UNIVERSITA’ degli STUDI di ROMA “LA SAPIENZA” FACOLTA’ DI ARCHITETTURA “VALLE GIULIA” CORSO di LAUREA in ARCHITETTURA U.E. LCA DEL RECUPERO SOSTENIBILE DI UN APPARTAMENTO DEL COMPLESSO “CORVIALE” Tesi di Laurea di: Carla D’Andrea e Nicola Monetti Relatore: Prof. Ing. Livio De Santoli Tutor: Ing. Paolo Neri

Life Cycle Assessment (LCA) SCOPO DELLO STUDIO: Quantificare il vantaggio ambientale del recupero sostenibile di un appartamento e degli impianti del Complesso “Corviale” Life Cycle Assessment (LCA)

LCA LIFE CYCLE ASSESSMENT: “L’LCA è un processo che permette di valutare gli impatti ambientali associati ad un prodotto, processo o attività, attraverso l’identificazione e la quantificazione dei consumi di materia, energia ed emissioni nell’ambiente e l’identificazione e la valutazione delle opportunità per diminuire questi impatti.” “SETAC” ( Society of Environmental Toxicology and Chemistry, [1993]

LCA LIFE CYCLE ASSESSMENT: “ L’analisi riguarda l’intero ciclo di vita del prodotto ( “ dalla culla alla tomba ” ): dall’estrazione e trattamento delle materie prime, alla produzione, trasporto e distribuzione del prodotto, al suo uso, riuso e manutenzione, fino al riciclo ed alla collocazione finale del prodotto dopo l’uso. ” “SETAC” ( Society of Environmental Toxicology and Chemistry, [1993] )

SCHEMA DELL’LCA (UNI ISO 14040): OBIETTIVO UNITA’ FUNZIONALE FUNZIONE DEL SISTEMA CONFINI MATERIALI ENERGIE INVENTARIO PROCESSI COMPETENZE: INGEGNERIA, FISICA, BIOLOGIA, CHIMICA, MEDICINA, ECONOMIA EMISSIONI CLASSIFICAZIONE CARATTERIZZAZIONE NORMALIZZAZIONE VALUTAZIONE PROPOSTE PER LA RIDUZIONE DEL DANNO

IL METODO ECO-INDICATOR 99: LA CARATTERIZZAZIONE SALUTE UMANA: (DALY: Disability Adjusted Life Years) SOSTANZE CANCEROGENE MALATTIE RESPIRATORIE (SOSTANZE ORGANICHE) MALATTIE RESPIRATORIE (SOSTANZE INORGANICHE) CAMBIAMENTI CLIMATICI IMPOVERIMENTO DELLO STRATO DI OZONO RADIAZIONI IONIZZANTI QUALITA’ dell’ECOSISTEMA: (PDF m2anno: Potentially Disappeared Fraction) ACIDIFICAZIONE/EUTROFIZZAZIONE ECOTOSSICITA’ USO DEL TERRITORIO IMPOVERIMENTO : delle RISORSE (MJ Surplus) MINERALI COMBUSTIBILI FOSSILI

IL METODO ECO-INDICATOR 99: LE PROSPETTIVE CULTURALI PROSPETTIVA Salute umana Qualità dell’ecosistema Risorse Gerarchica 40% 20% Ugualitaria 30% 50% Individualista 55% 25% IL RUOLO DELLE PROSPETTIVE CULTURALI LA PROSPETTIVA INDIVIDUALISTA: non considera l’esaurimento del combustibile fossile come un problema reale poiché non considera importante la prospettiva di lungo periodo, non dà molto peso a problemi futuri; nel caso dei minerali, invece, accetta come reale la costante diminuzione della concentrazione delle risorse. LA PROSPETTIVA UGALITARIA: ritiene che le risorse non possano essere regolate mentre i bisogni sì accetta il concetto della sostituzione delle risorse e ritiene che fonti energetiche alternative debbano sostituire i combustibili fossili LA PROSPETTIVA GERARCHICA: ritiene che i bisogni non possano essere regolati mentre le risorse sì ritiene importante evidenziare le differenze tra le risorse per sviluppare una strategia di regolamentazione delle risorse

IL METODO ECO-INDICATOR 99: IL CONTRIBUTO AL DANNO DELLA CATEGORIA DI IMPATTO NELLA PROSPETTIVA UGUALITARIA: Carcinogenic effects 1% Respiratory effects (inorganics) 9% Respiratory effects (organics) 0% Climate change 20% Radiation Ozone depletion Ecotoxicity 8% Acidification/eutrophication 4% Land-use 38% Minerals Fossil 19%

IL METODO ECO-INDICATOR 99: LA NORMALIZZAZIONE fattori di NORMALIZZAZIONE Inverso del danno subito dal cittadino medio europeo in 1 anno LA VALUTAZIONE fattori DI VALUTAZIONE Importanza relativa delle categorie di danno

+ + = = CRITERI PER LA COSTRUZIONE DELL’LCA: Corviale 20 Corviale 80 LCA dei Consumi nei primi 20 anni Corviale20consumi LCA degli Impianti nei primi 20 anni Corviale20impianti LCA dei Materiali nei primi 20 anni Corviale20materiali + + RECUPERO Corviale 80 Corviale 80 rec. LCA Consumi nei successivi 80 anni senza recupero Corviale80 consumi LCA Materiali nei successivi 80 anni senza recupero Corviale80 materiali LCA Impianti nei successivi 80 anni senza recupero Corviale80 impianti LCA Materiali nei successivi 80 anni con recupero Corviale80 rec.materiali LCA Impianti nei successivi 80 anni con recupero Corviale80 rec.impianti LCA Consumi nei successivi 80 anni con recupero Corviale80 rec.consumi = = Corviale 100 Corviale 100 rec.

OBIETTIVO DELLO STUDIO: Obiettivo dello studio è la valutazione ambientale ed economica del ciclo di vita di un appartamento del complesso Corviale e degli impianti a suo servizio. LE FUNZIONI DEL SISTEMA: La funzione dei nuovi materiali è quella di raggiungere condizioni di comfort all’interno dell’appartamento. La funzione degli impianti è quella di assicurare il fabbisogno di energia termica, elettrica e di acqua all’appartamento. UNITÀ FUNZIONALE: L’unità funzionale è l’appartamento int. 638 scala A (tipologia 5Ad ) della trancia C del lotto 2, con un volume lordo di 212,910 mc, servito da una superficie radiante di 16,620 mq, considerando gli impianti a suo servizio. CONFINI DELLO STUDIO: I confini del ciclo di vita vanno dall’estrazione delle materie prime al fine vita dei materiali al momento della demolizione. Nell’analisi vengono considerati anche i consumi degli automezzi e delle macchine necessari per la costruzione dell’edificio. METODO PER LA VALUTAZIONE: Il metodo usato per la valutazione è l’Eco-indicator99 E/E modificato per tenere conto dell’uso dell’acqua e del costo economico. Il codice utilizzato è SimaPro5.0.

CORVIALE 20 MATERIALI Human Health 0.0311 DALY Ecosystem Quality 2.06E3 PDF*m2y Resources 1.01E4 MJ Surplus

CORVIALE 20 MATERIALI Danno totale: 1,15E3 Pt 52,75% Human Health 29,27% Resources 17,55% Ecosystem Quality

CORVIALE 20 IMPIANTI LA CARATTERIZZAZIONE Human Health 0.0681 DALY Ecosystem Quality 588 PDF*m2y Resources 2,82E3 MJ Surplus

CORVIALE 20 IMPIANTI LA VALUTAZIONE PER IMPACT CATEGORY 46,5% Human Health Danno totale: 284 Pt 33,33% Resources 20,17% Ecosystem Quality

CORVIALE 20 CONSUMI LA CARATTERIZZAZIONE Human Health 0.114 DALY Ecosystem Quality 5,56E3 PDF*m2y Resources 1,44E5 MJ Surplus

CORVIALE 20 CONSUMI LA VALUTAZIONE PER IMPACT CATEGORY 29,19% Human Health Danno totale: 7,59E3 Pt 63,67% Resources 7,144% Ecosystem Quality

CORVIALE 20 CONSUMI LA VALUTAZIONE PER SINGLE SCORE Il danno totale è dovuto: per il 40.48% ai consumi di energia elettrica per uso domestico per il 22.77% al consumo di gasolio per il riscaldamento nei primi 10 anni di uso per il 19.17% al consumo di gas metano per il riscaldamento nei successivi 10 anni e alla produzione di acqua calda sanitaria

CORVIALE 20 LA CARATTERIZZAZIONE Human Health 0,152 DALY Ecosystem Quality 8,21E3 PDF*m2y Resources 1,57E5 MJ Surplus

CORVIALE 20 LA VALUTAZIONE PER IMPACT CATEGORY 84,16% CONSUMI Danno totale: 9,02E3 Pt 12,69% MATERIALI 3,15% IMPIANTI

CORVIALE 20 LA VALUTAZIONE PER DAMAGE CATEGORY 32,73% Human Healt Danno totale: 9,02E3 Pt 8,87% Ecosystem Quality 58,4% Resources

CORVIALE 100 LA CARATTERIZZAZIONE Human Health 0,47 DALY Ecosystem Quality 2,53E4 PDF*m2y Resources 7,14E5 MJ Surplus

CORVIALE 100 LA VALUTAZIONE PER IMPACT CATEGORY  21,29% CONSUMI nei primi 20 anni Danno totale: 9,02E3 Pt 94,09% 72,8% CONSUMI nei successivi 80 anni 3,21% MATERIALI

PROGETTO DI MODIFICA DEL COMPLESSO “CORVIALE” Sull’impianto di riscaldamento e produzione dell’acqua calda sanitaria: Sostituzione dei corpi scaldanti con il pavimento radiante Installazione di collettori solari piani Sull’isolamento termico: Isolamento delle pareti: All’esterno aggiunta di una parete a cappotto All’esterno aggiunta di una parete ventilata sulle pareti di testata All’interno aggiunta di uno strato di intonaco isolante sulle pareti della loggia Isolamento della copertura Aperture Sostituzione delle lastre di vetro singolo con doppi vetri basso-emissivi 4-12-4mm Per i consumi di acqua potabile: elementi per la riduzione dei consumi: Riduttori di flusso Sanitari a doppia mandata elementi per il riciclo delle acque piovane.

SCHEMA IMPIANTO COLLETTORI SOLARI

SCHEMA ISOLAMENTO PARETE INVERNO ESTATE CONFRONTO Velocità della messa  a regime moderata Risposta inerziale moderata   Elevato isolamento Elevata capacità termica Messa a regime lenta Debole escursione termica nel funzionamento con attenuazione notturna Risposta inerziale massima Massimo risparmio nel caso di utilizzo continuo con attenuazione Rapidità di messa a regime Rapidità di raffreddamento ambientale Risposta inerziale Massimo risparmio in caso di utilizzo non continuativo Basso isolamento Capacità termica media  Risparmio nel caso di utilizzo continuo con debole attenuazione

CONFRONTO LCA ISOLANTI SUGHERO PORTOGHESE SUGHERO ITALIANO EPS EPS RICICLATO PER L’80% Human Health: il cappotto con sughero italiano (0,000395 DALY) ha un vantaggio del 173.41% rispetto al cappotto con sughero portoghese e del 55.44% rispetto al cappotto con EPS. Ecosystem Quality: il cappotto con sughero italiano presenta il minor danno con un vantaggio del 374.89% sul cappotto con sughero portoghese a causa dei trasporti (Truck 16 ETH) che producono l’emissione di NOx e NOx (as NO2) e di Zn in aria e con un vantaggio del 51.74% sul cappotto con l’EPS a causa della produzione di PS (EPS) B 250. Resources: il cappotto con sughero italiano presenta il minor danno con un vantaggio del 454.71% sul cappotto con sughero portoghese dovuti al minor consumo di natural gas, di crude oil (ETH) e di crude oil (IDEMAT) per la riduzione dei trasporti.

SCHEMA DI RECUPERO ACQUE PIOVANE

CONFRONTO CORVIALE 80 - CORVIALE 80 REC. LA CARATTERIZZAZIONE Human Health 0,322 DALY 0,243 DALY Ecosystem Quality 7,96E4 PDF*m2y 1,38E4 PDF*m2y Resources 5,57E5 MJ Surplus 3,11E5 MJ Surplus Costi 3,32E6€ 2,6E6€

CONFRONTO CORVIALE 80 - CORVIALE 80 REC. LA VALUTAZIONE PER DAMAGE CATEGORY 44,16% 24,5%

CONFRONTO CORVIALE 80 - CORVIALE 80 REC. LA VALUTAZIONE PER IMPACT CATEGORY In Human Health la categoria di impatto che presenta il massimo guadagno è Climate change (39.15%) dovuto alla riduzione dell’emissione di CO2 da 409.5t a 250t. In Ecosystem Quality la categoria di impatto che presenta il guadagno massimo è Acidification/Eutrophication (25.04%) dovuto alla riduzione dell’emissione di SOx(as SO2) da 735kg a 525kg. In Resources la categoria di impatto che presenta il guadagno massimo è Fossil fuels (48.8%) dovuto alla riduzione del consumo natural gas ETH da 8E4 a 1.97E4m3

CORVIALE 100 REC. LA CARATTERIZZAZIONE Human Health 0,395DALY Ecosystem Quality 2,2E4 PDF*m2y Resources 4,86E5 MJ Surplus

CORVIALE 100 REC. LA VALUTAZIONE PER IMPACT CATEGORY 61,59% 30,02% 8,39% HUMAN HEALTH RESOURCES ECOSYSTEM QUALITY

CORVIALE 100 REC. LA VALUTAZIONE PER SINGLE SCORE  29,8% CONSUMI nei primi 20 anni Danno totale: 2,55E4 Pt 91,4% 61,6% CONSUMI nei successivi 80 anni 4,5% MATERIALI

CONFRONTO CORVIALE 100 - CORVIALE 100 REC. LA CARATTERIZZAZIONE Human Health 0,47 DALY 0,395DALY Ecosystem Quality 2,53E4 PDF*m2y 2,2E4 PDF*m2y Resources 7,14E5 MJ Surplus 4,86E5 MJ Surplus Costi 3,32E6€ 5,32E6€

CONFRONTO CORVIALE 100 - CORVIALE 100 REC. LA VALUTAZIONE PER DAMAGE CATEGORY 34,45% 16,67%

CONFRONTO CORVIALE 100 - CORVIALE 100 REC. LA VALUTAZIONE PER IMPACT CATEGORY In Human Health il guadagno massimo si ha in Climate change (30.69%) dovuto alla riduzione di CO2 da 527.328t a 367.809t a causa della riduzione del consumo di gas In Ecosystem Quality il guadagno massimo si ha in Acidification/Eutrophication (15.39%) dovuto alla riduzione di NOx (as NO2) che passa da 1.27t a 1.067t e SOx (as SO2) che passa da 2.29t a 1.95t In Resources il guadagno massimo si ha in Fossil fuels (37.9%) dovuto alla riduzione del consumo di natural gas ETH da 9.57E4m3 a 3.55E4m3 e dalla riduzione di 7.42t di crude oil ETH

+ = + = CONCLUSIONI: 4245 MJ 13800 MJ 12865 MJ IL FABBISOGNO ANNUO DI ENERGIA TERMICA PER IL RISCALDAMENTO: 2.063 MJ IL FABBISOGNO ANNUO DI ENERGIA TERMICA PER LA PRODUZIONE DI ACQUA CALDA: 11.737MJ 13800 MJ + MODIFICHE SULL’INVOLUCRO = 11.737MJ 1.128 MJ 12865 MJ + COLLETTORI SOLARI = 4245 MJ

PER ELEMENTI A SERVIZIO DEGLI CONCLUSIONI: ACQUA 362.114,28 Lt 249.339,34 Lt Minerals 1,23E3 MJ Surplus 1,01E3 MJSurplus Water 1,1E3 MJ Surplus 0,8E3 MJSurplus ELETTRICITA’ PER ELEMENTI A SERVIZIO DEGLI IMPIANTI 811,82 kWh 236,02 kWh Ecotoxicity 8,95E3 PDFm2y 7,71E2 PDFm2y Ni 1,9 g 0,55 g GAS 30.478,17 MJ 4245 MJ Fossil Fuel 5,9E3 MJ Surplus 3,67E3 MJSurplus Natural Gas 3,11E3 MJ Surplus 7,6E2 MJSurplus CO2 5092 kg 3073 kg Climate Change 0,00116 DALY 0,000804 DALY