Su finanziamento
Piano Formativo:
Avviso 1/2013
A cura di: Ing. Ph.D. Gian Andrea Blengini
Moris Fantoni, Dottorando
Dipartimento di Ingegneria dell'Ambiente, del Territorio e
delle Infrastrutture del Politecnico di Torino
Le 4 fasi di una Life Cycle Assessment
FONDIMPRESA, FONDO PARITETICO
INTERPROFESSIONALE,
È
COSTITUITA DA CONFINDUSTRIA –
CGIL, CISL, UIL PER PROMUOVERE
LA FORMAZIONE CONTINUA DEI
QUADRI, DEGLI IMPIEGATI E DEGLI
OPERAI NELLE IMPRESE. CON
L’AVVISO N. 5/2011 FONDIMPRESA
HA FINANZIATO, ATTRAVERSO LE
RISORSE TRASFERITE AL FONDO
DALL’INPS, LA REALIZZAZIONE DI
PIANI FORMATIVI CONDIVISI TRA LE
PARTI SOCIALI RICONDUCIBILI A
FONDIMPRESA,
RIVOLTI
ALLA
FORMAZIONE DEI LAVORATORI E
DELLE LAVORATRICI DELLE IMPRESE
ADERENTI A FONDIMPRESA. PER
MAGGIORI INFORMAZIONI SUL
CONTO
DI
SISTEMA
DI
FONDIMPRESA:
http://www.fondimpresa.it/Conto_
di_Sistema/index.html
La struttura di una moderna LCA è regolamentata dagli standard
internazionali ISO 14040 e 14044 ed è sintetizzabile nei seguenti quattro
momenti principali:
1) Definizione dell’obiettivo e del campo di
applicazione (Goal and scope definition)
L’obiettivo e il campo di applicazione di una LCA devono essere definiti con
chiarezza ed essere coerenti con l’applicazione prevista (ISO 14041/44). Tale
fase, pur essendo quella iniziale, determina tutta l’impostazione di una LCA
dal momento che in essa sono definite le finalità, il campo di applicazione e
il sistema oggetto dell’analisi, nonché il tipo di pubblico a cui sono destinati i
risultati. Determina inoltre l’unità funzionale, i confini dello studio, le
categorie di dati da reperire, le assunzioni ed i limiti. Nello specifico si
definiscono:
•
Unità Funzionale: lo scopo principale dell'unità funzionale è di fornire
un riferimento a cui legare i flussi in entrata e in uscita [ISO 14041/44].
La sua definizione dipende essenzialmente dalla funzione svolta dal
sistema oggetto dello studio. La scelta dell’unità funzionale è arbitraria,
ma deve essere chiaramente definita e misurabile e deve essere
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necessariamente correlata alla funzione svolta dal sistema analizzato nonché coerentemente
inquadrata con gli obiettivi della LCA;
•
Confini dello studio: in ottica LCA si è soliti individuare e definire i seguenti confini:
-
Temporali: individuano l’intervallo temporale nel quale sono valutati i potenziali impatti del
prodotto/processo indagato. Alcuni parametri del sistema possono infatti evolvere nel tempo e
pertanto diviene necessario mediarli in un intervallo temporale definito. Un esempio in tal senso è
dato dal sistema discarica in cui sono coinvolti processi chimico-fisici e biologici che variano nel
tempo e dove gli impatti che ne derivano dipendono pertanto dalla scala temporale;
-
Geografici: l'assunzione di contesti geografici diversi può portare a risultati notevolmente
differenti. Può infatti accadere di modellizzare alcuni processi utilizzando dati con origini diverse.
Un esempio classico è rappresentato dai dati per l'approvvigionamento energetico. In alcuni
contesti l'energia viene prodotta adottando tecnologie e fonti differenti e, per questo, più o meno
inquinanti. Confrontare prodotti con LCA non condotte nello stesso ambito territoriale potrebbe
portare a conclusioni del tutto errate, penalizzando un processo che si collochi in un paese la cui
produzione energetica è particolarmente inquinante;
-
di sistema: è probabilmente l’elemento più importante e delicato di cui tenere conto, poiché le
ipotesi sulla definizione di tali confini influenzano pesantemente i risultati. Durante uno studio LCA
è necessario definire in modo preciso a quali elementi del ciclo di vita dei beni/servizi e a quali
elementi della filiera l’analisi verrà estesa. Gli impatti ambientali legati alla produzione di un bene
non sono solo quelli generati nell’impianto di produzione e le conseguenze ambientali indirette
(cioè al di fuori dei confini fisici degli impianti) potrebbero addirittura essere maggiori di quelle
dirette. In linea di principio, i confini di sistema di uno studio LCA si estendono a monte e a valle
fino a comprendere l’intera filiera del prodotto/processo/servizio indagato, a partire dalla
produzione di materie prime ed energia, sino al trattamento dei rifiuti generati, includendo tutte le
lavorazioni intermedie.
Nota: la scelta dei confini è arbitraria e di conseguenza analisi comparative possono produrre
risultati sostanzialmente diversi non perché un’analisi sia stata condotta in modo errato ma perché
sono state effettuate scelte metodologiche differenti.
•
Categorie di dati: una prima distinzione categorizza i dati utili ad una LCA in:
-
Dati primari: dati raccolti direttamente sul campo;
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-
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Dati secondari: dati provenienti dalla letteratura o da apposite banche dati. Normalmente tali dati
riguardano la produzione/distribuzione/utilizzo di energia, la produzione di materiali/prodotti utilizzati
nei processi considerati, nonché le operazioni di trasporto.
All’interno di questa prima distinzione ne esiste una seconda che divide i dati utilizzabili in una LCA in:
- Dati specifici: informazioni riferite a processi e/o materiali effettivamente impiegati e inclusi nei confini
del sistema;
- Dati generici: informazioni riferite a processi e/o materiali analoghi o sostitutivi di quelli inclusi nei
confini del sistema.
• Criteri di esclusione per input e output: considerata l’impostazione iterativa della LCA, l’inclusione
e l’esclusione di processi/attività devono essere preferibilmente basate sull'analisi di sensibilità [ISO
14041 Par. 6.4.5]. In particolare è prevista:
- l’esclusione di fasi del ciclo di vita o di unità di processo o di flussi input/output quando ne è stata
evidenziata la bassa significatività;
- l’inclusione di nuove unità di processo, flussi in ingresso e in uscita significativi messi in luce
nell'analisi di sensibilità.
2) Analisi dell’inventario del ciclo di vita (Life Cycle Inventory
analysis - LCI)
Comprende la raccolta dei dati e dei procedimenti di calcolo che consentono di individuare e
quantificare i flussi in entrata e in uscita di un sistema di prodotto [ISO 14040]. È sicuramente la fase
più importante in uno studio LCA ed essendo di tipo iterativo è possibile che nel reperire i dati e nel
creare il modello possano comparire nuovi requisiti o limitazioni. La LCI richiede risorse rilevanti e per
tale ragione viene solitamente supportata da software e banche dati dedicate. Essa è caratterizzata
dai seguenti elementi:
•
Definizione del diagramma di flusso e unità di processo: la prima fase della LCI consiste nella
costruzione di un modello informatico del sistema esaminato al fine di determinare, in funzione degli
obiettivi dello studio, gli input e gli output fisici. Prima della fase di raccolta delle informazioni, tutti i
sistemi-prodotto devono essere suddivisi in unità di processo. L’unità di processo è la più piccola
entità di rilevamento dei flussi di input/output per la quale sono disponibili informazioni utili
all’analisi. La LCA si fonda infatti sulla costruzione di un modello in cui le fasi del ciclo di vita sono
rappresentate da unità di processo interconnesse da flussi di prodotti, energia e materiali. Una ad
una le unità di processo sono analizzate ed integrate con le unità a monte e a valle nel processo
produttivo, ripercorrendo, in pratica, l’intera filiera produttiva. Le unità di processo sono a loro volta
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connesse con l’ecosistema dal quale prelevano le risorse naturali e nel quale rilasciano le sostanze
indesiderate. I flussi fisici da e per l’ambiente sono sistematicamente individuati e inseriti in una tabella
input/output che costituisce un vero e proprio bilancio ambientale fisico;
Reperimento dati: i dati utili all’analisi sono in genere raccolti tramite questionari. Dal momento
•
che non è possibile raccogliere i dati primari di tutte le fasi della filiera vengono utilizzate banche dati
commerciali che allegeriscono il lavoro dell’operatore LCA nella realizzazione del modello. Nello specifico
non si è soliti raccogliere dati primari per operazioni legati a energia e trasporto. I dati di inventario sono
tipicamente suddivisi nelle due seguenti aree: consumo di risorse (materie prime, risorse idriche ed
energetiche) e impatti ambientali (emissioni in aria, acqua e terra, produzione di rifiuti solidi);
Allocazione dei carichi energetici e ambientali: pochi processi industriali producono un singolo
•
flusso in uscita o sono fondati su una linearità fra materie prime in ingresso ed entità in uscita. Infatti la
maggioranza dei processi industriali ha più di un prodotto e ricicla i prodotti intermedi o di scarto come
fossero materie prime. Pertanto, i flussi di materiali e di energia, come pure i rilasci nell'ambiente ad essi
associati, devono essere allocati ai differenti prodotti secondo procedure chiaramente definite [ISO
14041/44 – Par. 6.5.1]. I consumi e i relativi impatti possono pertanto essere ripartiti utilizzando parametri
fisici (massa, volume, energia) o economici (anche se i risultati ottenuti possono essere privi di significato
fisico);
•
Gestione del fine vita e riciclo dei rifiuti: l’analisi di inventario deve contemplare anche il fine vita
del processo/prodotto analizzato e il destino dei prodotti di scarto. Devono essere inoltre evidenziate le
eventuali fasi di riciclaggio e i benefici da queste derivanti. Nello specifico un riciclaggio a ciclo chiuso
avviene quando i flussi di materiale da riciclare rientrano nello stesso processo industriale che li ha
originati. Un riciclaggio a ciclo aperto avviene quando invece il materiale riciclato utilizzato è originato in un
differente processo produttivo.
3) Valutazione dell’impatto del ciclo di vita (Life Cycle Impact
Assessment - LCIA)
Lo scopo della terza fase di una LCA è di rendere fruibili al meglio i risultati ottenuti nella LCI e di
apprezzarne a fondo il significato ambientale. Nello specifico nella LCIA viene evidenziata l’entità delle
modificazioni ambientali che si generano a seguito del consumo di risorse e dei rilasci nell’ambiente
provocati dall’attività produttiva. In tale fase vengono pertanto individuate delle aree di interesse
ambientale (categorie di impatto) e per ognuna di esse opportuni indicatori ambientali. Detti indicatori
sintetizzano gli effetti ambientali potenziali associabili ai flussi di materia/energia in ingresso/uscita dal
sistema studiato. Gli effetti ambientali e le relative categorie di impatto più comunemente utilizzati in uno
studio LCA sono:
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•
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Consumo di risorse: l’uso di materie prime con contenuto energetico è calcolato attraverso il
Gross Energy Requirement (GER), inteso come l’energia primaria totale estratta dalla Terra. Tale
indicatore si ottiene moltiplicando le quantità di tutte le materie prime con contenuto
energetico per il loro rispettivo potere calorifico. L’indicatore GER, espresso in MJ, può essere
ulteriormente diviso in due diversi contributi: non rinnovabile (NRER) e rinnovabile (RER);
•
Effetto serra: il riscaldamento globale del pianeta e i conseguenti cambiamenti climatici sono
causati dal massiccio aumento dei principali gas serra. Tale impatto ambientale viene misurato
attraverso il GWP (Global Warming Potential), espresso in kg di anidride carbonica equivalente.
Attraverso i potenziali di riscaldamento globale si convertono le quantità relative ai vari gas serra
in unità comuni di kg di anidride carbonica equivalente. Il GWP è normalmente calcolato per un
periodo di esposizione di 100 anni e i fattori di caratterizzazione di ogni emissione sono
determinati dall’ Intergovernmental Panel of Climate Change (IPCC);
•
Assottigliamento fascia d’ozono: l’ozono è il gas che caratterizza la stratosfera ed ha la funzione
di schermare la Terra dai raggi ultravioletti del sole. I CFC (Cloro-fluoro-carburi) sono gas che
intaccano le molecole di ozono e hanno col tempo creato il cosiddetto “buco”. Per
standardizzare i valori relativi alle varie sostanze che producono tale effetto (la lista è prodotta
dal World Meteorological Organization), si utilizza il potenziale di riduzione dell’ozono (ODP) che
si basa sul numero di reazioni di rottura della molecola di ozono. Tale indicatore è espresso in kg
CFC11 equivalenti. Le maggiori conseguenze di questo fenomeno riguardano soprattutto la salute
dell’uomo (carcinomi, riduzione sistema immunitario, ecc …);
•
Acidificazione: consiste nell’abbassamento del pH di laghi, fiumi, foreste e suoli. I principali
responsabili di tale fenomeno, che porta a pesanti conseguenze per l’uomo e per l’ambiente
naturale, sono le emissioni provenienti dall’utilizzo di combustibili fossili, in particolare quelli ad
elevato contenuto di zolfo. Il potenziale di acidificazione (AP) viene espresso in termini di kg di
SO2 equivalenti oppure di moli di ioni H+ equivalenti della sostanza responsabile di tale
fenomeno.
•
Eutrofizzazione: il massiccio apporto di sostanze come il fosforo e l’azoto (contenuti negli
scarichi urbani e nei fertilizzanti) provoca un abbassamento del tenore di ossigeno nei suoli e
nelle acque superficiali; in particolare nei bacini lacustri, l’effetto risulta evidente, per via della
formazione di alghe in sovrannumero. Il BOD e il COD (espressi in kg di O2) rappresentano le
unità di misura che quantificano la domanda di ossigeno necessario per raggiungere la purezza
naturale. Attraverso il potenziale di eutrofizzazione (NP) sono calcolati i kg di NO3- o di PO4--equivalenti.
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Formazione smog fotochimico: si tratta di un effetto ambientale causato dalla presenza di idrocarburi
incombusti ed ossidi di azoto all’interno dei fumi di combustione del petrolio e derivati. Essi, reagendo
tra loro in presenza della radiazione solare, producono ozono (livello troposferico), altamente nocivo
per l’uomo a causa dell’elevata reattività chimica. L’indicatore di categoria è l’etilene, e quindi tutti i
valori delle varie sostanze sono rapportati ad esso attraverso i potenziali di formazione di ozono
fotochimico (POCP). L’unità di misura è il kg di etilene (C2H4) equivalente.
4) Interpretazione e miglioramento del ciclo di vita (Life Cycle
Interpretation)
È la fase conclusiva di uno studio LCA, nella quale i risultati ottenuti nell’analisi d’inventario e nella
valutazione dell’impatto sono combinati coerentemente con l’obiettivo prestabilito e lo scopo da
raggiungere. Gli step della fase di interpretazione possono essere sintetizzati nel modo seguente:
•
Analisi di coerenza: per verificare la compatibilità degli obiettivi e delle strategie generali seguiti
nell’analisi con quanto prefissato nella definizione dell’obiettivo e del campo di applicazione;
•
Analisi di completezza: ha lo scopo di appurare che tutte le fasi del ciclo di vita del processo/prodotto
analizzato sono state prese in considerazione in linea con quanto emerso dall’analisi di sensibilità;
•
Analisi di contributo: al fine di verificare quali elementi della filiera indagata contribuiscono
maggiormente ai carichi energetico-ambientali individuati nella LCIA;
•
Analisi di sensitività: ha l’obiettivo di comprendere la variabilità dei risultati in relazione al
cambiamento di alcune condizioni del sistema;
•
Analisi di incertezza: per determinare in che modo le incertezze nei dati e nelle ipotesi incidono
sull’affidabilità dei risultati dell’LCIA;
•
Conclusioni e raccomandazioni: necessarie a ridurre l’impatto ambientale dei processi o delle attività
considerati, valutandoli in maniera iterativa con la stessa metodologia.