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FASI DI UN LCA

L’elaborazione di un LCA si articola essenzialmente in quattro fasi:

1. DEFINIZIONE DELL’OBIETTIVO E DEL CAMPO DI APPLICAZIONE (GOAL DEFINITION).

2. INVENTARIO (LIFE CYCLES INVENTORY ANALISYS).

3. VALUTAZIONE DEGLI IMPATTI (IMPACT ASSESSMENT).

4. VALUTAZIONE DEI MIGLIORAMENTI (IMPROVEMENT ASSESSMENT).

Fasi di un LCA

1. DEFINIZIONE DELL’OBIETTIVO E DEL CAMPO DI APPLICAZIONE

Il primo passo è la definizione dell’Unità Funzionale, cioè il prodotto, il servizio o la funzione su cui impostare l’analisi e il confronto con le possibili alternative (kg di prodotto, t di rifiuto trattato, Kwh di energia fornita…..).

L'unità funzionale indica l'oggetto riferimento del nostro studio a cui tutti i dati in ingresso ed in uscita saranno normalizzati.

È così definita dalla ISO 14040:

• Misura della prestazione del flusso in uscita funzionale del sistema prodotto.

• Lo scopo principale dell’unità funzionale è di fornire un riferimento a cui legare i flussi in uscita ed in entrata.

È un riferimento necessario per consentire la comparabilità dei risultati dell’LCA. Utile quando si valutano sistemi differenti, si deve assicurare che il confronto venga fatto su base comune.

Sempre in questa fase saranno definite:

• Scopi del LCA (che cosa si vuol conoscere?).

• Il livello di dettaglio che si vuole ottenere nello studio.

• Affidabilità delle informazioni richieste nello studio.

1.1 Scopi di un LCA

In questo modulo si definiscono i tipi di problemi ai quali si vuole rispondere:

• Confrontare tra loro due prodotti, oppure confrontare l’oggetto dello studio con uno standard di riferimento.

• Pianificare dei miglioramenti ad un prodotto già esistente oppure progettare un nuovo prodotto.

1.2 Livello Di Dettaglio

Il livello di dettaglio dell’analisi dipende dal tipo d’utente per il quale è eseguita l’analisi: se lo studio è fatto per uso interno all’azienda (migliorare le performance ambientali del prodotto) si può produrre un LCA SEMPLIFICATO, nel quale si considerano solo gli aspetti critici per il soggetto che produce il LCA, viceversa se lo studio è condotto per uso esterno (ad esempio per relazionare la politica ambientale del legislatore) è necessario fare un’elaborazione più completa

.

1.3 Affidabilità Delle Informazioni Richieste Nello Studio

In questa fase non si hanno a disposizione spesso dati precisi e occorre quindi fare riferimento alla letteratura già esistente.

2. INVENTARIO

L’inventario consiste nella descrizione quantitativa di tutti i flussi di materiali ed energia che attraversano i confini del sistema sia in ingresso sia in uscita.

Il risultato dell’inventario è la stesura di una TABELLA D’INVENTARIO che mostra tutti gli usi delle risorse, le emissioni associate all’unità funzionale, comprese, ad esempio, tutte le sostanze e i composti chimici utilizzati.

Per descrivere tali flussi, il LCA, utilizza i due principi fondamentali della fisica:

• Principio di conservazione della massa.

• Principio di conservazione dell’energia.

L’inventario è costituito da cinque parti:

1. Confini del sistema (SYSTEM BOUNDARIES).

2. Diagramma di flusso (PROCESS FLOWCHART).

3. Raccolta dei dati (COLLECTION OF DATA).

4. Regole/problemi di allocazione degli impatti (ALLOCATION PROCEDURES).

5. Elaborazione dei dati (PROCESSING DATA).

2.1  Confini Del Sistema

È in questa fase che si definisce più nel dettaglio il sistema:

• descrizione qualitativa e quantitativa delle unità di processo;

• categorie di dati ad esse associate;

• ipotesi e assunzioni (trascurare alcuni ingressi ed uscite).

Inizialmente ci si concentra sul processo di manifattura, cercando di individuare i passi ilevanti e i flussi di materiali ed energia, nonché le emissioni nell’ambiente.

Successivamente si estende l’analisi a monte ed a valle del processo manifatturiero, considerando l’estrazione della materia prima, i trasporti prima e dopo il ciclo produttivo, l’uso dei prodotti, il riciclaggio e lo smaltimento.

Prima di costruire nel dettaglio il diagramma di flusso e di procedere con la raccolta dati è bene specificare alcune informazioni riguardanti le unità di misura utilizzate, la loro definizione e i procedimenti per la raccolta dei dati. Al fine di assistere il personale addetto a questa fase, occorre descrivere le tecniche di raccolta dati, che possono variare a seconda delle unità di processo e a seconda della composizione e qualificazione di coloro che partecipano allo studio.

2.2 Diagramma Di Flusso

Nel PROCESS FLOWCHART si rappresentano le componenti di un sistema che è composto da sequenze di processi (boxes) collegati da flussi di materiali (frecce).

Lo schema più rappresentativo, valido per la maggior parte dei sistemi industriali, ha come scopo l’individuazione dei maggiori processi e interventi ambientali e può essere diviso in sette sequenze:

1. Produzione principale.

2. Produzione secondaria o co-prodotto.

3. Produzione dei materiali ausiliari.

4. Produzione d’energia.

5. Consumo d’energia.

6. Trasporti.

7. Trattamento rifiuti.

Produzione principale

Questa sequenza evidenzia il processo di produzione prioritario del prodotto.

In questa fase sono evidenziati i principali passi di processo e i maggiori flussi di materiali.

Produzione secondaria o co-prodotto

Tale sequenza riguarda il processo di fabbricazione del prodotto che è realizzato durante la produzione del prodotto principale.

Produzione dei materiali ausiliari

Questa fase ha lo scopo di estendere il process flowchart coi processi che appaiono prima, durante e dopo la fabbricazione del prodotto.

Ciò consentirà di analizzare l’estrazione, la produzione e i componenti delle materie prime, dall’altro mostrerà l’uso del prodotto, i consumi, il riciclaggio o riuso e i processi della gestione dei rifiuti.

Produzione d’energia

Questa sequenza riguarda la possibilità di recuperare energia sotto forma di calore o elettricità.

Consumo d’energia

Questa sequenza prende in considerazione i consumi d’energia dovuti ai vari processi.

Trasporti

Questa sequenza riguarda i mezzi di trasporto usati per il trasporto del prodotto o coprodotto, ma soprattutto interessa la quantità di prodotto trasportato per chilometro.

Trattamento dei rifiuti

Considera i trattamenti che sono applicati agli scarti di lavorazione e ai materiali ausiliari.

2.3 Raccolta Dei Dati

Una volta che si è schematizzato il processo si passa alla fase di raccolta dei dati. Questi saranno di due tipi: quelli relativi ai flussi d’ingresso (input) e quelli corrispondenti alle uscite (output).

I primi si riferiscono a materiali, trasporti ed energia, gli altri ai prodotti e ai gas rilasciati in aria, acqua e suolo. Lo scopo sarà quello di strutturare un vero e proprio bilancio ambientale per la redazione del quale dovrà essere controllata la qualità dei dati.

Questa deve essere valutata sulla base dei seguenti parametri:

• Età dei dati.

• Tecnologia di riferimento.

• Processo al quale è riferito il dato.

• Metodi di calcolo impiegati per ottenere valori medi.

• Varianza e irregolarità riscontrate nella misurazione.

Potrebbe allora essere costruita una sorta di matrice per definire e valutare con un discreto grado d’approssimazione il livello qualitativo dei dati impiegati per avviare un LCA.

I dati raccolti possono essere distinti in tre categorie:

1. Dati primari (provenienti da rilevamenti diretti).

2. Dati secondari (ricavati dalla letteratura).

3. Dati terziari (provenienti da stime e valori medi).

2.4 Regole/problemi di allocazione degli impatti.

La maggior parte dei processi industriali ha più di un prodotto e ricicla i prodotti intermedi o di scarto come fossero materie prime. I flussi di materia ed energia devono essere allocati ai differenti prodotti secondo procedure chiaramente definite.

"Allocazione: ripartizione nel sistema di prodotto allo studio dei flussi in entrata e in uscita di unità di processo"

Lo studio di LCA deve identificare processi condivisi e trattarli con procedure specifiche. La somma dei flussi allocati in ingresso e in uscita da un’unità di processo deve essere uguale ai flussi in ingresso e in uscita non allocati dell’unità di processo

Come risolvere i problemi di allocazione:

Fase 1: ove possibile si dovrebbe evitare l’allocazione mediante:

   Divisione unità di processo da allocare in due o più sottoprocessi

   Espansione del sistema di prodotti per includere funzioni aggiuntive relative ai co-prodotti

Fase 2: dove l’allocazione non è evitabile, si devono impiegare relazioni fisiche chiare (in base alla  

           massa, al volume,...)

Fase 3: se le relazione fisiche non sono chiare usare altre relazioni, per esempio il valore economico dei               co-prodotti.

2.5 Elaborazione Dei Dati

In questa parte dell’inventario i dati raccolti relativi al ciclo produttivo sono trasformati in una tabella d’impatti ambientali causati dall’unità funzionale in studio, la TABELLA DELL’INVENTARIO.

Per far ciò si deve disporre di due tipi di dati:

1. Dati relativi ad ogni processo necessario alla produzione del prodotto (esempio: quantità d’energia elettrica utilizzata nella produzione, quantità di materie prime necessaria....), disponibili presso l’azienda.

2. Dati riguardanti l’impatto ambientale del prodotto ottenuto con il processo considerato.

Questi dati devono successivamente essere riferiti all’unità funzionale scelta.

In questa fase si fa spesso uso di software dedicati:

• Mettono a disposizione una serie di processi già implementati e permettono anche di inserirne di nuovi.

• Presenza di database relativi a varie categorie: materiali, combustibili e sistemi di trasporti, a cui si aggiungono anche i sistemi di smaltimento dei rifiuti.

• I risultati sono presentati con tabelle di inventario in cui sono raccolti tutti i dati relativi ai flussi di input e di output

3. VALUTAZIONE DEGLI IMPATTI

Tale valutazione è un processo tecnico-quantitativo e/o qualitativo per valutare gli effetti degli impatti ambientali delle sostanze identificate nell’inventario.

Per impatto ambientale s’intende l’intervento di una sostanza sull’ambiente e/o sull’uomo.

Le fasi principali di questo modulo sono:

• Classificazione.

• Caratterizzazione.

• Normalizzazione.

• Pesatura.

Le uniche fasi obbligatorie ai sensi della norma ISO 14040 sono quelle di Classificazione e Caratterizzazione.

Valutazione degli impatti

3.1 Classificazione

È la fase nella quali i dati dell’inventario sono suddivisi in temi o categorie d’impatti ambientali.

Queste categorie d’impatto ambientale sono riconducibili a tre grandi aree di protezione ambientale:

1. Esaurimento delle risorse.

2. Salute umana .

3. Conservazione dell’ambiente.

Nelle quali possiamo ricondurre i seguenti temi ambientali:

• Potenziale impoverimento delle materie prime.

• Potenziale impoverimento delle fonti energetiche.

• Potenziale riscaldamento globale (effetto serra). (GWP: Global Warming Potential).

• Potenziale impoverimento dello strato d’ozono. (ODP: Ozone Depletion Potential).

•  Ecotossicità delle acque e del suolo.

• Acidificazione potenziale. (AP: Acidification Potential).

• Tossicità per l’uomo.

• Eutrofizzazione. (NP: Nutrification Potential).

3.2 Caratterizzazione

Questa fase è immediatamente successiva alla classificazione ed ha lo scopo di quantificarla.

Suo compito è quello di quantificare gli impatti ambientali della tabella d’inventario all’interno delle categorie d’impatto ambientale. Quest’operazione è effettuata per mezzo di una classificazione di fattori di peso (weight factors) stabiliti da una Autority. Tali fattori rappresentano il contributo degli stressors alle categorie d’impatto e sono basati su alcuni criteri, i quali hanno lo scopo di definire una soglia limite per ogni tema ambientale.

Le tabelle di seguito riportate sono quelle generalmente impiegate dai ricercatori nel campo LCA e sono state redatte da gruppi di studio afferenti alle Nazioni Unite.

(Rif: Wenzel,H., Hauschild,M., Alting,L. “Environmental Assessment of Products”, Chapman & Hall, 1997).

Energia Primaria

Questo indicatore considera la richiesta di energia primaria per l'intero ciclo di vita del prodotto considerato, tenendo conto ad esempio della trasformazione dei materiali combustibili in energia elettrica.

A questo indicatore contribuiscono quindi i materiali combustibili con il loro contenuto di energia primaria.

Il fattore di caratterizzazione è in questo caso il potere calorifico del materiale considerato.

Effetto serra

L'indicatore effetto serra viene calcolato considerando, tra le sostanze emesse in aria, quelle che contribuiscono al potenziale riscaldamento globale del pianeta terra.

La quantità in massa di ciascuna sostanza, calcolata sull'intero ciclo di vita del prodotto, viene moltiplicata per un coefficiente di peso, chiamato potenziale di riscaldamento globale (GWP, Global Warming Potential). Sommando poi i contributi delle varie sostanze si ottiene il valore aggregato dell'indicatore.

Le sostanze che contribuiscono all'effetto serra sono principalmente: CO₂, CH₄, N₂O, CFC, gli HCFC e gli HFC.

La CO₂ è la sostanza di riferimento per questo indicatore, vale a dire che il suo coefficiente di peso è uguale a 1 e i valori dell'indicatore sono espressi in kg di CO₂ equivalente (kg CO₂ eq).

Fattori di standardizzazione per i principali responsabili dell’effetto serra basati sul loro diretto contributo al riscaldamento globale con un tempo-orizzonte di 100 anni

Assottigliamento della fascia di ozono stratosferico

La riduzione della fascia di ozono stratosferico si calcola come l'indicatore precedente, ma facendo riferimento a diverse sostanze (CFC, HCFC) e con un diverso coefficiente di peso, chiamato potenziale di riduzione dell'ozono (ODP, Ozone Depletion Potential).

La sostanza presa come riferimento è in questo caso un cloro - fluoro - carburo e precisamente il CFC - 11.

Fattori di standardizzazione dei principali responsabili dell’assottigliamento della fascia di ozono stratosferico, basati sul loro contributo fino al raggiungimento dell’equilibrio

Acidificazione

L'indicatore di acidificazione è legato alle emissioni in aria di particolari sostanze acidificanti, quali ossidi di azoto e ossidi di zolfo.

La sostanza di riferimento è la SO₂ ed il coefficiente di peso prende il nome di potenziale di acidificazione (AP, Acidification Potential).

Fattori di standardizzazione per i principali responsabili dell’acidificazione.

Eutrofizzazione

Questo indicatore valuta l'effetto di eutrofizzazione, vale a dire l'aumento della concentrazione delle sostanze nutritive in ambienti acquatici. Le sostanze che concorrono al fenomeno dell'eutrofizzazione sono i composti a base di fosforo e di azoto.

La sostanza di riferimento è il fosfato (PO₄) ed il coefficiente di peso prende il nome di potenziale di nutrificazione (NP, Nutrification Potential).

Fattori di standardizzazione per i principali responsabili dell’eutrofizzazione

Formazione di smog fotochimico (photo-smog)

Sotto il nome di smog estivo vengono raggruppate tutte quelle sostanze organiche volatili che portano alla formazione fotochimica (in presenza di radiazione solare) di ozono troposferico.

Il fattore di caratterizzazione è chiamato potenziale di formazione di ozono fotochimico (POCP, Photochemical Ozone Creation Potential) e la sostanza di riferimento è l'etilene (C₂H₄).

Fattori di standardizzazione per i principali responsabili dello smog fotochimico.

Rifiuti Solidi

L'indicatore in questione raggruppa tutti i rifiuti di tipo solido che vengono generati in una qualsiasi attività nel ciclo di vita di un prodotto, come ad esempio durante la generazione di energia elettrica necessaria per una data lavorazione, oppure durante la produzione delle lamiere di acciaio.

Non esistono per questo indicatore dei fattori di caratterizzazione ed ogni sostanza viene sommata alle altre semplicemente tenendo conto della quantità emessa in massa.

3.3 Normalizzazione

Molti metodi permettono ai risultati delle categorie di impatto di essere confrontati con un valore di riferimento.

Ciò significa che la categoria di impatto è divisa a seconda del riferimento.

Questo può essere scelto a seconda dei casi, ma in generale si adotta il carico medio annuale, in una nazione o in un continente, diviso per il numero degli abitanti.

Il metodo da noi scelto per questa fase è il metodo pubblicato da CML, Università di Leiden nell’Ottobre 1992.

Il primo e probabilmente più diffuso manuale di normalizzazione, fu pubblicato nel 1993 da CML.

Questo manuale fu pubblicato estrapolando i dati dal Registro Olandese per le Emissioni.

La maggior parte dei fattori era semplicemente moltiplicata per 100, per poterli rapportare a livello mondiale, essendo il contributo dell’Olanda al Gross National Product, solo dell’1%.

Un eccezione fu fatta per i cambiamenti climatici e per l’impoverimento dello strato di ozono.

Questi fattori furono direttamente presi dall’IPCC, e si suppone che riflettano le emissioni mondiali.

Al fine di rendere tali fattori più gestibili, sono stati divisi per la popolazione mondiale (circa 6.000.000.000).

Un recente progetto a cura di IVAM-ER e PRè, sotto la tutela di VROM e RIZA, in Olanda è stato pubblicato sotto forma di tre nuovi manuali di fattori di normalizzazione.

Essi sono per la maggior parte basati sul registro delle emissioni (anno 1994) e su alcune altre fonti.

I livelli di normalizzazione sono:

• Territorio olandese: tutte le emissioni emesse in Olanda e tutti i tipi di materie prime usate.

• Consumatore olandese: sono stati aggiunti gli effetti dovuti alle importazioni e sono stati levati quelli dovuti alle esportazioni.

• Territorio europeo (CE, Svizzera, Austria e Norvegia): La maggior parte dei dati sono quelli originali europei (in parte estrapolati da quelli svizzeri e olandesi). Il consumo di energia in una regione era stato preso come base per l’estrapolazione.

Esempio di fattori di normalizzazione. Centre for Environmental Studies (CML), University of Leiden, 1992.

3.4 Pesatura

Alcuni metodi permettono la pesatura tra diverse categorie d’impatto.

Ciò significa che i risultati delle categorie d’impatto sono moltiplicati per dei fattori di peso, e sono fra loro addizionati per ottenere un valore globale.

4. VALUTAZIONE DEI MIGLIORAMENTI

È la fase nella quale sono valutate e selezionate le opzioni per ridurre gli impatti e i carichi ambientali dell’unità funzionale in studio.

Essa consente, ove possibile, un miglioramento dell’impatto ambientale in temi quali ad es. minor richiesta d’energia, minori emissioni, minor uso di risorse, ecc.

In questo modulo bisogna unire ai risultati tecnico-ambientali forniti dalla LCA tutte le altre informazioni riguardanti, il prodotto in studio; informazioni di carattere economico-finanziario e politico-sociale sul prodotto e informazioni sulla ricettività-soddisfazione dei consumatori e sul consenso dell’opinione pubblica, al fine di trovare un prodotto eco-compatibile o, in altre parole, al fine di prendere una corretta decisione circa la politica di prodotto aziendale e i programmi ambientali che l’azienda intende sviluppare in futuro.

È importante sottolineare che il LCA, come tutte le metodologie basate sul confronto, non propone una soluzione assoluta, ma identifica un insieme d’alternative tra le quali poi chi dovrà decidere sceglierà a suo giudizio la migliore.

Gli obiettivi di questa fase sono i seguenti:

• Traduzione ed interpretazione dei risultati.

• Verifica dell’ottenimento degli obiettivi dello studio (iterazione), della qualità dei dati e dei limiti del sistema (analisi di sensitività)

• Paragonare le possibili opzioni.

I risultati vanno interpretati e rappresentati in modo da avere una percezione dei risultati che sia facilmente fruibile, cercando anche di rappresentare scenari diversi da quello considerato (tipiche sono le rappresentazioni mediante grafici a barre ed a torta).

L’ANALISI DI SENSITIVITÀ dovrà verificare l’accuratezza dei dati e la loro influenza sul risultato finale, mentre un parere da persone esperte è consigliabile per evitare conclusioni poco attendibili. Per rappresentare la variabilità dei dati, si può inizialmente pensare di fare un confronto tra i risultati ottenuti e quelli relativi alla situazione migliore ed a quella peggiore; un'analisi più complessa richiederebbe lo studio dell’intervallo di variabilità dei dati in ingresso.