"L ife Cycle Analysis"

"Life Cycle Analysis"

SOMMARIO • Metodologia LCA • LCA e materiali polimerici • Caso di studio (semplificato) • Fine vita dei materiali polimerici • Criteri di ecodesign

Metodologia LCA • LCA e materiali polimerici • Caso di studio (semplificato) • Fine vita dei materiali polimerici • Criteri di ecodesign

International Organisation for Standardization ISO La procedura per l’esecuzione di uno studio LCA è stata codificata a partire dagli anni ‘90 dall’Organismo Internazionale per la Standardizzazione ISO (International OrganisationforStandardization). ISO è una federazione mondiale di organismi nazionali di standardizzazione. La preparazione degli Standard Internazionali è realizzata dai comitati tecnici (TC TechnicalCommittees) ai quali possono partecipare rappresentanti di ciascun organismo nazionale membro che ritenga di proprio interesse il tema di lavoro del TC. Organizzazioni internazionali governative e non governative possono partecipare ai lavori dei TC in collaborazione con la ISO. La ISO collabora, in particolare, con l’International ElectrotechnicalCommission (IEC) per tutti i temi riguardanti la standardizzazione elettrotecnica.

Norme ISO per la LCA • ISO 14040:1997 Environmental management – Life Cycle Assessment – Principles and framework • ISO 14041:1998 Environmental management – Life Cycle Assessment – Goal and scope definition and inventory analysis • ISO 14042:2000 Environmental management – Life Cycle Assessment – Life cycle impact assessment • ISO 14043:2000 Environmental management – Life Cycle Assessment – Life cycle interpretation Questi documenti sono stati revisionati e sostituiti dai seguenti documenti: • ISO 14040:2006 Environmental management – Life Cycle Assessment – Principles and framework • ISO 14044:2006 Environmental management – Life Cycle Assessment – Requirements and guidelines

International Reference Life Cycle Data System (ILCD) Handbookhttp://lct.jrc.ec.europa.eu/ • “The ILCD Handbook is a series of technical documents that provide detailed guidance on all the steps required to conduct a Life Cycle Assessment (LCA). • In the Communication on Integrated Product Policy, the European Commission committed to produce a handbook on best practice in LCA. The Sustainable Consumption and Production Action Plan confirmed that “(…) consistent and reliable data and methods are required to assess the overall environmental performance of products (…)”. • The Handbook’s main goal is to ensure quality and consistency of life cycle data, methods and assessments. It’s main target audience is LCA practitioners, data providers, and reviewers.

PRINCIPI GENERALI Uno studio LCA considera l’intera vita di un prodotto, dall’estrazione ed acquisizione delle materie prime, passando attraverso la produzione e trasformazione di materiali ed energia, per proseguire con l’uso e il fine vita. Questa prospettiva allargata consente di evitare spostamenti di potenziali impatti ambientali da una fase all’altra della vita di un prodotto. Uno studio LCA è focalizzato sugli aspetti ambientali e i possibili impatti ambientali che ne conseguono, mentre non è lo strumento adatto per valutare gli aspetti socio-economici.

Rifiuti finali che ritornano alla terra 1 2 3 4 5 Materie prime Stadio unitario Eco-profilo From cradle to grave Ciclo di vita From cradle to grave Ciclo di vita (LCA) ed ecoprofilo Un’analisi completa del ciclo di vita solitamente si riferisce ad un flusso di materiali e di energia inerenti un prodotto “dalla culla alla tomba” (fromcradleto grave): inizia dalle materie prime nel loro stato naturale e copre l’insieme di tutti i processi ed operazioni di utilizzo del prodotto stesso fino al suo smaltimento finale come rifiuto. Gli ecoprofili costituiscono invece un’analisi del tipo “dalla culla al cancello” (fromcradletogate), e si concludono con l’ottenimento di un prodotto utile, più o meno finito.

PRINCIPI GENERALI • Uno studio LCA è per sua natura iterativo e consta di 4 fasi principali: • definizione di obiettivi e campo di applicazione (Goal and Scope definition) • analisi di inventario (Life CycleInventory, LCI) • analisi degli impatti (Life Cycle Impact Assessment, LCIA) • interpretazione (Life CycleInterpretation) • E’ possibile effettuare studi che si limitano all’inventario (Life CycleInventorystudy)

OBIETTIVI (GOAL DEFINITION) • Gli obiettivi di uno studio LCA devono specificare: • l’applicazione prevista • le motivazioni per cui lo studio viene intrapreso • il tipo di pubblico a cui lo studio è rivolto • se i risultati verranno utilizzati in una analisi comparativa e se saranno resi pubblici

OBIETTIVI (GOAL DEFINITION) • Le finalità più comuni di uno studio LCA sono: • ricerca e sviluppo • green marketing • supporto nei sistemi di gestione ambientale • eco-design e progettazione eco-compatibile

CAMPO DI APPLICAZIONE DELLO STUDIO (SCOPE DEFINITION) • Lo scopo di uno studio LCA deve definire con chiarezza: • il sistema di produzione • la funzione del sistema produttivo • l’unità funzionale • i confini del sistema • le procedure di allocazione • le categorie di impatto selezionate e la metodologia di valutazione degli impatti • requisiti dei dati e loro qualità • assunzioni e limitazioni • tipologia di analisi critica se richiesta • tipo e formato del rapporto finale

SISTEMA PRODUTTIVO L’oggetto di uno studio LCA è un prodotto inteso in senso allargato come prodotto vero e proprio, come processo o come servizio. L’LCA modella però il prodotto attraverso il processo produttivo, che non può essere definito solo in termini di prodotto finale. Un processo produttivo di norma svolge più di una funzione ed è questa che lo definisce. Un sistema produttivo è costituito da più unità di processo che rappresentano l’elemento minimo nella modellazione del processo produttivo stesso per le quali si debbono definire flussi di materia ed energia in ingresso e uscita.

Input da natura Produzione PS Produzione LDPE Trasporto Stampaggio Produzione film imballaggio Confini del sistema Vasetto per cosmetici:from cradle to gate

UNITA’ FUNZIONALE Un sistema produttivo generalmente svolge un certo numero di funzioni, ma normalmente solo una viene selezionata per lo studio LCA in base agli obiettivi e allo scopo. L’unità funzionale definisce in maniera quantitativa la funzione individuata. Lo scopo primario di un’unità funzionale è quello di fornire il sistema di riferimento per tutti i flussi in ingresso e uscita dal sistema. Il flusso di riferimento è la quantità di prodotto necessaria a soddisfare la funzione scelta.

Vasetto per cosmetici: unità funzionale Funzione: contenere un cosmetico Unità funzionale: quantità di cosmetico da contenere – 25 g / 25 mL / .. Flusso di riferimento: numero di vasetti in grado di contenere l’unità funzionale Esempio: vasetto da 5 g  flusso di riferimento 5 vasetti

CONFINI DEL SISTEMA • I confini del sistema definiscono numero e tipologia di unità di processo da includere nel sistema. In linea di principio il sistema produttivo deve essere modellato in modo tale che i flussi in ingresso e uscita dai suoi confini siano solo flussi elementari. • Si definisce flusso elementare: • un flusso di materia o energia entrante nel sistema che è stato prelevato dall’ambiente senza alcuna trasformazione da parte dell’uomo • un flusso di materia o energia uscente dal sistema che non subisce alcun altra trasformazione da parte dell’uomo. • La scelta delle unità di processo da includere nel sistema dipende in primo luogo dagli obiettivi dello studio LCA. • E’ ovviamente necessario in ogni studio stabilire dei criteri di cut-off, che devono essere ben compresi e spiegati nel rapporto stesso. In base a questo si stabilisce il grado di affidabilità e confidenza dello studio.

Produzione PS Produzione LDPE Trasporto Stampaggio Produzione film imballaggio Flussi elementari Input da natura: Petrolio Acqua …. Output a natura: Emissioni in aria, acqua e suolo Confini del sistema

CONFINI DEL SISTEMA • Le unità di processo normalmente comprese in uno studio LCA sono: • acquisizione di materie prime • distribuzione e trasporto • produzione e uso di combustibili, elettricità e calore • uso del prodotto e manutenzione • smaltimento dei rifiuti di processo e del prodotto stesso • recupero del prodotto usato (riuso, riciclo e recupero energetico) • produzione di materiali ancillari • produzione, manutenzione e smaltimento delle attrezzature • operazioni addizionali come illuminazione e riscaldamento

Emissioni nel suolo Rifiuti solidi Emissioni in atmosfera Emissioni in acqua Prodotti utili Materie prime Unità di processo Energia/ combustibili Unità di processo Input da tecnosfera

Unità di processo: stampaggio • PS granulare • Energia elettrica • Additivi di processo • …… • vasetti • sfridi • rifiuti • …… stampaggio

Inventario • La FASE DI INVENTARIO comprende: • la definizione di un modello con relativo diagramma di flusso del sistema che comporta la suddivisione in unità di processo, la descrizione delle unità stesse in termini di condizioni operative ai fini di individuare i flussi di massa, di energia e di ogni altra grandezza fisica giudicata rilevante ai fini dello studio • la raccolta dei dati relativi ai flussi elementari in ingresso e uscita da ciascuna unità di processo • la validazione dei dati sulla base della descrizione dell’unità di processo attraverso bilanci di massa, energia o altre relazioni pertinenti alla specifica unità in oggetto • il trattamento dei dati, ad esempio operazioni di media temporale, analisi statistica nel caso di processi equivalenti analizzati,

Tipologie di dati • I dati da raccogliere sono di 4 tipi: • energia, materie prime, prodotti ancillari e altre grandezze fisiche in ingresso • prodotti, co-prodotti e rifiuti • emissioni in aria, scarichi idrici, emissioni al suolo • altri aspetti ambientali (rumore, radiazioni, ecc…)

Fonti di dati • I dati raccolti nella fase di inventario sono di due tipi: • Dati primari o di sito: sono quei dati raccolti attraverso le interviste con gli operatori e che riguardano lo specifico sistema produttivo analizzato nello studio LCA • Dati secondari: sono dati relativi a sistemi che non sono l’oggetto diretto della LCA; si ottengono attraverso le banche dati o le associazioni di settore. • La raccolta dati viene effettuata attraverso moduli opportunamente predisposti.

Trattamento dei dati • Le procedure di calcolo da eseguire sui dati sono relative alle seguenti operazioni: • attribuzione dei dati alle diverse unità di processo • attribuzione dei dati al flusso di riferimento dell’unità funzionale

Unità di processo: stampaggio di 5 vasetti • PS granulare: 50 g • Energia elettrica: 2 kWh • Additivi di processo: 0.1 g • …… • 5 vasetti • 10 g di sfridi • 5 g di rifiuti • …… stampaggio

Fase finale di inventario La fase di inventario è in principio iterativa e alla luce dei risultati ottenuti è opportuno verificare la bontà dei confini del sistema adottati attraverso una analisi di sensitività che valuti: • la possibilità di escludere o includere unità di processo • la possibilità di escludere o includere flussi in ingresso o uscita da specifiche unità di processo

Processi multifunzionali L’oggetto dello studio LCA è un sistema produttivo, inteso nella sua accezione più allargata. Nella fase di definizione degli scopi e obiettivi dello studio viene definita la funzione, l’unità funzionale e il flusso di riferimento. Nei casi reali un sistema produttivo o anche una singola unità di processo realizzano più di una funzione. Tali processi si definiscono multifunzionali. In questi casi, che rappresentano la maggioranza nella realtà industriale, è necessario suddividere i flussi materiali e energetici di ciascun processo tra le diverse funzioni (allocazione). Ad esempio, una raffineria (sistema produttivo) produce nafta, benzina, gasolio e altri idrocarburi (funzioni); le emissioni in aria (output ambientali) dello stabilimento sono generalmente concentrate in un punto, il camino. Se l’obiettivo della LCA è la sola produzione di benzina occorrerà suddividere le emissioni in aria fuoriuscenti dal camino tra i diversi prodotti della raffineria.

Unità di processo multifunzionale • PS granulare • PE granulare • PP granulare • …… • Energia elettrica: • Additivi di processo • …… stampaggio

Allocazione (definizione da ISO 14044) “Suddivisione dei flussi in ingresso o uscita di una unità di processo o da un sistema produttivo tra il prodotto oggetto dello studio e gli eventuali altri prodotti del sistema produttivo considerato.” Poiché è molto raro che un processo industriale produca solo il prodotto di interesse dello studio LCA, è praticamente sempre necessario effettuare una allocazione.

Unità di processo N Unità di processo 1 Unità di processo 2 Unità di processo i Prodottoprincipale Prodottisecondari Schema di flusso Input: • materie prime • energia • prodotti ancillari Output: • emissioni in aria • emissioni in acqua • emissioni al suolo • rifiuti • emissioni non materiali (rumore, radiazione, ecc.) • prodotti secondari prodotto principale

Procedura di allocazione: linee guida Le procedure di allocazione devono essere definite con chiarezza. La procedura di allocazione selezionata deve preservare i bilanci di massa ed energia del processo. In altre parole, la somma di ogni tipologia di flusso in ingresso o uscita allocato tra i diversi prodotti deve essere pari al totale del flusso prima dell’allocazione. Se sono possibili diverse procedure di allocazione, è opportuno eseguire una analisi di sensitività.

Procedura di allocazione: come evitarla • In linea di principio, è meglio evitare la procedura di allocazione. Due sono i modi suggeriti dalla norma ISO14044. • Suddividere l’unità di processo in due o più sottoprocessi in modo tale che ciascuno di essi svolga una sola funzione; quindi raccogliere i dati primari del solo sottoprocesso di interesse per lo studio in corso. Questo approccio è puntuale e molto preciso, ma raramente è realizzabile e anche quando lo fosse richiederebbe un dispendio di tempo e un aggravio di lavoro aggiuntivi non sempre accettabili. • 2. Espandere il sistema produttivo o la singola unità di processo in modo tale da comprendere anche le ulteriori funzioni relative ai sottoprodotti

Criteri generali per eseguire l’allocazione La suddivisione dei flussi in ingresso e uscita tra i diversi prodotti del sistema produttivo deve essere eseguita basandosi sulle relazioni fisiche che intercorrono tra i prodotti. Se questo non è possibile si possono scegliere altri criteri come quello economico. La più comune delle relazioni fisiche usate è la produttività espressa in una opportuna unità di misura (massa, numero pezzi, moli) facendo attenzione che l’unità di misura sia adeguata.

Produzione di polimeri: Global Warming Potential (GWP100) Contenuto di CO2-eq per kg di polimero granulare prodotto

Materiali di confronto: GWP100 Contenuto di CO2-eq per kg di materiale prodotto

Produzione di polimeri: IMPACT 2002+ (caratterizzazione)

Produzione di polimeri: IMPACT 2002+ punteggio finale

E i biopolimeri?

Biopolimeri: IMPACT 2002+ punteggio finale

Lavorazioni dei polimeri: GWP100 Emissioni di CO2-eq per kg di polimero lavorato

Lavorazione dei polimeri: IMPACT 2002+ (caratterizzazione)

Lavorazione dei polimeri: IMPACT 2002+ (categorie di danno)

Lavorazione dei polimeri: IMPACT 2002+ punteggio finale

Trasporti e GWP100 Emissioni di CO2-eq per 1 ton km di massa trasportata

Stampaggio di un vasetto • Produzione polimero • Trasporto polimero • Stampaggio • Produzione imballaggio secondario

MATERIE PRIME CONFINE SISTEMA Produzione polimero 5.03 g Trasporto 1000 km produzione packaging secondario 1 g Stampaggio 5.03 g Vasetto 5 g con packaging

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