UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI PERUGIA Facoltà di Ingegneria

UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI PERUGIA Facoltà di Ingegneria

IL CONTRIBUTO DELL’ANALISI DEL CICLO DI VITA (LCA) ALLA PROGETTAZIONE DI

EDIFICI SOSTENIBILI

Perugia, mercoledì 5 ottobre 2011

ing. Giorgio Baldinelli

Corso di Pianificazione Energeticaa.a. 2011-12

• Life Cycle Assessment (LCA) is a structured, comprehensive and internationally standardized method. It quantifies all relevant emissions and resources consumed and the related environmental and health impacts and resource depletion issues that are associated with any goods or services (“products”).

• About Life Cycle Assessment (LCA)

• Life Cycle Assessment takes into account a product’s full life cycle: from the extraction of resources, through production, use, and recycling, up to the disposal of remaining waste. Critically, LCA studies thereby help to avoid resolving one environmental problem while creating others: this unwanted “shifting of burdens" is where you reduce the environmental impact at one point in the life cycle, only to increase it at another point. Therefore, LCA helps to avoid, for example, causing waste-related issues while improving production technologies, increasing land use or acid rain while reducing greenhouse gases, or increasing emissions in one country while reducing them in another.

• Life Cycle Assessment is therefore a vital and powerful decision support tool, complementing other methods, which are equally necessary to help effectively and efficiently make consumption and production more sustainable.

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

• About Life Cycle Assessment (LCA)

DEFINIZIONE

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

L’analisi LCA (Life Cycle Assessment)di un prodotto permette di analizzare le implicazioni ambientali di un prodotto lungo tutto il suo ciclo di vita "dalla culla alla tomba", comprendendo quindi l'estrazione e la lavorazione delle materie prime, la fase di fabbricazione del prodotto, il trasporto e la distribuzione, l'utilizzo e l'eventuale riutilizzo del prodotto o delle sue parti, la raccolta, lo stoccaggio, il recupero e lo smaltimento finale dei relativi rifiuti.

La procedura LCA si basa sulla compilazione, quantificazione e valutazione, con procedure definite, di tutti gli ingressi e le uscite di materiali ed energia e degli impatti ambientali associati, attribuibili ad un prodotto nell’arco del suo ciclo di vita.

LA PROCEDURA LCA

In accordo con il contenuto della ISO 14040 e 14044, la procedura LCA si articola tecnicamente in quattro fasi distinte e consecutive:

-Definizione degli obiettivi e del campo di applicazione dello studio (Goal and scope definition)

-Inventario (Life Cycle Inventory)

-Valutazione degli impatti (Life Cycle Impact Assessment)

-Interpretazione e miglioramento (Life Cycle Improvement)

VALUTAZIONE DEL DANNO AMBIENTALE Con i metodi di valutazione

INVENTARIOMATERIALI

PROCESSI

ENERGIA

EMISSIONI

1° Fase

VALUTAZIONE DI POSSIBILI MIGLIORAMENTI

CLASSIFICAZIONE CARATTERIZZAZIONE NORMALIZZAZIONE VALUTAZIONE

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

2° Fase

3° Fase

4° Fase

RISORSE

DEFINIZIONE SCOPI E OBIETTIVIDichiarazione degli Obiettivi

Definizione del Campo di Applicazione Definizione dell’Unita’ Funzionale

Definizione dei Confini del Sistema

LA METODOLOGIA LCA: SCHEMA FASI

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

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

nello studio condotto si è fatto riferimento alla

libreria ECOINVENT

Librerie

Metodi

STRUMENTI

Nel codice di calcolo sono implementati 16 metodi di

valutazione che si possono richiamare al momento di analizzare

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

Eco-indicator 99IPCC 2001CED 2001

residenziale e terziario

LCA IN EDILIZIA“La LCA è un’analisi ambientale che permette di

valutare gli impatti associati al Ciclo di vita di un processo, un’attività o un PRODOTTO”

L’EDIFICIO

Consumi di energia:1) per la produzione dei

materiali e dei componenti per l’edilizia

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

3) per l’edificazione vera e propria

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

5) nel processo di demolizione dell’edificio

6) apporto positivo deriva dal riciclaggio di materiali e componenti

Settore coinvolto:industriale

trasporti

industria delle costruzioni

industria delle costruzioni

industriale

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

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

VANTAGGI E APPLICAZIONI

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

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

PRINCIPALI LIMITI1) Carattere prototipico del settore edilizio;

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

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

4) Difficoltà nel reperimento dati.

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

2) Carattere iterativo del processo;

3) Quantificazione e qualificazione del danno ambientale del manufatto;

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

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

VANTAGGI E APPLICAZIONI

LIMITI E POTENZIALITÀ

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

Edificio residenziale monofamiliare

• Prospetto Sud - Progetto

• Prospetto Est - Progetto

• Pianta piano terra - Progetto

N

• Definizione degli Obiettivi e dei Confini del Sistema • 1. Obiettivo dello studio

• 2. Campo di applicazione

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

• 1. • Evidenziare l’effettiva utilità dell’applicazione

della metodologia LCA all’organismo edilizio

• 2. • Fornire uno schema semplificato e un modello

relativo per effettuare le valutazioni LCA sull’organismo edilizio in fase di studio di

fattibilità

Nome dell’edificio Villa Bracuto

Tipologia edilizia Abitazione civile adibita a residenza di un unico nucleo familiare con carattere continuativo

Luogo di costruzione Comune di Perugia, località Ponte ValleceppiAnni di costruzione 2000-2002Progettista Dott. Ing. Alessio BuriniPeriodo di vita ipotizzato 50 anniStutture Struttura portante superficiale detta a trave rovescia, struttura di elevazione

puntiformePiani 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 autonomaAcqua Acquedotto municipaleElettricità Rete elettrica nazionale

Fognatura Depuratore

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

• Definizione degli Obiettivi e dei Confini del Sistema

• 1. Obiettivo dello studio


• 3. Unità funzionale






fattibilità

• Tutte le quantità si riferiscono all’intero edificio

• 4. Confini del sistema

• 1. Stabilire le unità di processo da includere

nello studio: sono quelle concepite dal “Sistema di classificazione”adottato per

l’edificio, (norma UNI 8590-1)

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

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

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

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

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

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

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

Armature e staffature 10280 kgChiusura (3.2) Chiusura verticale (3.2.1) 3.2.1.1. Pareti perimetrali verticali 3.2.1.1.2. Tamponamenti verticali Strato di irrigidimento Mattoni pieni 5400 kg

Mattoni forati 25x25x20 96390 kgMattoni forati 25x25x10 49140 kgMalta di cemento 37460 kg

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

844 kg1547 kg

Rivestimenti ceramici 860 kg16,34 kg

3,4 kgBattiscopa lapidei 94,25 kg

74 kg10 kg

Battiscopa di legno 0,0261 m3Pitture 157,8 kg

Strato di finitura esterna Intonaci 1437 kg17527 kg

Battiscopa lapidei 51 kg773,5 kg

380 kgRivestimenti in laterizio 11370 kg

81864 kg1516 kg

10 kgPitture 309,3 kg

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

850 kg222 kg

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

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

476 kg63 kg

Vernici 6,3 kgPortafinestra Vetri 764 kg

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

476 kg63 kg

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

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

SIST

EM

A IN

VO

LU

CR

O• Definizione degli Obiettivi e dei Confini del Sistema

• Sistema di classificazione

CLASSI DI UNITÀ TECNOLOGICHE

Classificazione del sistema tecnologico

STRUTTURA PORTANTE

CHIUSURA

PARTIZIONE INTERNA

IMPIANTO DI FORNITURA SERVIZI

Struttura di fondazioneStruttura di elevazione Struttura di contenimento

Impianto di smaltimento liquidiImpianto idrosanitarioImpianto elettricoImpianto di climatizzazione

Chiusura verticaleChiusura orizzontale inferioreChiusura superiore

Partizione interna:- orizzontale- verticale- inclinata

L’edificio è stato scomposto secondo la norma UNI 8290

UNITÀ TECNOLOGICHE

FASE 1: DEFINIZIONE DEI CONFINI DEL SISTEMA

N

0 1 5 m

ELEMENTO TECNICO: PARETI PERIMETRALI VERTICALI 3.2.1.1.

FISR GENIUS LOCI - U.O. SAPIENZALINEA 3: APPLICAZIONE E VERIFICA DELLE PROCEDUREAttivita' 2: Progettazione di interventi pilotaUNITA' TECNOLOGICA: CHIUSURA VERTICALE 3.2.1 Piano terreno

148,61 MC

UNITA' TECNOLOGICA: PARTIZIONE INTERNA VERTICALE

ELEMENTO TECNICO: PARETI VERTICALE 3.2.1.1.

SUB-SISTEMA: TAMPONAMENTO VERTICALE 3.2.1.1.2.

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

Piano terreno

16,06 MC

• 2. • Definire le fasi del ciclo

di vita da includere nello studio













fattibilità






• Collocazione • del materiale

• Produzione

• Posa in opera

• Materie prime • Materiale riciclato

• Trasporto

• Lavorazione: • produzione materiali

• Trasporto

• Assemblaggio • (consumi elettrici)

• Sostituzione • del materiale • danneggiato

• Scavo

• Fase operativa • Riscaldamento• Produzione acqua calda• Consumi di gas

• Consumi elettrici

• Usi cucina

• Dismissione• Demolizione

• Trasporto

• Riciclo • Riutilizzo• Discarica

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

• 2. • Definire le fasi del ciclo di vita da

includere nello studio













fattibilità



• 5. Requisiti di qualità dei dati

• dati disponibili da computo metrico estimativo

• dall’elenco voci allegato al computo• dagli elaborati grafici di progetto• informazioni reperite in letteratura

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

Adeguare la suddetta classificazione ai dati disponibili da computo metrico estimativo, dagli elaborati grafici di progetto, utilizzando se necessario, informazioni reperite in letteratura• 1° Fase

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

• COMPUTO METRICO ESTIMATIVO

N. Art. Descrizione Quantità Unità di

Ord. Elenco Voci misura

27 3.12 SOLAIO IN LATERO-CEMENTO 720 m2

• Esempio

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

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

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

3.2.4.1.1 Coperture inclinate: Solaio in latero-cemento 79 m2

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

3.3.2.1.1 Solai su ambienti riscaldati 200,5 m2

3.3.2.1.2 Solai su ambienti non riscaldati 25,3 m2

• 1°Approssimazione: Adattare le

quantità note da computo al dettaglio

richiesto dalla classificazione

• CLASSIFICAZIONE

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

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

• Limiti del database Ecoinvent

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

• Non è pensata in modo specifico per materiali edili

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

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

• Si auspica la realizzazione di una banca dati italiana, che sia:• -riferita a materiali e processi produttivi italiani;• -accessibile: i valutatori possono disporre dell’analisi del ciclo di vita per alcuni prodotti,

nella forma in cui sono disponibili in commercio e sono elencati nel computo metrico magari potendo scegliere tra più modelli alternativi diminuisce così il margine di arbitrarietà delle ipotesi introdotte da chi esegue la valutazione e il livello di dettaglio a vantaggio di uniformità che significa anche confrontabilità.

• Analisi dell’Inventario

• Esempio

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

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

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

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

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

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

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

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

letteratura


• 2° Fase

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

Acciaio(kg)

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

Pignatte 73Rete elettrosaldata 2,042Getto di completamento 180,88

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

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

Pignatte S (cm) L (cm) H (cm) Massa superficiale Kg/m2

20 25 38 73

Getto di completamento

Altezza solaiocm

Interasse nervaturecm

Volume calcestruzzo in operam3/m2

DensitàKg/m3

Pesokg

20+4 50 0,076 1800 180,88

Rete elettrosaldata1 m2

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

Pesokg

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


Cls (kg) Laterizio(kg)

Acciaio(kg)

• 3° Fase • Attribuzione dei materiali utilizzati a quelli contenuti nel database Ecoinvent, la scelta è stata condotta con il criterio di massima corrispondenza tra le caratteristiche del materiale descritte nell’elenco voci del computo metrico estimativo e quelle riportate nelle schede tecniche del prodotto tratta dall’inventario Ecoinvent

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

Reinforcing steel, at plant/RER U(kg)

• 3°Approssimazione: Far corrispondere i materiali

realmente utilizzati a quelli della libreria

Ecoinvent

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

• Tabella • Scheda tecnica

• Elaborati prodotti nell’Analisi d’Inventario

• Tavola


• Esempio

Classi di unità tecnologiche 3.2. ChiusuraUnità tecnologiche 3.2.2. Chiusura orizzontale inferioreClassi di elementi tecnici 3.2.2.1. Solai a terraSub-sistemiComponenti Solaio in latero-cementoSub-componenti Materiali Quantità U.m. L.s.Laterizio Brick 18564 kg 1Cls per getti Concrete, normal, at plant/CH U 17,79 m3 1Armature e staffature Reinforcing steel 1326 kg 1Componenti Massetto di sottofondoSub-componenti Materiali Quantità U.m. L.s.Sottofondo (10 cm) Cement cast plaster floor at plant/CH U 58520 kg 1Componenti Strato di impermeabilizzazioneSub-componenti Materiali Quantità U.m. L.s.Impermeabilizzanti Bitumen, at refinery 946 kg 1(membrana impermeabilizzante) Polyethylene, HDPE, granulate 143 kg 1Componenti Strato di isolamento termicoSub-componenti Materiali Quantità U.m. L.s.Polimeri espansi Polystyrene foam slab 265 kg 1Componenti PavimentazioneSub-componenti Materiali Quantità U.m. L.s.Rivestimenti ceramici Ceramic tiles, at regional storage/CH U 232 kg 1

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

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

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

1

3.2.2.1.2. Solaio su spazio areato (20+ 4)

158,4 kg

• Analisi dell’Inventario • Elaborati: Tavole

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

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

Polistirene espanso Superficie Spessore Volume Densità Peso

m2 m m3 kg/m3 kg

221 0,04 8,84 30 265

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

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

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

from 2 Factories in SwitzerlandProduction Volume unknownSampling Procedure noneUncertainty Adjustments none

• Produzione e sostituzione materiali

• Trasporto

• Edificazione

• Scavo

• Assemblaggio

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

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

suolo - Impatto dovuto alla trasformazione del

suolo

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

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

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

• L’inventario per la Fase di Utilizzo

• Consumi di gas

• Consumi elettrici

• Riscaldamento

• Acqua calda

• Usi cucina

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

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

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

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

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

• Dati ISTAT per l’Umbria nel 2005

• Illuminazione e Funzionamento elettrodomestici

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

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

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

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

• Riciclaggio parziale previa selezione e separazione dei materiali idonei

• Riciclaggio diretto

• Deposizione in discarica senza riciclaggio

• Analisi dei risultati:• Struttura dello studio

• 1. Costruzione

• 4. Intero ciclo di vita

• 3. Dismissione

• IPCC 2001

• CED 2001

• Eco-indicator 99• IPCC 2001• CED 2001

• 2. Utilizzo

• 1.1 Produzione materiali

• Analisi dei risultati:• Metodi di valutazione

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

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

• ( kg di CO2 equivalenti/kg di gas)

•C

ateg

ory

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

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

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

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

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


• CED 2001

Categorie Subcategorie Comprende

Energia non rinnovabile

fonti fossili carbone, lignite, petrolio,gas naturale, torba

nucleare uranio

Energia rinnovabile

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

vento, sole, geotermiaenergia eolica, solare (termico e

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

acqua energia idroelettrica

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

• Vantaggi • È un metodo molto intuitivo e di facile

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

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

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

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

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

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

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

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

Pietre Artificiali 45,29%

Prodotti Ceramici 18,93%

Metalli Ferrosi 14,47%

Fibre - Isolanti 1,03%

Materiali Vetrosi0,61%

Materiali da estrazione non ferrosi 0,29%

Pietre Naturali0,02%

Altro1,95%

Liquidi 0,002%

Materie plastiche termoplastiche1,92%

Leganti 1,94%

Prodotti Vernicianti 2,28%

Metalli non Ferrosi 13,22%

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



Liquidi 0,71%

Leganti 0,40%



Legno0,16%




Altro2,16%









Leganti 0,72%



Liquidi 0,00%

Altro2,39%

Legno2,04%




• 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

RisultatiPeso CED GWP 100a

kg MJ-Eq kg CO2-Eq2253018 4886059 377983

• PESO • CONSUMI

• EMISSIONI

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

• inferiore

• esterna

• liquidi

• vert

• nimento

• orizz

• CATEGORIE DI IMPATTO

VALUTATE PER OGNI

SOTTOFASE

• Chiusura verticale 31,3%

• Chiusura superiore 11,4%

• Struttura di elevazione

• 8,29%

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

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

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

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

• per il 7,27% alla struttura di contenimento

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

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

• CONTRIBUTO DELLE SOTTOFASI AL RISCALDAMENTO GLOBALE

• Chiusura • verticale 29,9%

• Chiusura • verticale 28,1%

• Struttura di elevazione 11,4%

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

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

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

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

contenimento• Emissioni maggiori per le

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

• Struttura di contenimento 11,1%

• 1 kg di SOSTANZA EMESSA

• fattori di NORMALIZZAZIONE• Rendono adimensionali i valori delle categorie

• fattori di VALUTAZIONE• Importanza relativa delle categorie di danno

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

• Salute Umana:• (DALY: Disability

• Adjusted Life Years)

ACIDIFICAZIONE/EUTROFIZZAZIONE ECOTOSSICITA’ USO DEL TERRITORIO

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

• Disappeared Fraction)

• 64 (salute umana)

• 333.33 (salute umana)

• 0,004529 Pt/kg

• 2,1E-7daly/kg

• 1 kg CO2

MINERALI COMBUSTIBILI FOSSILI

• Impoverimento• di risorse :

• (MJ Surplus)

• le categorie di danno e di impatto


• Eco-indicator 99

• 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 require

ment

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

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

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

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

• Eco-indicator 99 - Weighting

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

• Used in the project

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

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

• inferiore

• esterna

• liquidi

• vert

• nimento

• CATEGORIE DI DANNO VALUTATE PER OGNI

SOTTOFASE

• Chiusura verticale 25%

• Chiusura superiore 10,6% • Trasporti dalle aziende

al cantiere 8,87%

• orizz

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

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

• • per il 25,1% alla Chiusura verticale

• • per il 10,6% alla Chiusura superiore

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

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

• Scavo

6,25%


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

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

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

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

• Chiusura verticale 30%

• Scavo 42,6%

• Chiusura verticale 22,7%

• CONTRIBUTO DELLE

SOTTOFASI ALLE

CATEGORIE DI DANNO

• strutture di contenimento

• 6,51%

• tampona-

• menti verticali

• 6,97%

• scavo• 6,25%

• chiusura verticale

• 25,1 %

• chiusura superiore

• 10,6 %

• chiusura orizzontale inferiore

• 4,08 %

• solaio• 0,296

%• struttu

re di contenimento verticale

• 3,83 %

• infissi• 8,47 %

• Fase del ciclo di vita

• Sottofasi: Unità tecnologiche

• Classi di elementi tecnici

• Materiali

• Flussi di materia ed energia


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

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

• CATEGORIE DI DANNO VALUTATE PER OGNI SOTTOFASE

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

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

risorse fossili (89,4%)

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

• CATEGORIE DI IMPATTO VALUTATE PER OGNI SOTTOFASE

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

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

demolizione della Chiusura Verticale

• inferiore

• inclinata

• liquidi

• vert

• orizz

• Dismissione Struttura di

Contenimento• Dismissione

Fondazione

• Dismissione Chiusura Verticale

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

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

• Fase di esercizio 74,2%

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

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

• Costruzione 24,6%

• Dismissione 1,2%

Documents

UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI PERUGIA Facoltà di Ingegneria