L

1
LAnalisi del Ciclo di Vita (LCA) e la sua
applicazione alledilizia, alla gestione dei
rifiuti, ai trasporti, ai prodotti
(agro-alimentari e industriali), alle risorse e
ai servizi
AMBIENTE
2

• 116 analisi del ciclo di vita di prodotti,
  processi e servizi
• 28 gestione rifiuti
• 36 prodotti (24 agroalimentari 12 industriali)
• 31 ecodesign (30 edifici1 urbanistica)
• 11 servizi (ospedali (4), scuole (1), biblioteche
  (1), mense (1), traffico (3), Comune (1))
• 1 ecosistema (fiume calabrese) 5 risorse 2
  Paese povero 1 turismo

Metodo LCA Codice SimaPro
Collaborazione con 150 Aziende pubbliche e
private, 5 Comuni e 30 Università
97 tesi di laurea di 8 facoltà 12 tirocini
post-laurea 7 richieste di Aziende

• 116 documenti ENEA
• 22 Convegni organizzazione di 5 Convegni
• 1 sito (http//digilander.libero.it/giabon)

1 Progetto SPINNER 1 Progetto SPINTA LCA LAB
Anni 1997-2006 ENEA Laboratorio tesi e tirocini
Formazione
Linee guida per luso dellLCA nella
certificazione ambientale di prodotti e servizi
e nella progettazione ecosostenibile degli
edifici
Creazione di una banca dati italiana e studio per
un metodo di valutazione italiano del danno
Analisi ambientale come servizio al Paese
3
La Metodologia LCA
OBIETTIVO UNITA FUNZIONALE FUNZIONE DEL
SISTEMA CONFINI DEL SISTEMA ISO 14041
INVENTARIO ISO 14041
MATERIALI
ENERGIE
PROCESSI
Competenze INGEGNERIA, FISICA, SC. AMBIENTALI,
SC. NATURALI, BIOLOGIA, ARCHITETTURA, CHIMICA,
MEDICINA, STORIA, ECONOMIA
EMISSIONI E RISORSE
NORMALIZZAZIONE
CARATTERIZZAZIONE
VALUTAZIONE DEL DANNO
CLASSIFICAZIONE
VALUTAZIONE DEL DANNO AMBIENTALE ISO
14042 Metodi ECO-INDICATOR 99, EPS 2000, EDIP 97,
IMPACT 2002
ANALISI DI SENSIBILITA E VALUTAZIONE DEI
MIGLIORAMENTI ISO 14043
4
La soluzione del problema ambientale i
protagonisti
Nessun limite

• Enti di certificazione
• Studi professionali

Il danno ambientale esiste?
falso
vero

• Gestione dei rifiuti
• Progettazione edifici
• Prodotti
• Servizi
• Programmazione di uno sviluppo sostenibile

• Stato
• Regioni
• Province
• Comuni

cittadino
Limiti per un nuovo modello di sviluppo

• Cause
• Effetti
• Rimedi
• Costi esterni

• Enti di ricerca
• Università
• Agenzia Ambiente

Analisi LCA
5
La soluzione del problema ambientale i
finanziamenti
Etica di impresa
Riduzione del danno ambientale e dei costi esterni
Costi limitati
Pubblica Amministrazione
Aziende

• Enti di ricerca
• Agenzia ambiente
• Università

• Banche dati
• Metodi di valutazione

Studi professionali
Analisi del ciclo di vita Autocertificazione Certi
ficazione EPD e EMAS
Prodotti
Servizi
Processi
6
LCA STRUMENTO NECESSARIOper la scelta tra
componenti con la stessa funzione
1TJ con una caldaia a gas
Raccolta differenziata
LCA componenti
LCA uso
Danno minimo di un edificio
Danno minimo Piano Provinciale Gestione Rifiuti
Danno minimo di una fonte energetica
LCA fine vita
Raccolta indifferenziata
Trasporti
1TJ con un pannello solare
1TJ con biomasse
Danno minimo di un prodotto agro-alimentare
Coltivazione convenzionale
Coltivazione biologica
7
Applicazioni LCAStrumento di informazione
rivolto al Cittadino per

• una sua migliore conoscenza dei danni ambientali
  dovuti alle attività umane
• una scelta cosciente del prodotto e del servizio
• una sua richiesta cosciente alla Pubblica
  Amministrazione di una legislazione volta alla
  difesa dellambiente
• la riduzione delle spese dovute ai costi
  ambientali
• la difesa della vita, sua e delle generazioni
  future

8
Applicazioni LCAStrumento a supporto della
Pubblica Amministrazione per

• la definizione della legislazione in campo
  ambientale
• la scelta della gestione dei rifiuti con minor
  impatto ambientale
• La scelta delle fonti energetiche a minor impatto
  ambientale
• La progettazione ecosostenibile degli edifici
• la sensibilizzazione dei cittadini e delle
  aziende tale compito deve essere svolto dagli
  Enti di ricerca e dalle Università
• la riduzione delle spese sanitarie conseguenti ai
  danni subiti dalluomo a causa delle emissioni
  inquinanti
• la riduzione dei danni prodotti dai servizi
  pubblici
• la riduzione delle spese per i combustibili
  fossili sostenute dallItalia per il consumo di
  energia prodotta

9
Applicazioni LCAStrumento a supporto delle
Aziende e degli Studi professionali per

• La nascita di unetica dimpresa che tenga conto
  sia dei costi economici che di quelli ambientali
  del prodotto o del servizio
• una riduzione dellimpatto ambientale a beneficio
  dei lavoratori dellAzienda
• un miglioramento della qualità del prodotto o del
  servizio
• una riduzione del costo di produzione conseguente
  alla riduzione del consumo di energia e di
  materiali
• la definizione della prima e più importante fase
  per la certificazione ambientale dei prodotti e
  dei servizi
• un aumento della loro competitività
• un rapporto di fiducia con il cittadino utente e
  consumatore
• uso del LCA come qualifica del prodotto e del
  servizio

10

• Il Metodo LCA
• Condizioni necessarie per la validità dei
  risultati
• trasparenza e modificabilità delle Banche-Dati
• rappresentatività da parte delle Banche-Dati
  della realtà che si vuole studiare
• trasparenza e modificabilità dei Metodi per la
  valutazione del danno
• adeguatezza dei Metodi ai problemi che devono
  essere studiati
• stretta correlazione tra Metodi e Banche-Dati
• trasparenza del risultato numerico dello studio

11
Il Metodo LCA Proposte per una maggiore
affidabilità dei risultati

• costruzione di una Banca-Dati italiana che
  rappresenti la gestione dei rifiuti, la
  progettazione degli edifici (ecodesign), la
  produzione agro-alimentare, i trasporti, i
  servizi sanitari
• definizione di un Metodo italiano per la
  valutazione del danno
• scelta di un Metodo straniero col quale
  confrontare i risultati
• costruzione di un Codice italiano che utilizzi la
  Banca-Dati e il Metodo italiano
• scelta per la Certificazione ambientale delle
  procedure che fanno uso dellLCA come primo passo
  per la valutazione del danno
• scelta di un LCA dettagliato, trasparente e
  basato su indicatori scientifici.

12

• Metodi di calcolo e dati per un LCA dettagliato
• Codice di calcolo SimaPro5, SimaPro6, SimaPro7
• Banche-Dati ETH, Idemat, Buwal, Archive,
  Industry, IVAM, Eco-Invent
• Metodi di valutazione Eco-Indicator99, EPS 2000,
  EDIP 97, IMPACT 2002
• Dati raccolti in tutta Italia
• Sono stati apportati modifiche in tutti i metodi
• Sono stati considerati i costi interni
• Sono stati calcolati i costi esterni per le 3
  categorie di danno del Metodo Eco-Indicator 99 e
  messi a confronto con quelli calcolati da EPS
• E stata considerata e caratterizzata lutilità
  della funzione

13
Il Metodo di Valutazione Eco-Indicator 99
1 kg di SOSTANZA PRODOTTA
1 kgCO2
2,1E-7 DALY
fattori di NORMALIZZAZIONE
64,7 DALY-1
Inverso del danno subito dal cittadino medio
europeo in 1 anno a causa delle attività umane in
Europa
(salute umana)
333 Pt
fattori DI VALUTAZIONE
(salute umana)
Importanza relativa delle categorie di danno
0,00452 Pt/kg
14
Modifiche al metodo Eco-Indicator 99

• Consumo di acqua si considera lacqua come una
  risorsa e si calcola laumento di energia
  necessaria per estrarre 1 l di acqua quando il
  suo consumo sarà 5 volte quello del 90 Si è
  inserita la sostanza Water nella categoria di
  impatto Minerals
• Uranium e Silver in Minerals
• Iron in air in Carcinogens e in Eutrophication
• Ptot e Ntot nella categoria Eutrophication
• Utilità della funzione si considera la reale
  utilità della funzione (o prodotto) per la vita
  delluomo. E stata creata la categoria di danno
  Funzione
• Energia si considera separatamente il fabbisogno
  energetico del processo. E stata creata la
  categoria di danno Energia
• Costi si considerano come categorie di danno
  anche gli aspetti economici del processo (costi
  interni e costi esterni)

15
Il codice di calcolo SimaPro LCA come processo
Resources
INPUT
Processing
Material
Energy
Transport
OUTPUT

• Air emission
• Water emission
• Soil emission
• Solid emission
• Non material
• emission

DISPOSAL
Solid emission
Waste Treatment
LCA
Caratterizzazione, normalizzazione, valutazione
Metodi di Calcolo
16
LCA DI UN PRODOTTOOTTENUTO DA UNA COLTIVAZIONE
Energia
Operazioni agricole
Trasformazione
LCA di un prodotto ottenuto da una coltivazione
Allestimento
Fertilizzanti Pesticidi
Conservazione
Coltivazione
Imballaggio
Trasporto
Emissioni in aria, acqua e suolo
17
Una banca dati italiana per LCA dei prodotti
agro-alimentari
Processi per la coltivazione -avena -erba
medica -insilato di mais -albicocche -olive -uva -
riso -caffé -kiwi -barbabietola da
zucchero -mela -pioppo
Processi per la trasformazione -olio
doliva -vino -marmellata -pasta -zucchero -succo
di mela
Processi di trasformazioni di prodotti di
allevamento -latte -formaggio grana -prosciutto
Processi di allevamento -suini -bovini
18
LCA DI UNA BIOMASSA
Energia non rinn. consumata
Energia prodotta
lt
Operazioni agricole
Produzione del combustibile
LCA di una biomassa
Allestimento
Fertilizzanti Pesticidi
Gassificazione degli scarti
Coltivazione
Trasporto
LCA di unaltra fonte energetica
lt
Emissioni in aria, acqua e suolo
19
Condizioni per la validità delluso di una
biomassa per la produzione di una fonte energetica

• Energia non rinnovabile consumata per la
  produzione
• della fonte energetica ottenuta dalla biomassa lt
• Energia disponibile dalla fonte energetica
  ottenuta
• dalla biomassa
• 2. LCA (fonte energetica ottenuta dalla
  biomassa) lt
• LCA (fonte energetica da combustilbili fossili)

20
Produzione di Etanolo da barbabietole e recupero
energetico dagli scarti
AUTORI Marco Cervino (CNR-ISAC) Paolo Neri
(ENEA-PROT-INN) Giovanni Stoppiello
(ENEA-Laboratorio Energia ERG)
Studio semplificato a partire dallLCA dello
zucchero
21
Analisi del ciclo di vita di 100 kg di
barbabietole da zucchero
PROCESSO PER OTTENERE LO ZUCCHERO LE ENERGIE
RELATIVE ALLE FASI DALLA DEFECAZIONE ALLA
PRODUZIONE DELLO ZUCCHERO PROCESSI PER LA
PRODUZIONE DELLETANOLO I PROCESSI PER LA
GASSIFICAZIONE DEI FANGHI Unità Funzionale 100
kg di barbabietole Sistema studiato caso
teorico Confini del sistema dalla coltivazione
della barbabietola alla produzione delletanolo e
del syngas (compresa la combustione delletanolo
e del syngas per il bilancio della CO2) Banca
dati IVAMLCA3 di SimaPro5 Metodo di valutazione
Eco-Indicator99 E/E modificato per calcolare
lEnergia Da 100 kg di barbabietole si
producono -11 litri di etanolo peso etanolo
11l0.79kg/l8.69kg potere calorifico etanolo
26.9MJ/kg et. energia totale disponibile dalla
combustione delletanolo 26.9MJ/kg8.69kg233.761
MJ energia per l di etanolo 233.761MJ/11l21.251
MJ/l et. energia per kg di barbabietola
233.761MJ/100kg barb.2.338MJ/kg barb. - 60 Nm3
di gas con un potere calorifico di 4MJ/Nm3
potere calorifico syngas 4MJ/Nm34MJ/1.2kg3.333
MJ/kg gas energia totale disponibile dalla
combustione del syngas 60Nm34MJ/Nm3240MJ energ
ia per kg di barbabietola 240MJ/100kg
barb.2.4MJ/kg barb. Energia totale teorica
disponibile 2.3382.44.738MJ/kg barb.
22
Il processo di produzione delletanolo 1 parte
23
Il processo di produzione delletanolo 2 parte
24
Il processo per la produzione delletanolo 3
parte
25
La valutazione Pt/kg di barbabietola
26
Bilancio ambientale ed energeticoper kg di
barbabietola
27
Produzione di syngas da cippato di pioppo
AUTORI Elsa Arras (EUTEC) Paolo Neri
(ENEA-PROT-INN) Giovanni Stoppiello
(ENEA-Laboratorio Energetico ERG)
Studio in fase di attuazione
28
Analisi del ciclo di vita della produzione di
Syngas da cippato di pioppo
Obiettivo dello studio è la valutazione del danno
ambientale e del costo economico dovuti alla
produzione di 1 m3 di gas sintetico attraverso le
biomasse. Il Sistema che deve essere studiato è
la produzione di 1 m3 di syngas da gassificatori
che bruciano ibridi di pioppo selezionati. I
processi allinterno dei confini del sistema
sono - il vivaio per le produzione delle talee -
la coltivazione del pioppeto come materia prima
per il sistema - la produzione del gas attraverso
la tecnologia di un gassificatore. Nella fase
attuale si assume come ipotesi di studio il
gassificatore della Fraunhofer - la combustione
del syngas per il bilancio della CO2 LUnità
funzionale è il volume di gas prodotto da 1 ha di
pioppeto in 13 anni di vita. Per lo studio viene
utilizzato il codice SimaPro7. Per rappresentare
i processi relativi ai trasporti, allenergia
elettrica, allenergia termica, si usano i
processi presenti nella banca dati del codice
SimaPro7. Per quanto riguarda i materiali,
verranno usati dati saranno raccolti sul campo.
Verranno considerati tutti i macchinari e gli
impianti. Come metodo di valutazione si usa
Eco-Indicator99 E/E modificato
29
Coltura in Vivaio
Piantagione
Processo di gassificazione
Preparazione del terreno
Preparazione del terreno
Essiccazione naturale (20)
Messa a dimora talee
Messa a dimora delle talee
Caricamento biomassa
Trattamenti coltura
Trattamenti coltura
Essiccazione biomassa
Taglio Astoni
Taglio astoni
Gassificazione
Produzione talee
Cippatura
SYNGAS
Stoccaggio talee
Trasporto
VAPORE
RESIDUI SOLIDI
Stoccaggio
Paolo Neri
30
Schema del GassificatoreFraunhofer
Ipotesi allo stato attuale come impianto di
gassificazione è stato assunta una fornace a gas
della stessa potenza
31
Flussi energertici del Gassificatore
32
Il Processo finale 1 parte
33
Il Processo finale studiato 2 parte
34
Il Processo finale studiato 3 parte
35
DATI SPECIFICI

• Unità funzionale
• è la produzione di gas dalla biomassa
  prodotta da 1ha di pioppeto in 13 anni di vita
  cioè di 80400480t di legno verde, considerando
  che la produzione di 1 ciclo di taglio abbia come
  produzione circa 80t di biomassa verde.
• Potere calorifico del legno di pioppo secco
• 16.3293MJ
• Resa del gas
• 6714Nm3/h per 3000kg/h di legno secco al
  20 di umidità
• 6714Nm3/3000kg2,238Nm3/kg
• in 13 anni si producono 480000kg di legno verde
  che corrispondono a
• 480000600/1000288000kg di legno secco
• Quantità di gas prodotto
  2,238Nm3/kg288000kg644544Nm3
• P.C.I. del gas
• 0.163017.584(CO)0.028555.328(H2)0.142578.3(CH
  4)
• 1014.882kcal/Nm3
• Potere calorifico del syngas 1014.882Kcal/Nm34.1
  87kJ/kcal4.249MJ/Nm3
• Energia totale disponibile 4.249MJ/Nm3644544Nm3
  2738667.456MJ

36
ANALISI DELLA CARATTERIZZAZIONE
Human Health 1.135 E-8 DALY per il 101.1 a
Nitrogen oxides (Fertilizer (N)) Ecosystem
Quality 0.0373 PDFm2yr per il 59.72 a
Occupation , forest, intensive Resources 0.02233
MJ Surplus per il 40.11 a Energy, from gas,
natural
( Fertilizer (N)) Energia -4.438 MJ
per il 95.74 in Energy, from biomass
gassification
37
La valutazione del danno ambientale
38
Il bilancio ambientale ed energeticoper m3 di
Syngas
Bilancio ambientale Danno totale 0,003919
Pt Human Health 0.0002447 Pt (6.25) Ecosystem
Quality 0.002424 Pt (61.85) Resources 0.00125
Pt (31.9)
Bilancio energetico Energia teorica disponibile
5.037 MJ- Energia non rinnovabile usata
0.599 MJ Energia reale disponibile 4.438
MJ Rapporto output/input 5.037/ 0.5998.41
39
Conclusioni

• Entrambi gli studi dimostrano che lenergia
  prodotta dalla fonte energetica ottenuta dalla
  biomassa è maggiore dellenergia non rinnovabile
  consumata per la produzione della fonte
  energetica
• La parte maggiore del danno è in Ecosystem
  Quality e, in particolare in land use necessità
  di limitare la produzione di energia
• In entrambi i casi il gassificatore è stato
  supposto vicino ai campi dove avviene la
  coltivazione della biomassa necessità di usare
  la fonte da biomassa in prossimità della
  produzione

40
Un parere

• Il problema energetico non si risolve con le
  biomasse
• o con le fonti alternative ma con la riduzione
  dei consumi
• energetici
• La riduzione dei consumi energetici si ottiene
  con un nuovo
• modello di sviluppo che tenga conto delle
  esigenze
• di tutti i cittadini del mondo
• La terra rimane la fonte primaria per soddisfare
  i bisogni
• alimentari del mondo