Metodologia LCA (Life Cycle Assessment): valutazione carichi ambientali

Metodologia LCA (Life Cycle Assessment) per la valutazione carichi ambientali connessi ad un processo produttivo. Ecco gli obiettivi e le fasi del processo per minimizzare l’impatto ambientale

Al fine di minimizzare l’impatto ambientale, uno degli strumenti fondamentali per la valutazione dei carichi energetici e ambientali nel settore delle costruzioni è la metodologia Life Cycle Assessment (LCA), in italiano “valutazione del ciclo di vita”.

Si tratta di un processo oggettivo di valutazione dei carichi ambientali connessi con un prodotto, un processo o una attività, attraverso l’identificazione e la quantificazione dell’energia e dei
materiali usati e dei rifiuti rilasciati nell’ambiente. La valutazione include l’intero ciclo di vita del prodotto, processo o attività, dalle fasi di estrazione dei materiali a quelle di dismissione finale.

Nei precedenti articoli abbiamo parlato di riduzione dei carichi ambientali attraverso la minimizzazione dei rifiuti da costruzione e demolizione in fase di dismissione ed in fase di costruzione (Vedi artt. “Carichi ambientali e minimizzazione dei rifiuti da costruzione e demolizione” e “Rifiuti da costruzione e demolizione in fase di costruzione: come vanno gestiti e riutilizzati“).

Valutazione carichi ambientali e metodologia LCA, metodologie per la determinazione dei carichi e degli impatti ambientali

La metodologia Life Cycle Assessment (LCA), regolamentata dalle norme tecniche internazionali ISO della serie 140401, consente di valutare e quantificare gli impatti ambientali di prodotti (intesi come beni o servizi) lungo il loro intero ciclo di vita, e quindi dalla fase di estrazione delle materie prime necessarie per la produzione dei materiali e dell’energia per la produzione del bene fino alla fase del loro smaltimento finale.
L’utilizzo della LCA nel settore delle costruzioni presenta ancora diverse difficoltà di codifica delle procedure ma rappresenta sicuramente uno dei campi con più ampie potenzialità.

La LCA appare infatti lo strumento più adeguato per fornire dati ed informazioni necessari a creare modelli analogici della realtà nella fase di progettazione ecosostenibile. In particolare, il suo ruolo è cruciale per definire: la minimizzazione dei consumi di materie e di energia e della generazione di emissioni e rifiuti connessi alle diverse fasi di scelta dei materiali, le tecniche costruttive e le modalità di esercizio, nonché di gestione della fase di demolizione e trattamento/smaltimento dei materiali a fine vita.
Ci si propone di utilizzare lo strumento della LCA per sviluppare confronti affidabili tra diverse soluzioni progettuali, al fine di quantificarne i carichi ambientali (diretti, indiretti ed evitati) lungo l’intero ciclo di vita, ma anche le prestazioni meccaniche, le condizioni di sicurezza in fase di messa in opera, la potenziale tossicità in fase di uso, la riciclabilità di alcuni materiali, etc.

Una procedura LCA si articola in quattro fasi distinte e consecutive:

  • definizione di scopi ed obiettivi (Goal and Scope Definition)
  • analisi dell’inventario (Life Cycle Inventory, LCI)
  • analisi degli impatti ambientali (Life Cycle Impact Assessment, LCIA)
  • analisi di interpretazione dei risultati (Life Cycle Interpretation)
Fasi di uno studio di Life Cycle Assessment (LCA)

Fasi di uno studio di Life Cycle Assessment (LCA)

La prima fase di uno studio LCA prevede la definizione degli obiettivi dell’analisi, precisando, in particolare, l’applicazione prevista, le ragioni che inducono a realizzare lo studio ed il tipo di pubblico a cui esso è destinato (Goal phase). Si individua, inoltre, il campo di applicazione, definendo la funzione ed i confini del sistema in esame, l’unità funzionale, la qualità dei dati, nonché le ipotesi, le problematiche e il tipo di dati da considerare (Scope phase). In particolare, l’unità funzionale del sistema deve essere coerente con il goal and scope dello studio e deve individuare in modo chiaro e misurabile il riferimento a cui tutti i dati di input e di output devono essere normalizzati. Una volta fissata l’unità funzionale saranno definibili i confini del sistema, e quindi le unità di processo da includere nello studio. E’ comunque necessario identificare e spiegare i criteri usati per stabilire tali confini.

Fase di definizione degli scopi e degli obiettivi di una LCA

Fase di definizione degli scopi e degli obiettivi di una LCA

L’analisi di inventario consiste nella redazione di una banca dati di carichi ambientali sviluppata attraverso la definizione e la quantificazione dei flussi di materia e di energia in entrata al sistema e quelli relativi alle emissioni, ai rifiuti e ad altri carichi ambientali (rumore, calore disperso, occupazione di territorio, ecc.) in uscita, tenendo in conto l’intero arco del ciclo di vita del sistema in esame. Questo inventario di carichi ambientali dovrà essere elaborato su dati di buona affidabilità per le parti del sistema in esame direttamente interessate alla funzione, mentre si potranno usare banche dati per le parti del sistema coinvolte solo indirettamente.

Si distinguono:

  • carichi generati diretti, che sono connessi immediatamente alle attività del sistema in esame, e carichi indiretti, che provengono dai processi di produzione, trasporto ed utilizzo di tutto quanto (materia e/o energia) necessita alla funzione del sistema in esame
  • carichi evitati, connessi al risparmio di materiali ed energia legati alla attività in esame, come può essere ad esempio quella del riciclo di materiali da costruzione e demolizione
Fase di Analisi di inventario di una LCA

Fase di Analisi di inventario di una LCA

La fase dell’analisi degli impatti ambientali ha lo scopo di identificare e quantificare gli impatti ambientali determinati dal sistema in esame, evidenziando l’entità dei cambiamenti che si generano a seguito dei consumi di materia e di energia e dei rilasci nell’ambiente. In sostanza, è la fase in cui si passa dai dati oggettivi raccolti o calcolati durante la fase di LCI ad una valutazione (quantitativa) di pericolosità ambientale. Secondo lo standard ISO 14044, esistono alcuni elementi obbligatori, quali la classificazione degli impatti e la loro caratterizzazione, ed altri elementi opzionali, quali la normalizzazione e la valutazione o pesatura. I primi due elementi consentono di assegnare i risultati della fase LCI a determinate categorie di impatto, con conseguente quantificazione degli impatti sull’ambiente, mediante modelli scientifici e fattori di equivalenza.
Le categorie di impatto, generalmente, sono riconducibili a quattro grandi aree: utilizzo di risorse naturali (resource depletion), effetti sulla salute dell’uomo (human health and safety effects), effetti sull’ecosistema (ecological effects) ed effetto serra (climate change).

La tabella che segue riporta un’ulteriore possibile classificazione delle categorie di impatto, anche se va ricordato che in genere solo un sottosistema di esse viene considerato in ogni studio o valutazione specifica.

Tabella sulla possibile classificazione delle categorie di impatto

Categorie di impatto input-related Categorie di impatto o output-related
Risorse abiotiche Cambiamento climatico
Risorse biotiche Assottigliamento della fascia di ozono stratosferico
Uso del territorio Ecotossicità
Consumo di acqua Tossicità umana
Formazione di foto-ossidanti
Acidificazione
Eutrofizzazione
Radiazione
Dispersione di calore
Odore
Rumore
Condizioni di lavoro

Ciascun effetto ha un’interazione con l’ambiente rapportabile a diverse scale geografiche, che potrebbero essere utilizzate per un’ulteriore classificazione delle categorie di impatto:

  • globale (effetto serra, assottigliamento della fascia di ozono)
  • regionale (acidificazione, eutrofizzazione, formazione di smog fotochimico)
  • locale (formazione di smog fotochimico, consumo di territorio)

In generale, dopo la classificazione dei diversi impatti causati dal processo, i metodi di caratterizzazione permettono di quantificare in modo omogeneo il contributo delle singole emissioni.

La figura che segue illustra come la ISO 14044 suggerisce di collegare i risultati della fase di inventario con le categorie di impatto.

 Concetto degli indicatori di categoria

Concetto degli indicatori di categoria

Gli elementi opzionali, infine, consentono di quantificare il contributo di ciascuna categoria d’impatto alle problematiche ambientali a livello regionale o globale. Si normalizza l’indicatore della categoria d’impatto rispetto ad un valore nominale di riferimento; in genere si adotta il carico medio annuo, in una nazione o regione, diviso per il numero di abitanti.

Lo scopo principale del processo di normalizzazione sta, quindi, nell’evidenziare quali categorie d’impatto hanno una rilevanza maggiore.

Fase di analisi di impatto ambientale di una LCA

Fase di analisi di impatto ambientale di una LCA

La parte conclusiva dello studio consiste nello sviluppo di analisi critiche dei risultati al fine di trarre delle conclusioni e fornire raccomandazioni per il miglioramento delle prestazioni ambientali del sistema analizzato.

 

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  1. […] Nel processo di riduzione dei carichi ambientali e minimizzazione dei rifiuti da costruzione e demolizione, un ruolo fondamentale è svolto anche attraverso l’applicazione delle tecniche di valutazione del ciclo di vita, LCA, (Vedi art. “Valutazione carichi ambientali con la metodologia LCA“). […]

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