra di cellulosa (fiocchi) 2,94 fibra di cellulosa (granuli) 4,24 fibra di cellulosa (pannelli) fibra di kenaf 15,00 fibra di canapa fibra di lino (con poliestere) 35,40 fibra di lino (con amido) 33,12 fibra di cocco 4,90 canna palustre 0,54 cotone 18,10 paglia 1,38 struttura cellulare sughero (granuli) 2,16 sughero (pannelli) 7,05 origine animale lana di pecora 12,60 origine minerale lana di vetro 34,60 lana di roccia 22,12 pomice naturale (sfusa) 1,48 argilla espansa (sfusa) 3,48 perlite espansa (granuli sfusi) 13,62 perlite espansa (pannelli) vermiculite espansa (sfusa) calce-cemento cellulare (pannelli) 18,57 calce-cemento cellulare (granuli sfusi) vetro cellulare 67,00 origine sintetica polistirene espanso sintetizzato 99,20 polistirene espanso estruso 110,20 poliuretano espanso 126,20 polietilene espanso 107,20 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

80 COME INDIVIDUARE IL MATERIALE A MINOR IMPATTO
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

81 COME INDIVIDUARE IL MATERIALE A MINOR IMPATTO
Confronto impatto dell’intero ciclo di vita dei materiali isolanti a parità di resistenza termica. Valori calcolati con il metodo Cumulative Energy Demand COME INDIVIDUARE IL MATERIALE A MINOR IMPATTO Fibra di cellulosa (fiocchi) 18 MJ-eq Sughero 505 MJ-eq Perlite espansa (pannelli) 98 MJ-eq Lana di roccia MJ-eq Lana di vetro MJ-eq Lana di legno mineralizzata (cemento) MJ-eq Polietilene espanso 639 MJ-eq Polistirene espanso 137 MJ-eq Poliuretano 183 MJ-eq Fibra di legno 172 MJ-eq