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UNIVERSITA DEGLI STUDI DI PERUGIA Facoltà di Ingegneria LANALISI DEL CICLO DI VITA (LCA) e IL SUO CONTRIBUTO NELLA PROGETTAZIONE DI EDIFICI SOSTENIBILI.

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1 UNIVERSITA DEGLI STUDI DI PERUGIA Facoltà di Ingegneria LANALISI DEL CICLO DI VITA (LCA) e IL SUO CONTRIBUTO NELLA PROGETTAZIONE DI EDIFICI SOSTENIBILI Corso di Pianificazione Energetica a.a ing. Giorgio Baldinelli

2 LAnalisi 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 lenergia, i materiali consumati ed i residui rilasciati nellambiente. Definizione Life Cycle Assessment (LCA)

3 . La LCA, può essere considerata come levoluzione della tecnica di analisi energetica, i cui primi esempi dapplicazione 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 nellambiente. La caratteristica fondamentale di questa nuova tecnica è costituita dal metodo innovativo con cui affronta lanalisi dei sistemi industriali: dallapproccio tipico dellingegneria 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 dallestrazione delle materie prime fino allo smaltimento dei prodotti a fine vita, sono presi in considerazione. Ci si è resi conto che lunica strada efficace per studiare in maniera completa i sistemi produttivi è quella di esaminarne le prestazioni, seguendo passo per passo il cammino percorso dallestrazione 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 approcciodalla 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 Cradle to grave, cradle to gate and gate to gate data sets as parts of the complete life cycle. About Life Cycle Assessment (LCA)

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 dallagenzia per la protezione dellambiente 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. Limpegno del comitato ISO per la standardizzazione della metodologia trovò la prima attuazione nellemanazione 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 LLCA 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

7 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 unattività, effettuato attraverso lidentificazione dellenergia e dei materiali usati e dei rifiuti rilasciati nellambiente. La valutazione include lintero ciclo di vita del processo o attività, comprendendo lestrazione e il trattamento delle materie prime, la fabbricazione, il trasporto, la distribuzione, luso, il riuso, il riciclo e lo smaltimento finale. La struttura dellLCA

8 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 dallambiente senza alcuna preventiva trasformazione operata dalluomo; materia o energia che esce dal sistema allo studio, scaricati nellambiente senza alcuna ulteriore trasformazione operata dalluomo.

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 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

13 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

14 Schema di procedimento nella valutazione delle emissioni Metodologia impiegata per analizzare le emissioni inquinanti a partire dallestrazione 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 cè 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 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.

16 Il campo di applicazione dellLCA deve specificare chiaramente le funzioni (caratteristiche di prestazione) del sistema allo studio. Funzioni e unità funzionale: Lunità funzionale deve essere coerente con lobiettivo e il campo di applicazione dello studio. Uno degli scopi principali di ununità funzionale è di fornire un riferimento al quale i dati in ingresso e in uscita sono normalizzati (in senso matematico). Pertanto lunità funzionale deve essere chiaramente definita e misurabile. Dopo aver scelto lunità 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 Lunità funzionale e il flusso di riferimento

19 Il confine del sistema determina i processi unitari che devono essere inclusi nella LCA. La selezione del confine del sistema deve essere coerente con lobiettivo 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. Leliminazione 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 dellLCA. Definizione del confine del sistema

20 I dati selezionati per la LCA dipendono dallobiettivo 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, alluso di risorse minerali (ad esempio metalli da giacimenti o riciclaggio, servizi come il trasporto o lapprovvigionamento energetico e luso di materiali ausiliari quali lubrificanti o fertilizzanti). Nellambito delle emissioni nellaria, possono essere separatamente identificati monossido di carbonio, biossido di carbonio, ossidi di zolfo, ossidi di azoto, ecc. Le emissioni nellaria, nelle acque e nel suolo spesso rappresentano rilasci da sorgenti puntuali o diffuse, a valle dei dispositivi di controllo dellinquinamento. 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 I requisiti dei dati dovrebbero comprendere: copertura temporale: lanzianità 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 lobiettivo 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 linsieme 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; lincertezza dellinformazione. Qualità dei dati

23 Negli studi comparativi, prima di interpretare i risultati, deve essere valutata lequivalenza 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 dellimpatto. 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

24 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. Lobiettivo è fornire dati oggettivi su tutti i flussi elementari in ingresso ed in uscita dal sistema analizzato. Lo scopo dellLCI è quindi quello di compilare una tabella (LCI result) che indichi quante emissioni sono state rilasciate e quante risorse naturali sono state consumate durante lintero 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 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. Lobiettivo 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.

26 Essa ha lo scopo di evidenziare lentità delle modificazioni ambientali che si generano a seguito dei rilasci nellambiente e del consumo di risorse provocati dallattività produttiva in esame. Consiste nellimputare i consumi e le emissioni a specifiche categorie di impatto riferibili ad effetti ambientali conosciuti e nel quantificare lentità del contributo che il processo arreca agli effetti considerati. La terza fase dellLCA è quella di valutazione degli impatti (LCIA, Life Cycle Impact Assessment).

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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 limpatto ambientale, trarre le conclusioni, spiegare le limitazioni dei risultati ottenuti, saper fornire delle raccomandazioni sulla base degli stessi risultati.

29 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:

30 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;

31 Lultimo 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 limpatto 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 linterpretazione 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 allobiettivo dello studio; le interpretazioni riflettano le limitazioni identificate e lobiettivo 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 unazienda o di una catena di produzione.

32 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 nellaffidabilità 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 lanalista si trova a dover scegliere tra diversi approcci possibili, dovrebbe essere condotta unanalisi 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 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 dinformazioni 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 dincertezza:

35 VALUTAZIONE DEL DANNO AMBIENTALE Con i metodi di valutazione INVENTARIO MATERIALI 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 e ° Fase 3° Fase 4° Fase RISORSE DEFINIZIONE SCOPI E OBIETTIVI Dichiarazione degli Obiettivi Definizione del Campo di Applicazione Definizione dellUnita Funzionale Definizione dei Confini del Sistema LA METODOLOGIA LCA: SCHEMA FASI

36 STRUMENTI Esistono numerosi software utili a compiere lanalisi dellimpatto 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. NomeCreazioneInformazioni EcoLab1995 Software LCA di tipo generale; informazioni su Aggiornato da Nordic Port, Sweden GaBin. d. Software incentrato sullottimizzazione ambientale dei processi e dei prodotti; informazioni su Aggiornato da PE Europe, Germany LCAiT1992 Software LCA di tipo generale; informazioni su Sviluppato e aggiornato da CIT Ekologik, Sweden SimaPro1990 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 TEAMn.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 Sviluppato e aggiornato da Ecobilan, PriceWaterhouseCoopers, France WWLCAW2001 Prototipo di software LCA gratuito web-based. Consente limpiego di documentazione nel formato ISO/TS 14048; informazioni su Sviluppato da IMI presso Chalmers University of Technology, Sweden ATHENA2002 Esamina la strutture e linvolucro edilizio, includendo gli impatti prodotti di operazioni di manutenzione, sostituzione e riparazione; informazioni su: Sviluppato da Athena Sustainable Materials Institute, Ottawa, Canada ENVESTn.d. 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 BEATn.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: Sviluppato da SBI – Danish Bulding Research Institute

37 Sulle stesse fasi, standardizzate con la norma UNI EN ISO e 14044, è organizzato il codice di calcolo SimaPro 7.1 utilizzato per compiere lanalisi dimpatto ambientale Fasi ECOINVENT 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 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

38 residenziale e terziario LCA IN EDILIZIA La LCA è unanalisi ambientale che permette di valutare gli impatti associati al Ciclo di vita di un processo, unattività o un PRODOTTO LEDIFICIO Consumi di energia: 1)per la produzione dei materiali e dei componenti per ledilizia 2)per trasportare i materiali dalle industrie di produzione al luogo di costruzione 3)per ledificazione vera e propria 4)nella fase operativa per riscaldamento, produzione dacqua calda, ecc. 5)nel processo di demolizione delledificio 6)apporto positivo deriva dal riciclaggio di materiali e componenti Settore coinvolto: industriale trasporti industria delle costruzioni industriale Consumi energetici per settore di utilizzo finale,in Italia nel 2005 Lapproccio LCA è completamente diverso da quello adottato dagli economisti per descrivere i processi industriali che, tradizionalmente, prevede la suddivisione dellindustria in settori (estrattivo, tessile, delle costruzioni, ecc.) Lapproccio LCA è invece concentrato sullanalisi del soddisfacimento delle funzioni proprie di ogni settore e dunque, per definizione TRASVERSALE

39 VANTAGGI E APPLICAZIONI Numerose sono le applicazioni del LCA in edilizia: 1. metodo di base per la definizione dei criteri di assegnazione Dellecolabel 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 dellecocompatibilità 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 leco-compatibilità dipende dalla specifica applicazione e dalluso.

40 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 delledificio; 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 VANTAGGI E APPLICAZIONI LIMITI E POTENZIALITÀ

41 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

42 Definizione degli Obiettivi e dei Confini del Sistema 1. Obiettivo dello studio 2. Campo di applicazione Definito dalla scheda di Descrizione dellorganismo edilizioDefinito dalla scheda di Descrizione dellorganismo edilizio 1. Evidenziare leffettiva utilità dellapplicazione della metodologia LCA allorganismo edilizio 2. Fornire uno schema semplificato e un modello relativo per effettuare le valutazioni LCA sullorganismo edilizio in fase di studio di fattibilità

43 Nome delledificioVilla Bracuto Tipologia edilizia Abitazione civile adibita a residenza di un unico nucleo familiare con carattere continuativo Luogo di costruzioneComune di Perugia, località Ponte Valleceppi Anni di costruzione ProgettistaDott. Ing. Alessio Burini Periodo di vita ipotizzato50 anni StuttureStruttura portante superficiale detta a trave rovescia, struttura di elevazione puntiforme PianiPiano terra: 184 m 2 riscaldati su 221 m 2 calpestabili; Piano primo: 124 m 2 ; piano secondo: 91 m 2 Pareti perimetraliRealizzate in muratura a cassa vuota; paramenti realizzati in mattoni faccia- vista e intonaco Infissi esterniFinestre in alluminio, sistemi di oscuramento in alluminio Tetto Tetto a falda, isolamento termico: lana di vetro; Tetto piano calpestabile, isolamento termico: lastre di polistirene OrientazioneSviluppo longitudinale delledificio lungo lasse nord-sud. Il portico prospiciente la zona del soggiorno e le camere del piano primo affacciano ad oriente. PavimentiZona giorno: grès porcellanato e travertino; Zona notte: parquet RiscaldamentoCaldaia autonoma AcquaAcquedotto municipale ElettricitàRete elettrica nazionale FognaturaDepuratore Definizione degli Obiettivi e dei Confini del Sistema Descrizione dellOrganismo Edilizio

44 Definizione degli Obiettivi e dei Confini del Sistema 1. Obiettivo dello studio 2. Campo di applicazione 3. Unità funzionale Definito dalla scheda di Descrizione dellorganismo edilizioDefinito dalla scheda di Descrizione dellorganismo edilizio 1. Evidenziare leffettiva utilità dellapplicazione della metodologia LCA allorganismo edilizio 2. Fornire uno schema semplificato e un modello relativo per effettuare le valutazioni LCA sullorganismo edilizio in fase di studio di fattibilità Tutte le quantità si riferiscono allintero edificio 4. Confini del sistema 1. Stabilire le unità di processo da includere nello studio: sono quelle concepite dal Sistema di classificazioneadottato per ledificio, (norma UNI )

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

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

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48 2. Definire le fasi del ciclo di vita da includere nello studioDefinire le fasi del ciclo di vita da includere nello studio 1. Stabilire le unità di processo da includere nello studio: sono quelle concepite dal Sistema di classificazioneadottato per ledificio, (norma UNI ) Definizione degli Obiettivi e dei Confini del Sistema 1. Obiettivo dello studio 2. Campo di applicazione 3. Unità funzionale Definito dalla scheda di Descrizione dellorganismo edilizioDefinito dalla scheda di Descrizione dellorganismo edilizio 1. Evidenziare leffettiva utilità dellapplicazione della metodologia LCA allorganismo edilizio 2. Fornire uno schema semplificato e un modello relativo per effettuare le valutazioni LCA sullorganismo edilizio in fase di studio di fattibilità Tutte le quantità si riferiscono allintero edificio 4. Confini del sistema 1. Stabilire le unità di processo da includere nello studio: sono quelle concepite dal Sistema di classificazioneadottato per ledificio, (norma UNI )

49 Collocazione del materiale Produzione Posa in opera Materie primeMateriale 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 RicicloRiutilizzoDiscarica Definizione degli Obiettivi e dei Confini del Sistema Fasi del ciclo di vita

50 2. Definire le fasi del ciclo di vita da includere nello studioDefinire le fasi del ciclo di vita da includere nello studio 1. Stabilire le unità di processo da includere nello studio: sono quelle concepite dal Sistema di classificazioneadottato per ledificio, (norma UNI ) Definizione degli Obiettivi e dei Confini del Sistema 1. Obiettivo dello studio 2. Campo di applicazione 3. Unità funzionale Definito dalla scheda di Descrizione dellorganismo edilizioDefinito dalla scheda di Descrizione dellorganismo edilizio 1. Evidenziare leffettiva utilità dellapplicazione della metodologia LCA allorganismo edilizio 2. Fornire uno schema semplificato e un modello relativo per effettuare le valutazioni LCA sullorganismo edilizio in fase di studio di fattibilità Tutte le quantità si riferiscono allintero edificio 4. Confini del sistema 5. Requisiti di qualità dei dati dati disponibili da computo metrico estimativo dallelenco voci allegato al computo dagli elaborati grafici di progetto informazioni reperite in letteratura

51 Analisi dellInventario LINVENTARIO PER LA FASE DI COSTRUZIONE: È la fase dellLCA 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.DescrizioneQuantitàUnità di Ord.Elenco Voci misura SOLAIO IN LATERO-CEMENTO720m2m2 Esempio Solaio su spazio areato (20+4)221m2m Solaio su portico (16+4)74,16m2m Solaio a "sbalzo" (terrazzo)5,2m2m Coperture inclinate: Solaio in latero-cemento79m2m Coperture piane calpestabili: Solaio in latero-cemento51,86m2m Solai su ambienti riscaldati200,5m2m Solai su ambienti non riscaldati25,3m2m2 1°Approssimazione: Adattare le quantità note da computo al dettaglio richiesto dalla classificazione CLASSIFICAZIONE

52 2° Fase Ledificio 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 delledificio è stato necessario creare una corrispondenza tra i materiali impiegati per realizzare ledificio 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 dallassemblaggio di più materiali (come per esempio: la membrana impermeabilizzante, le porte, i radiatori, il parquet, il portoncino blindato, ecc.) loperazione di analisi dinventario 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 dellanalisi 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. Analisi dellInventario

53 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 nellanalisi 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 Analisi dellInventario 2° Fase

54 Solaio in latero - cementoCls (kg) Laterizio (kg) Acciaio (kg) Superficie : 1 m 2 Travetti10,7110,82,44 Pignatte73 Rete elettrosaldata2,042 Getto di completamento180,88 h = 20 cmH = 24 cmArmatura 1,52 s = 4 cmI = 50 cmTotale 191,59846 PignatteS (cm)L (cm)H (cm) Massa superficiale Kg/m Getto di completamento Altezza solaio cm Interasse nervature cm Volume calcestruzzo in opera m 3 /m 2 Densità Kg/m 3 Peso kg , ,88 Rete elettrosaldata 1 m 2 Maglia (mm) L barra (m)N° barreVolume m 3 Densità kg/m 3 Peso kg 15x155113,30, ,042 Analisi dellInventario

55 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 nellelenco voci del computo metrico estimativo e quelle riportate nelle schede tecniche del prodotto tratta dallinventario 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, nellanalisi dinventario si è provveduto a descrivere tutte le operazioni compiute per effettuare la scomposizione delledificio 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 lattribuzione al materiale scelto dal database ecoinvent schede tecniche TabellaTabella Scheda tecnicaScheda tecnica Elaborati prodotti nellAnalisi dInventario TavolaTavola Analisi dellInventario Esempio

56 Analisi dellInventario Elaborati: Tavole Il fattore di life span indica il numero di sostituzioni del materiale nellarco della vita delledificio

57 Analisi dellInventario Elaborati: Tabelle e Schede Tecniche Polistirene espansoSuperficieSpessoreVolumeDensitàPeso m2m2 mm3m3 kg/m 3 kg 2210,048,

58 Produzione e sostituzione materiali Trasporto Edificazione Scavo Assemblaggio Si è ipotizzata una distanza media dallazienda al cantiere di 30 km da percorrere con un camion alimentato diesel (consumi) con portata di 16 t - Consumi di energia per lescavatore - Impatto dovuto alla occupazione del suolo - Impatto dovuto alla trasformazione del suolo Consumi elettrici stimati come l1,8% della energia totale incorporata Linventario per la Fase di Produzione e Posa in Opera I processi creati per ogni materiale comprendono lestrazione della materia prima, i trasposto al sito di produzione e la produzione-lavorazione

59 Linventario per la Fase di Utilizzo Consumi di gas Consumi elettrici Riscaldamento Acqua calda Usi cucina Stimati con lausilio del codice di calcolo HVAC – CAD (Norma UNI EN 832) Stimati con lausilio del codice di calcolo HVAC - CAD Stima da dati ENEA: Rapporto Energia e Ambiente, Scelta del materiale dal database Ecoinvent:Scelta del materiale dal database Ecoinvent: HEAT, NATURAL GAS, AT BOILER MODULATING<100KW/RER U 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 lUmbria nel 2005 Illuminazione e Funzionamento elettrodomestici

60 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. Linventario 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 ledificio in corso di demolizione e lenergia consumata è soltanto quella necessaria per lo smantellamento dei componenti, mentre lenergia 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

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

62 Analisi dei risultati: Metodi di valutazione IPCC 2001IPCC 2001 Prevede la classificazione delle diverse emissioni in base al loro effetto sul riscaldamento globale e il raggruppamento delle differenti emissioni nella categoria dimpatto - cambiamenti di climatici Fattori di CARATTERIZZAZIONE: Potenziale di riscaldamento globale (GWP) per ciascun gas ad effetto serra, pubblicati dallIPCC. ( kg di CO 2 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 alleffetto 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 lenergia 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 CED 2001CED 2001 CategorieSubcategorieComprende Energia non rinnovabile fonti fossili carbone, lignite, petrolio,gas naturale, torba nucleareuranio Energia rinnovabile biomasse legno, scarti dei cibi, biomasse dallagricoltura come la paglia vento, sole, geotermia energia eolica, solare (termico e fotovoltaico), geotermia poco profonda ( m) acquaenergia idroelettrica Lenergia 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 VantaggiVantaggi 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. SvantaggiSvantaggi Lutilizzo dellenergia non fornisce un quadro completo degli impatti ambientali di una merce. Per esempio leutrofizzazione dovuta alla produzione animale intensiva è uno dei problemi che non possono essere valutati attraverso lanalisi dei consumi energetici. Fornisce lenergia consumata per ogni categoria. Sommando tali valori si ottiene il valore complessivo di energia primaria consumata Lenergia 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.

64 Gran parte dellinventario 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 dellimpatto ambientale che hanno i materiali inventariati per capire quali sono ad avere un peso maggiore nellambito dellimpatto globale delledificio e delle unità tecnologiche in cui è stato scomposto. Analisi dei risultati: Risultato dellanalisi dinventario del ciclo di (LCI) relativa alla fase di costruzione Percentuali delle emissioni di gas serra per la produzione dei materiali (IPCC) 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 PesoCED GWP 100a kgMJ-Eqkg CO2-Eq P E S O CONSUMI E M I S S I O N I

65 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% Dallanalisi 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

66 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% Dallanalisi della caratterizzazione si osserva che la quantità di gas serra immessi nellambiente ammonta a kg CO 2 -eq e che limpatto è dovuto: per il 28,1% alla Chiusura verticale per l11,4% alla Struttura di elevazione per l11,1% alla struttura di contenimento Emissioni maggiori per le sottofasi in cui prevale alluminio (chiusura verticale) e calcestruzzo. Struttura di contenimento 11,1%

67 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. ORG.) MALATTIE RESPIRATORIE (SOST. INORG.) MALATTIE RESPIRATORIE (SOST. INORG.) CAMBIAMENTI CLIMATICI CAMBIAMENTI CLIMATICI IMPOVERIMENTO DELLO STRATO DI OZONO IMPOVERIMENTO DELLO STRATO DI OZONO RADIAZIONI IONIZZANTI RADIAZIONI IONIZZANTI Salute Umana: (DALY: Disability(DALY: Disability Adjusted Life Years)Adjusted Life Years) ACIDIFICAZIONE/EUTROFIZZAZIONE ECOTOSSICITA ECOTOSSICITA USO DEL TERRITORIO USO DEL TERRITORIO Qualità dellecosistema: (PDF*m2*anno: Potentially(PDF*m2*anno: Potentially Disappeared Fraction) Disappeared Fraction) 64 (salute umana) (salute umana) 0, Pt/kg0, Pt/kg 2,1E-7daly/kg 1 kg CO 2 MINERALI COMBUSTIBILI FOSSILI COMBUSTIBILI FOSSILI Impoverimento di risorse : (MJ Surplus)(MJ Surplus) le categorie di danno e di impatto Analisi dei risultati: Metodi di valutazione Eco-indicator 99Eco-indicator 99

68 Eco-indicator 99 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 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.

70 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).

71 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 Dallanalisi 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 l8,87% ai Trasporti dallazienda al cantiere per il 7,69% alla Struttura di elevazione Scavo 6,25%

72 I risultati: 1° fase: Collocazione del materiale - Metodo Eco-indicator Dallanalisi dei risultati della caratterizzazione si nota che il danno maggiore è causato nellordine 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 dellecosistema: Il danno maggiore è causato dallo scavo, in questa sottofase è compresa loccupazione 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

73 strutture di conteniment o 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 conteniment o verticale 3,83 % infissi 8,47 % Fase del ciclo di vita Sottofasi: Unità tecnologiche Classi di elementi tecnici Materiali Flussi di materia ed energia I risultati: 1° fase: Collocazione del materiale - Metodo Eco-indicator NETWORK, CONTRIBUTO (%) DI ALCUNE SOTTOFASI ALLIMPATTO TOTALE

74 I risultati: Fase operativa: Metodo Eco-indicator CATEGORIE DI DANNO VALUTATE PER OGNI SOTTOFASE Dallanalisi 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 dellimpoverimento delle risorse fossili (89,4%)

75 I risultati: Fase di dismissione: Metodo Eco-indicator CATEGORIE DI IMPATTO VALUTATE PER OGNI SOTTOFASE Dallanalisi 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 allimpatto evitato è fornito dalla demolizione della Chiusura Verticale inferiore inclinat a liquidi vert orizz Dismissione Struttura di Contenimento Dismissione Fondazione Dismissione Chiusura Verticale

76 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% Dallanalisi dei risultati della valutazione si nota che: Il danno totale vale 2,68 KPt allanno, per 50 anni che sono gli anni di vita ipotizzati per ledificio. Il massimo danno è dovuto allimpoverimento delle risorse Costruzione 24,6% Dismissione 1,2%

77 Modifiche apportate dallintroduzione di principi di edilizia bioclimatica Prospetto Sud - Progetto Prospetto Sud - Modificato OTTIMIZZAZIONI Edificio monofamiliare -8,8%-9,1% -10,5% Stato attualeModifica IModifica IIModifica III Isolante su coperture inclinate: MaterialeLana di vetroNeopor 100K® Muovendo dalla Modifica II si valuta l'inserimento di una serra solare Spessore6 cm12 cm15 cm Isolante Tamponamenti verticali: MaterialeLana di vetroNeopor 100K® Spessore4 cm Isolante Coperture piane calpestabili: MaterialePolistirene estrusoNeopor 100K® Spessore6 cm8 cm12 cm Pacchetto murario tamponamenti verticali: MaterialeForati in laterizioGasbeton® Dimensioni25x25x20 Dimensioni25x25x10–25x25x12 Fase di edificazione: - Variazione nei quantitativi di materiali edili trasportati dallazienda produttrice al sito di edificazione; - Variazione del dispendio energetico per lassemblaggio. 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.

78 Dal confronto tra le modifiche apportate alledificio si osserva come sia possibile quantificare i tempi necessari affinché la riduzione dei consumi in fase di esercizio compensi lincremento dellimpatto 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% Emission Pay-back Time PT EM,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: GER inn = energia primaria consumata per la produzione e linstallazione delle soluzioni innovative in seno alla struttura [MJ]; GER ref = energia primaria consumata per la produzione e linstallazione delle soluzioni convenzionale nel sistema assunto a riferimento [MJ]; PE ref, anno = consumo annuo di energia primaria del sistema di riferimento [MJ]; PE inn,anno = consumo annuo di energia primaria del sistema innovativo [MJ].

79 COME INDIVIDUARE IL MATERIALE A MINOR IMPATTO Un possibile uso degli indicatori ambientali sintetici, come lenergia 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 sullenergia incorporata dei materiali sono unitari, ossia espressi in relazione al peso (MJ/kg) o al volume (MJ/m 3 ), 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 dellenergia 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 allentità dellimpatto stesso ed è vista in relazione allimpatto degli altri materiali origine vegetale struttura fibrosa fibra di legno17,00 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)4,24 fibra di kenaf15,00 fibra di canapa15,00 fibra di lino (con poliestere)35,40 fibra di lino (con amido)33,12 fibra di cocco4,90 canna palustre0,54 cotone18,10 paglia1,38 struttura cellulare sughero (granuli)2,16 sughero (pannelli)7,05 origine animalestruttura fibrosalana di pecora12,60 origine minerale struttura fibrosa lana di vetro34,60 lana di roccia22,12 struttura cellulare pomice naturale (sfusa)1,48 argilla espansa (sfusa)3,48 perlite espansa (granuli sfusi)13,62 perlite espansa (pannelli)13,62 vermiculite espansa (sfusa)17,00 calce-cemento cellulare (pannelli)18,57 calce-cemento cellulare (granuli sfusi)18,57 vetro cellulare67,00 origine sintetica struttura cellulare polistirene espanso sintetizzato99,20 polistirene espanso estruso110,20 poliuretano espanso126,20 polietilene espanso107,20

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 lunità funzionale. Tabella degli impatti dei materiali isolanti Nella tabella è stato impostato un paragone a parità di resistenza termica : LUF è la quantità di materiale per garantire una resistenza termica di 1 m 2 K/W e di 1 m 2 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 lunità funzionale, che moltiplicata per il valore unitario di energia incorporata, consente di trovare lenergia incorporata espressa in relazione allunità 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 allintero ciclo di vita

81 Confronto impatto dellintero 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 espanso 137 MJ-eq Poliuretano 183 MJ-eq Fibra di legno 172 MJ-eq COME INDIVIDUARE IL MATERIALE A MINOR IMPATTO


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