Transcript View/Open - POLITesi - Politecnico di Milano

POLITECNICO DI MILANO
Scuola di Ingegneria Civile, Ambientale e Territoriale
Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria per l’Ambiente e il Territorio
EFFETTO DELLA PROCEDURA DI ALLOCAZIONE NEGLI STUDI
LCA: IL CASO DEGLI EDIFICI TEMPORANEI
Relatore:
Prof. Giovanni Dotelli
Correlatore:
Ing. Alessandro Arrigoni
Tesi di Laurea di:
Mirocle De Pasqual
813749
Anno Accademico 2015 – 2016
Indice
Abstract [ita] ...................................................................................................................................................... 4 Abstract [eng] .................................................................................................................................................... 5 1. Introduzione: Life Cycle Assessment ......................................................................................................... 6 1.1. Abstract ................................................................................................................................................. 6 1.2. Cenni Storici ........................................................................................................................................... 6 1.3. Normativa di Riferimento ...................................................................................................................... 7 1.4. Fasi LCA .................................................................................................................................................. 7 1.5. 1.4.1. Fase 1: Definizione dell'obiettivo e del campo di applicazione ................................................. 8 1.4.2. Fase 2: Analisi di Inventario (LCI) ............................................................................................. 10 1.4.3. Fase 3: Valutazione degli Impatti (LCIA) .................................................................................. 11 1.4.4. Fase 4: Interpretazione dei Risultati ........................................................................................ 13 Categoria di Impatto ............................................................................................................................ 14 1.5.1. 1.5.1.1. 1.6. 2. Effetto Serra (GWP, Global Warming Potential) ..................................................................... 14 CO2 biogenica ed effetto serra .................................................................................................... 15 1.5.2. Assottigliamento della Fascia di Ozono Stratosferico (ODP, Ozone Deplation Potential) ...... 16 1.5.3. Acidificazione (AP,Acidification Potential) .............................................................................. 17 1.5.4. Eutrofizzazione (EP, Eutrophication Potential) ........................................................................ 17 1.5.5. Smog Fotochimico (POCP,Photochemical Ozone Creation Potential) .................................... 18 1.5.6. Consumo di Risorse Abiotiche (ADP,Abiotic Depletion Potential) .......................................... 18 Modellazione ....................................................................................................................................... 19 Fine Vita & Allocazione ............................................................................................................................ 20 2.1. Abstract ............................................................................................................................................... 20 2.2. Introduzione ........................................................................................................................................ 20 2.3. Normative ............................................................................................................................................ 21 2.4. Recupero di materia ............................................................................................................................ 22 2.5. 2.4.1. Riuso ........................................................................................................................................ 22 2.4.2. Riciclo ....................................................................................................................................... 22 Recupero di energia ............................................................................................................................. 27 2.5.1. Termovalorizzazione ................................................................................................................ 28 2.5.2. Processi indiretti ...................................................................................................................... 29 2.6. Discarica ............................................................................................................................................... 30 2.7. Metodologie di Valutazione ................................................................................................................ 31 1 2.8. Effetto serra ......................................................................................................................................... 32 2.9. Possibili Scenari EOL Padiglione Brasile ............................................................................................... 33 2.9.1. Scenario di smaltimento (discarica/riciclo) ............................................................................. 34 2.9.2. Scenario di rifunzionalizzazione in loco ................................................................................... 34 2.9.3. Scenario di ricollocazione permanente ................................................................................... 34 2.10. Quantificazione e allocazione degli impatti .................................................................................... 35 2.10.1. PAS 2050 .................................................................................................................................. 41 2.10.2. ISO/TS 14067 (Carbon Footprint) ............................................................................................ 42 2.10.3. BP X 30‐323‐0 .......................................................................................................................... 44 2.10.4. Product Environmental Footprint (PEF) .................................................................................. 46 2.10.5. REAPRo .................................................................................................................................... 48 2.10.6. International EPD System ........................................................................................................ 49 2.11. Considerazioni Finali ........................................................................................................................ 50 2.12. Attributional & Consequential LCA .................................................................................................. 55 3. LCA in Edilizia ........................................................................................................................................... 61 3.1. Abstract ............................................................................................................................................... 61 3.2. Settore Edilizio ..................................................................................................................................... 61 3.3. LCA in Edilizia ....................................................................................................................................... 63 3.4. Fasi LCA per un sistema edificio standard ........................................................................................... 65 3.4.1. Goal and Scope ........................................................................................................................ 65 3.4.2. Confini del sistema .................................................................................................................. 67 3.4.3. Analisi di inventario (LCI) ......................................................................................................... 69 3.4.4. Analisi degli impatti (LCIA) ....................................................................................................... 70 3.5. Rifiuti da costruzione e demolizione ................................................................................................... 70 3.6. La gestione dei rifiuti ........................................................................................................................... 76 4. 4.1. 3.6.1. Fase di demolizione ................................................................................................................. 78 3.6.2. Trattamento degli aggregati .................................................................................................... 80 3.6.3. La marcatura CE ....................................................................................................................... 82 3.6.4. Recupero materiali ferrosi ....................................................................................................... 83 3.6.5. Recupero dell'alluminio ........................................................................................................... 84 3.6.6. Recupero materiali plastici ...................................................................................................... 85 3.6.7. Recupero del legno .................................................................................................................. 86 3.6.8. Recupero del vetro .................................................................................................................. 88 Strutture Temporanee ............................................................................................................................. 89 Abstract ............................................................................................................................................... 89 2 4.2. La temporaneità in edilizia .................................................................................................................. 89 4.3. Scenari di Fine Vita .............................................................................................................................. 91 4.4. 5. 4.3.1. Rifunzionalizzazione in loco ..................................................................................................... 91 4.3.2. Ricollocazione .......................................................................................................................... 92 4.3.3. Riciclaggio ................................................................................................................................ 92 4.3.4. Recupero Energetico ............................................................................................................... 93 4.3.5. Discarica ................................................................................................................................... 94 Applicazione della metodologia LCA alle strutture temporanee ........................................................ 94 4.4.1. Goal and scope ........................................................................................................................ 94 4.4.2. Unità funzionale ...................................................................................................................... 94 4.4.3. Unità di Processo ..................................................................................................................... 96 Caso di studio: Padiglione Brasile Expo Milano 2015 .............................................................................. 97 5.1. Abstract ............................................................................................................................................... 97 5.2. Padiglione Brasile ................................................................................................................................ 97 5.3. Scelte progettuali .............................................................................................................................. 105 5.4. Modellazione degli Impatti ................................................................................................................ 106 5.5. 5.4.1. Allocation Recycled System Model (rec) ............................................................................... 106 5.4.2. Allocation, Default System Model (def) ................................................................................ 109 Caso di studio: Padiglione Brasile EXPO 2015 ................................................................................... 112 Conclusioni .................................................................................................................................................... 116 Bibliografia ..................................................................................................................................................... 118 Indice figure ................................................................................................................................................... 120 Indice tabelle ................................................................................................................................................. 121 3 Abstract[ita]
L’allocazione degli impatti ambientali è un passaggio fondamentale in una analisi del ciclo di vita
(LCA) e può essere effettuata secondo diverse metodologie. In particolare nel caso degli edifici
temporanei è importante stabilire, nel caso vengano utilizzate e/o prodotte materie prime secondarie,
come distribuire gli impatti tra il sistema edificio, il sistema che ha generato tali materie e quello
che le utilizzerà.
Le metodologie di allocazione sono molto importanti anche per quanto riguarda la pianificazione e
la modellazione degli scenari successivi alla prima vita utile di una struttura temporanea, i quali
possono prevedere destini diversi per diversi materiali.
Per studiare queste differenze è stato preso in esame il caso di studio della costruzione del
Padiglione Brasile di EXPO Milano 2015, modellandone il ciclo di vita secondo le metodologie
“allocation, default” e “allocation, at the point of substitution” e confrontandone i risultati ottenuti.
4 Abstract[eng]
The allocation of the environmental impacts is a fundamental step in a life cycle analysis and can
accomplished in several ways. One particular case concerns the use of temporary buildings where
secondary raw materials can be employed in the construction phase of the building or they can be
produced during the dismantling of the building. Thus, it is essential to establish how the
environmental impacts of such secondary materials are distributed between the building; the
systems that generated them and the system will eventually use any material recovered from the
building.
Allocation methods are fundamental even in the planning and modelling of the end of life scenarios
of a temporary building system; in fact, these scenarios may provide several destinations for the
different materials involved in the system.
In order to study the multiplicity of scenarios in the assessment of the environmental impact of
temporary buildings, the Brazilian Pavilion of the Milan Universal Exposition (Expo Milano 2015)
was taken in consideration for the modelling of the life-cycle analysis employing the “allocation,
default” and the “allocation, at the point of substitution” methodologies.
5 1.
Introduzione:LifeCycle
Assessment
1.1. Abstract
In questo capitolo viene presentata la pratica dell'analisi del ciclo di vita. Dopo una introduzione
storica e normativa sono descritte le fasi da cui è composta una analisi LCA, le categorie di impatto
e il software SimaPro.
1.2. CenniStorici
Alla fine degli anni '60, cominciò a svilupparsi un nuovo modo di pensare ai cicli produttivi
industriali. Non venivano più prese in considerazione soltanto le caratteristiche tecniche, ma anche
le implicazioni ambientali ed energetiche ad essi legate.
Il focus iniziale di questa linea di pensiero (Life Cycle Thinking) era il consumo energetico e di
risorse (principalmente non rinnovabili) lungo l'intero ciclo di vita del prodotto.
Le prime applicazioni della teoria del Life Cycle Thinking si trovano dall'inizio degli anni '70 da
parte di alcune grandi aziende statunitensi e inglesi insieme all'agenzia per la protezione
dell'ambiente americana (EPA).
Questi primi studi raccolti sotto il nome di REPA (Resource and Environmentl Pofile Analysis),
avevano come obiettivo la caratterizzazione del ciclo di vita di alcuni materiali impiegati in
importa4nti produzioni industriali, ad esempio la Coca-cola Company commissionò uno studio per
identificare il materiale e quale impiego a fine vita fosse ecologicamente ed energeticamente
migliore.
Nel 1990 al congresso SETAC (Society of Environmental Toxicology and Chemistry) a Smuggler
Notch (Vermont, U.S.A.) fu coniato il termine LCA (Life Cycle Assessment) così definito:
«LCA è un processo che permette di valutare gli impatti ambientali associati ad un prodotto,
processo o attività, attraverso l’identificazione e la quantificazione dei consumi di materia ed
6 energia e delle emissioni nell’ambiente e l’identificazione e la valutazione delle opportunità per
diminuire questi impatti. L’analisi riguarda l’intero ciclo di vita del prodotto ("dalla culla alla
tomba"): dall’estrazione e lavorazione delle materie prime, alla produzione trasporto e
distribuzione del prodotto, al suo uso, riuso e manutenzione, fino al riciclo e alla collocazione
finale del prodotto dopo l’uso.».
1.3. NormativadiRiferimento
Negli anni '90 la diffusione della pratica di LCA portò alla stesura di manuali e testi scientifici, alla
creazione
strumenti
di
calcolo
e
banche
dati
che
vengono
utilizzati
ancora
oggi.
Nel 1997 la necessità di avere una linea guida comune portò l'Organismo Internazionale per la
Standardizzazione (ISO) a definire una procedura standard per l'esecuzione di uno studio LCA.
Le prime norme furono le ISO 14000 redatte nel 1997/98, che predispongono un unico riferimento
normativo adottabile in tutti i Paesi del mondo per i sistemi di gestione ambientale.
Nel 2006 le norme ISO 14040 e 14043 furono aggiornate e sostituite dalle:

ISO 14040:2006 : Gestione ambientale - Valutazione del ciclo di vita – principio e quadro
di riferimento.

ISO 14044:2006: Gestione ambientale – Valutazione del ciclo di vita – requisiti e linee
guida.
In Italia, ENEA ha creato nel 2006 la Rete Italiana LCA, la quale raduna studiosi ed esperti del
settore, consente la condivisione di informazione e promuove attività di ricerca sia a livello
accademico che aziendale.
1.4. FasiLCA
Dal punto di vista tecnico una analisi di valutazione del ciclo di vita è composta da quattro fasi:
1. Definizione dell'obiettivo e campo di applicazione (Goal & Scope Definition);
2. Analisi di inventario (Life Cycle Inventory, LCI);
7 3. Valutazione degli impatti (Life Cycle Impact Assessment, LCIA);
4. Interpretazione dei risultati (Life Cycle Interpretation).
La figura seguente mostra schematicamente la struttura di uno studio LCA.
figura 1 - Schema della struttura di una analisi LCA.
1.4.1. Fase1:Definizionedell'obiettivoedelcampodi
applicazione
Il cosiddetto goal & scope rappresenta la fase preliminare di una analisi LCA, all'interno della quale
vengono specificati lo scopo, la motivazione, l’obiettivo e il destinatario dello studio.
Gli obiettivi più comuni sono:

Ricerca e sviluppo;

Green marketing;

Supporto nei sistemi di gestione ambientale;

Ecodesign.
8 Dopo aver individuato lo scopo dello studio, si definisce l’unità funzionale del sistema analizzato
intesa come prestazione quantificata del sistema-prodotto in esame, ovvero l’unità di riferimento a
cui verranno ricondotti tutti gli input e gli output del sistema.
L'unità funzionale, inoltre è un indice delle prestazioni in quanto quantifica la funzione principale
del sistema.
L’unità funzionale scelta deve essere coerente con l’obiettivo e il campo di applicazione ed è
fondamentale per poter assicurare la comparabilità dei risultati dell’analisi, soprattutto in caso siano
studiati sistemi diversi.
In questa fase viene definito anche il reference flow cioè i flussi di energia e materia in input al
sistema necessari per ottenere l'unità funzionale.
Per quanto concerne la determinazione del campo di applicabilità è necessario definire i confini del
sistema che identificano le unità di processo coinvolte, il cui inserimento nel sistema varia in
funzione dell'obiettivo dello studio.
In questo senso si possono distinguere tre approccio:

Dalla culla alla tomba ("from cradle to grave"): lo studio comincia dalle materie prime allo
stato naturale e considera tutti i processi e le operazioni coinvolte nel ciclo di vita del
prodotto fino al suo smaltimento come rifiuto.

Dalla culla al cancello ("from cradle to gate"): si considerano solo le prime fasi del ciclo di
vita (estrazione e produzione) e si va a definire l'ecoprofilo del prodotto. Questo approccio è
utile quando è necessario confrontare sistemi differenti.

Da cancello a cancello ("from gate to gate"): si considera una sola unità produttiva ( o un
reparto dell'azienda produttrice) e si valuta il carico ambientale di cui è responsabile. In
questo caso si parla di "ecobilancio".
Nella fase di goal & scope devono venire definiti e motivati cut-off e metodologie di allocazione
così da poter determinare l'affidabilità di studio e i suoi limiti.
In questa fase vanno determinati anche la qualità dei dati utilizzare, le categorie di impatto e il
metodo di valutazione degli impatti.
La modellazione può avvenire secondo due metodi: attributional che considera il sistema così
com'è in una tecnosfera statica o consequential che considera una tecnosfera dinamica.
9 1.4.2. Fase2:AnalisidiInventario(LCI)
L'analisi di inventario (LCI) è la fase principale di uno studio LCA e consiste nella raccolta dei dati
e
nella
modellazione
del
sistema
con
i
relativi
flussi
di
materiali
ed
energia.
Questa fase segue una procedura che è codificata dalla norma ISO 14040, che stabilisce che un
inventario deve comprendere:

Il diagramma di flusso (flow-chart) del sistema con le diverse unità di processo e le
interazioni tra di esse.

La descrizione di ogni unità di processo composta dall'elenco dei flussi di materia , energia
ed emissioni con i relativi bilanci di massa o di energia, e dagli altri dati rilevanti per lo
studio.
figura 2 - schema dei flussi di massa ed energia in entrata e uscita da una unità di processo.
I dati possono essere raccolti direttamente sul campo o da letteratura specifica (tipo la dichiarazione
EPD), in questo si parla di dati primari. Nel caso queste informazioni non siano reperibili si
utilizzano dati derivati o secondari, cioè provenienti da letteratura o banche dati specifiche.
Per una maggiore qualità e affidabilità dello studio sono da preferirsi il primo tipo di dati.
I dati vengono suddivisi in quattro categorie:

Input energetici, materie prime e input ausiliari;

Prodotti, co-prodotti e rifiuti;
10 
Emissioni in aria, emissioni in acqua e rifiuti;

Altri aspetti ambientali.
Nella fase di LCI vengono affrontati anche i problemi legati all'allocazione, cioè la suddivisione dei
carichi ambientali nel caso una o più delle unità di processo studiate generino co-prodotti o
sottoprodotti.
L'allocazione va evitata nei limiti del possibile con procedure tipo l'espansione dei confini del
sistema o suddividendo le unità di processo interessate in modo da non avere prodotti secondari; nel
momento in cui sia indispensabile i principi sui cui si basa possono essere di tipo fisico (ad esempio
la conservazione della massa), oppure di tipo economico (market-based).
I problemi e le metodologie legati a questa fase verranno discussi più approfonditamente nel
capitolo seguente.
1.4.3. Fase3:ValutazionedegliImpatti(LCIA)
In questa fase si mettono in relazione la filiera produttiva presa in esame e gli impatti potenziali che
questa può generare sulla salute umana e sull'ambiente. Queste relazioni si basano sui dati raccolti
nella fase di inventario.
Gli impatti possono essere valutati su due livelli:

Midpoint: gli impatti vengono suddivisi in base a categorie di impatto riferite a fenomeni
specifici (ad esempio il riscaldamento globale).

Endpoint: gli impatti si riferiscono a categorie più ampie e di comprensione più immediata
(ad esempio la salute umana).
Gli indicatori midpoint si riferiscono a fenomeni specifici e ben conosciuti, in modo da rendere i
calcoli più semplici ed affidabili. Gli indicatori endpoint, invece, riferendosi a settori più ampi
comportano l'utilizzo di modelli di calcolo più complicati, da cui deriva una maggiore incertezza nei
risultati.
Per chiarire il concetto si considerino i gas serra: essi contribuiscono al riscaldamento globale, i cui
effetti in questo senso vengono aggregati nel Global Warming Potential (indicatore midpoint).
Le emissioni di gas serra possono inoltre danneggiare la salute umana. Ciò si può esprimere
mediante la DALY (Disability-Adjusted Life Years, indicatore endpoint) che misura il danno alla
salute (Finnveden et al., 2009).
11 La fase di analisi degli impatti è composta da tre fasi obbligatorie e tre opzionali. Le fasi della
LCIA sono regolamentate dalla norma ISO 14040.
Fasi obbligatorie:
1. Selezione delle categorie di impatto:
Scelta degli effetti ambientali (categorie di impatto), gli indicatori e i modelli sui quali sarà
basato lo studio.
2. Classificazione:
Distribuzione dei valori delle emissioni (gassose, liquide e solide) provocate direttamente e
indirettamente dalle operazioni considerate nelle categorie di impatto precedentemente
selezionate.
3. Caratterizzazione:
Vengono calcolati i valori degli indicatori di categoria partendo dai dati della LCI. Questa
operazione avviene mediante modelli che combinano i dati di inventario e i fattori di
caratterizzazione.
In questo modo si ottiene un risultato numerico che quantifica un impatto ambientale ed è
dotato di una opportuna unità di misura.
Fasi opzionali:
4. Normalizzazione:
La normalizzazione serve ad esprimere il valore relativo dei diversi indicatori calcolati nella
fase di caratterizzazione rispetto ad un valore di riferimento.
Matematicamente si tratta di divedere il valore dell'indicatore per un valore prestabilito, che
può essere: un'area spaziale (globale, regionale, nazionale, locale), per persona, per uno
scenario di riferimento.
5. Raggruppamento:
Gli indicatori vengono raggruppati in macro-categorie di danno come la salute umana,
risorse non rinnovabili, danni agli ecosistemi.
Le categorie di impatto vengono raggruppate in base al ruolo che ricoprono nelle diverse
categorie di danno.
6. Pesatura:
I valori degli indicatori vengono sommati, dopo essere stati moltiplicati per i fattori di
pesatura, cioè numeri che esprimono il peso relativo attribuito da chi svolge lo studio alle
12 diverse categorie di impatto. I fattori di pesatura sono ottenuti con metodi basati sulle
scienze sociali, e risultano quindi affetti da una certa parte di soggettività.
Con questa operazione si ottiene un valore unico ed adimensionale detto ecoindicatore che
quantifica l'impatto totale del sistema.
I risultati della fase di analisi degli impatti possono venire sottoposti anche ad ulteriori analisi:

Analisi dei contributi: identifica gli elementi che contribuiscono maggiormente ad un
determinato impatto.

Analisi di incertezza: procedura statistica atta a stabilire in che modo le incertezze nei dati e
nelle ipotesi incidono sull'affidabilità dei risultati.

Analisi di sensibilità: stabilisce qual è l'influenza delle assunzioni metodologiche più
importanti sui risultati.

Analisi delle perturbazioni: individua come le variazioni dei singoli parametri influiscono
sulla variazione del risultato finale.
1.4.4. Fase4:InterpretazionedeiRisultati
L'interpretazione dei risultati è la fase conclusiva di uno studio LCA, ha lo scopo di dare risposta
all'obiettivo stabilito nella fase 1 e mettere in evidenza gli aspetti di maggiormente rilevanti dal
punto di vista ambientale del sistema studiato.
E' importante tenere presente che la metodologia LCA non propone una soluzione univoca e
assoluta, ma fornisce indicazioni riguardo i cambiamenti potenzialmente apportabili al sistema
oggetto di studio per diminuirne l'impatto ambientale.
Dal punto di vista normativo la norma UNI EN ISO 14044 stabilisce che l'interpretazione dei
risultati deve avvenire secondo tre principi:

Completezza: deve essere garantita la completezza e la disponibilità di tutti le informazioni
e i dati.

Sensibilità: i risultati e le conclusioni devono essere sottoposti ad una analisi di sensibilità
per stabilirne l'attendibilità.

Coerenza: i risultati (e quindi le ipotesi e le metodologie utilizzate per ottenerli) devono
essere coerenti con l'obiettivo e il campo di applicazione.
13 1.5. CategoriadiImpatto
Di seguito vengono presentate le principale categorie di impatto prese in considerazione negli
studio LCA.
1.5.1. EffettoSerra(GWP,GlobalWarmingPotential)
L'effetto serra è un fenomeno naturale dovuto alla presenza i atmosfera di alcuni gas, i cosiddetti
gas serra (greenhouse gas) che agiscono come il vetro di una serra lasciando filtrare le radiazioni
solari e trattenendo parte delle radiazioni infrarosse (IR) riflesse dalla Terra. In questo modo il
pianeta tende a scaldarsi: senza l'effetto serra la temperatura sarebbe di -18°C e la vita non sarebbe
mai stata possibile.
I gas serra possono essere di origine naturale (
,
, vapore acqueo,
) o antropico (
,
,
, ozono troposferico, CFC, HCFC).
I gas antropogenici aumentano la capacità dell'atmosfera di trattenere calore generando così un
aumento innaturale delle temperature terrestri che porta ad una alterazione dei sistemi climatici
naturali le cui conseguenze potrebbero essere catastrofiche.
Per quantificare il contributo all'effetto sera di un certo processo, negli studi LCA, si utilizza il
Global Warming Potential (GWP).
Ogni composto ha un suo GWPi (kgCO2eq/kgcomposto) che esprime il potenziale di riscaldamento
globale del composto in kgCO2eq in un determinato intervallo di tempo i (il più utilizzato è 100 anni).
Il GWPi dipende dalla forzante radiativa del composto ai (W/m2/kg) e dalla sua concentrazione ci
(kg/m3) ed è calcolato come:
GWPi =
Quando le sostanze coinvolte sono più di una, si calcola il GWP totale:
GWP = ∑
∗
Il GWP totale quindi dipende dalla massa (mi) dei differenti composti ed è espresso in kgCO2eq.
14 1.5.1.1.
CO2biogenicaedeffettoserra
Escludendo il vapore acqueo, l'anidride carbonica è la principale responsabile dell'effetto serra. Le
emissione di CO2 vengono originate dalla combustione di sostanze fossili, di sostanze biologiche e
da alcuni processi biologici.
Nel primo caso è pacifico che l'anidride carbonica emessa contribuisce all'effetto serra.
Per quanto riguarda il ruolo delle emissioni derivanti dalla combustione di sostanze biologiche o da
processi biologici - la cosiddetta
biogenica - la comunità scientifica non ha mai preso una
posizione univoca, infatti questo tipo di emissioni corrispondono alla
assorbita dalla pianta
durante la sua crescita. La differenza rispetto alle emissioni che si avrebbero rispetto al ciclo
naturale è che in questo caso le emissioni sono istantanee. Considerando un sistema formato da
comparto vegetale, atmosfera e fase fossile dove quest'ultima rappresenta la degradazione della
materia organica, in cui il carbonio compie un ciclo naturale tra i tre comparti e il passaggio da
atmosfera a fase fossile passa per il comparto vegetale.
In un tale contesto ciò che va tenuto presente è la cinetica di scambio del carbonio tra i vari
comparti ambientali. Il contributo all'effetto sera delle emissioni da fonte fossile è dovuto al fatto
che la cinetica di trasferimento da fossile a atmosfera è maggiore di quella che riporta il carbonio
dall'atmosfera alla fase fossile (passando per quella vegetale). Perché un'emissione non contribuisca
all'effetto serra è necessario che la cinetica del passaggio in atmosfera del carbonio non sia inferiore
a quella del passaggio inverso.
Detto in altre parole se il tasso di riassorbimento del carbonio è maggiore o uguale a quello di
emissione i contributi all'effetto serra risulteranno rispettivamente negativi (il pianeta si raffredda) o
nulli. Questa condizione è tipica delle fonti di energia rinnovabili. Sarebbe necessario quantificare il
tempo di rinnovamento della fonte oltre il quale la fonte non può più essere ritenuta rinnovabile.
A valle di questo ragionamento risulta quindi fondamentale quantificare la componente biogenica
delle emissioni. Questo scopo si può raggiungere con metodi come il "credito di
emissione di
" e la "fonte di
".
La prima tecnica è basata sul bilancio della
legato alla crescita delle piante. Durante la fase di
crescita gli alberi fissano il carbonio, vale a dire che assorbono la
e la stoccano sotto forma di
carbonio, mediante i processi fotosintetici con una cinetica decrescente nel tempo fino a
raggiungere uno stato di equilibrio (da qui in poi il saldo tra assorbimento di anidride carbonica e
decomposizione è trascurabile). Il carbonio assorbito dal legno durante la fase di crescita
rappresenta il cosiddetto "credito di carbonio" che è quantificabile e si conserva nei manufatti che
prendono origine dalla pianta fino alla combustione che libererà il credito. Nel calcolo delle
15 emissioni la massa di
biogenica avrà segno negativo.
Questo metodo tiene conto dell'apporto della crescita degli alberi che è conteggiato anche quando
non si ha combustione, e risulta utile nei casi in cui si voglia tenere conto dell'influenza degli scarti
di processo.
La tecnica della "di emissione della
", invece, non considera il credito di anidride carbonica
fissato nella fase di crescita. Le emissioni saranno quindi sempre positive ma si dovrà indicarne la
provenienza suddividendo le emissioni tra fonte fossile e fonte biologiche. Con questa tecnica il
problema dell'anidride carbonica legata all'uso del legno si presenta solo al momento della
combustione.
Per confrontare le due tecniche si considera a mo' di esempio la produzione di 1 kg di carta che al
fine vita verrà incenerito. Considerando un credito di carbonio pari a -5 kgCO2, un processo
produttivo con emissioni pari a 10 kgCO2, e emissioni al fine vita pari a 5 kgCO2.
Il bilancio risulterà: -5 (credito) + 10 (processo) + 5 (combustione) = 10 kgCO2 nel caso di "credito
di
". In questo caso non è necessario indicare la provenienza delle emissioni.
Se invece non si considera il credito di carbonio, il bilancio sarà: 10 (processo) + 5 (combustione) =
15 kgCO2; con 5 kgCO2 biogenici. Solamente 10 kgCO2 contribuiranno effettivamente all'effetto serra.
1.5.2. AssottigliamentodellaFasciadiOzonoStratosferico
(ODP,OzoneDeplationPotential)
L'ozono (
) è una molecola che pur avendo una concentrazione atmosferica inferiore alla parte per
milione assorbe quasi interamente la radiazione ultravioletta (dannosa) proveniente dal sole.
L'ozono si forma in continuo in un fascia detta ozonosfera che si trova tra i 20 e i 30 km di altezza
in seguito alla dissociazione di molecole di ossigeno (
) provocata dalla radiazione UV e al
successivo urto di questi atomi dissociati con molecole di
, quindi
assorbe la radiazione ultravioletta e si dissocia in
, che a sua volta
liberando energia.
L'immissione - antropogenica - in atmosfera di sostanze come clorofluorocarburi (CFC), HCFC,
radicali liberi e cloruri, provocano un assottigliamento dello stato di ozono che provoca un aumento
dei rischi legati all'esposizione solare.
Il fattore di caratterizzazione di questa categoria di impatto è l'ODP (Ozone Deplation Potential),
che esprime in kgCFC-11eq/kgcomposto il potenziale di distruzione dell'ozono delle diverse sostanze.
Quanto le sostanze coinvolte sono più di una, si calcola l'ODP totale:
ODP = ∑
∗
16 L'ODP totale quindi dipende dalla massa (mi) dei differenti composti ed è espresso in kgCFC-11eq.
1.5.3. Acidificazione(AP,AcidificationPotential)
La combustione di combustibili fossili contenenti zolfo (S) e azoto (N) comportano le emissioni di
ossidi di zolfo (
solforico (
) e ossidi di azoto (
) e nitrico (
). In atmosfera questi ossidi formano i relativi acidi
) che ricadono poi al suolo, nei laghi e sulle foreste. Nel caso la
ricaduta avvenga sotto forma di precipitazione (piogge acide) si parla di deposizione umida, in caso
contrario la deposizione si dice secca. In ogni caso questi fenomeni portano ad un abbassamento del
PH di laghi, suoli e foreste, oltre che al danneggiamento delle piante e dei monumenti.
Il fattore di caratterizzazione di questa categoria di impatto è l'AP (Acidification Potential), che
esprime in kgSO2-eq/kgcomposto il potenziale di acidificazione diverse sostanze.
Quanto le sostanze coinvolte sono più di una, si calcola l'AP totale:
AP = ∑
∗
L'AP totale quindi dipende dalla massa (mi) dei differenti composti ed è espresso in kgSO2eq.
1.5.4. Eutrofizzazione(EP,EutrophicationPotential)
Un eccessivo apporto di nutrienti (azoto e fosforo) in un ambiente acquatico può portare
all'eccessiva formazione di massa algale di piante acquatiche che provocano il degrado
dell'ambiente e l'impoverimento delle risorse ittiche.
L'apporto di nutrienti può essere sia naturale che antropico, nel secondo caso le cause possono
essere l'utilizzo di fertilizzanti e gli scarichi sia urbani che industriali.
Il fattore di caratterizzazione per questa categoria di impatto è la massa di PO4- equivalenti che
esprime la quantità di biomassa prevista in seguito al rilascio di 1 kg di una specifica sostanza
rispetto a 1 kg di fosfati.
17 1.5.5. SmogFotochimico(POCP,PhotochemicalOzone
CreationPotential)
Lo smog fotochimico è un particolare tipo di inquinamento dell'aria gli inquinanti secondari da
) e composti organici volatili (COV) che si origina nelle giornate caratterizzate
ossidi di azoto (
da condizioni meteorologiche stabili e forte insolazione.
Gli ossidi di azoto e i COV emessi hanno origine sia naturale che antropica vengono coinvolti in un
complesso sistema di reazioni fotochimiche innescate dalla luce ultravioletta che porta alla
formazione di ozono troposferico (
), perossiacetil nitrato (PAN), perossibenzoil nitrato (PBN),
aldeidi e molte altre sostanze. Tutte queste sostanze vengono raggruppate sotto il nome di smog
fotochimico, e rappresentano la componente principale dello smog delle città e delle aree
industrializzate.
Il fattore di caratterizzazione di questa categoria di impatto è il POCP (Photechimacl Ozone
Creation Potential), che esprime in kgC2H4-eq/kgcomposto il potenziale di formazione di ozono
troposferico delle sostanze.
Quanto le sostanze coinvolte sono più di una, si calcola il POCP totale:
POCP = ∑
∗
Il POCP totale quindi dipende dalla massa (mi) dei differenti composti ed è espresso in kgC2H4eq.
1.5.6. ConsumodiRisorseAbiotiche(ADP,AbioticDepletion
Potential)
Questa categoria di impatto quantifica il consumo di risorse abiotiche legato all'estrazione dei
materiali coinvolti nel processo produttivo.
Il fattore di caratterizzazione viene espresso in kgSb_eq ed è funzione dello stato attuale della risorsa
e del tasso di estrazione.
Il consumo di risorse abiotiche da combustibili fossili viene indicato come ADP fossil fuels ed
esprime il consumo di risorse mettendolo in relazione al potere calorifico inferiore (MJ/kg) per ogni
m3 di combustibile estratto.
18 1.6. Modellazione
SimaPro 8 è un software che è stato sviluppato dalla società olandese Pre Consultants ed è utilizzato
in più di 80 Paesi come supporto informatico per gli studi LCA.
Il Software contiene diverse banche dati (Ecoinvent, Processes, DK Input Output Database 99,
ETH-ESU 96, Franklin USA 98 IDEMAT 2001, Industry Data, LCA Food DK, USA Input Output
Database 99) che contengono a loro volta schede tecniche riferite ai diversi materiali, ai trasporti e
ai processi coinvolti nello studio. In questo modo si può ricostruire l’intera filiera produttiva di un
prodotto e il suo ciclo di vita. Tra le banche dati quella principale è Ecoinvent, redatta
dall’omonimo gruppo di ricerca formato dal Politecnico Federale di Losanna (EPFL), Politecnico
Federale di Zurigo (ETH Zurich), il centro di ricerca svizzero Empa (Material Science and
Technology), dall’Istituto di ricerca agricola e alimentare Agroscope e l’Istituto svizzero Paul
Scherrer (PSI), che coincide con il maggiore ente di ricerca svizzero di Ingegneria e Scienze
Naturali. Il database è aggiornabile ed integrabile.
Si possono modellare scenari di fine vita, e valutare e confrontare gli impatti delle schede create.
Così facendo è possibile estendere i confini del sistema e costruire un modello sempre più simile al
sistema reale.
19 2.
FineVita&Allocazione
2.1. Abstract
In questo capitolo vengono presentati i possibili scenari di fine vita (End of Life) previsti negli studi
LCA e la loro applicazione al caso di studio del Padiglione Brasile. Viene anche discussa la
questione dell'allocazione degli impatti e la relativa normativa. In ultimo vengono confrontati gli
approcci consequential e attributional LCA.
2.2. Introduzione
La gestione del fine vita (EoL: End of Life) si colloca nella fase di valutazione degli impatti
dell'analisi del ciclo di vita (LCIA). In questa fase si valutano gli impatti ambientali dei materiali
giunti a fine vita che sono trattati come rifiuti.
Uno degli scopi dell'analisi LCA è definire già in fase di progetto le scelte migliori per la riduzione
degli impatti ambientali, economici e sociali dovuti al fine vita.
Nel caso i rifiuti vengano riutilizzati o recuperati, la gestione del fine vita in una analisi LCA non è
semplice e presenta il problema della allocazione degli impatti.
Nella modellazione dei sistemi di gestione dei rifiuti i carichi ambientali possono essere riferiti al
flusso di input (ad esempio kg in ingresso) o all'unità funzionale. I sistemi di gestione dei rifiuti
possono generare nuovi flussi di materia (materiali da avviare a recupero) e flussi di energia. Nello
studio LCA i benefici generati da tali flussi devono essere quantificati e confrontati con in carichi
del materiale in ingresso.
La raccolta e il trasporto del prodotto a fine vita rappresentano il primo processo della gestione dei
rifiuti e possono presentare carichi ambientali rilevanti.
Dopo la raccolta del rifiuto sono possibili tre strade:

Recupero di materia;
20 
Recupero di energia;

Smaltimento in discarica.
2.3. Normative
Da un punto di vista normativo la fase di fine vita viene trattato dalle ISO 14040, ISO 14044 e ISO
TS 14067 (Greenhouse gasses - Carbon footprint of products - Requirements and guidelines for
quantification and communication) oltre che dall'International Environmental Product Declaration
System (EPD), dalla Product Environmental Footprint (PEF) e dalla UNI EN 15804:2012
(Sustainability of constructions work - Environmental product declarations - Core rules for the
product category of constructions products).
La ISO 14040 stabilisce che uno studio LCA deve comprendere anche la fase di End of Life mentre
la ISO 14044 regolamenta i confini del sistema oltre a introdurre i concetti di riuso e riciclo. Nella
definizione dei confini del sistema, nella ISO 14044 vengono anche espressi i principi su cui basare
l'allocazione degli impatti.
La ISO 14067 riguarda la Carbon Fooprint (CF) dei prodotti, cioè l'impatto del loro ciclo di vita
espresso come emissione kilogrammi di
equivalente. Nella metodologia di calcolo la norma
definisce l'inizio della fase di fine vita (quando il prodotto è pronto per essere smaltito, riutilizzato o
riciclato). La norma elenca anche i processi che possono rientrare in questa fase del ciclo di vita, e
dà riferimenti sugli orizzonti temporali dei calcoli. L'End of Life viene considerata come una fase
passibile di miglioramento durante l'interpretazione dei risultati.
L'International EPD System definisce le linee guida per una dichiarazione ambientale del III tipo e
verrà meglio approfondita in seguito. La PEF tratta il fine vita nell'Allegato V e definisce un
metodo di calcolo degli impatti che verrà approfondito in seguito.
La UNI EN 15804 è una norma specifica riguardante l'edilizia: definisce la fase di fine vita
all'interno del ciclo di vita (che in questo caso arriva fino all'end of waste), ne specifica le fasi ed
introduce i concetti di progettazione per il fine vita (design for recycling, reusce and recovery).
21 2.4. Recuperodimateria
Il recupero di materia consiste nello sfruttare come risorsa il prodotto giunto a fine vita o alcune sue
componenti.
Il recupero di materia può realizzarsi tramite due vie: il riuso ed il riciclo.
2.4.1. Riuso
Il riuso consiste nell'utilizzare nuovamente il prodotto giunto a fine vita. La funzione del manufatto
sarà la medesima svolta nel corso del ciclo di vita utile, senza che siano apportate sostanziali
modifiche.
Per rendere il riuso praticabile è necessario che i prodotti giunti a fine vita tornino a far parte di un
sistema produttivo in condizioni idonee per essere nuovamente impiegate. Dal momento che la fase
di utilizzo di alcuni prodotti ne comporta il degrado, questa opzione di gestione del fine vita non è
applicabile a tutti i tipi di manufatti. Il riuso viene generalmente applicato, per esempio, ad alcune
tipologie di imballaggi facili da recuperare con raccolte del tipo "vuoto a rendere". Il riuso consente
di evitare la produzione di un nuovo prodotto e quindi di risparmiare materie prime ed energia ed
evitare le emissioni della filiera produttiva. Questi benefici vanno tuttavia confrontati con gli
impatti ambientali delle operazioni necessarie a seguire questa via di recupero.
2.4.2. Riciclo
Il riciclo (o riciclaggio) consiste nel recuperare e riutilizzare il materiale presente nei manufatti
smaltiti per produrne di nuovi evitando il consumo di ulteriori materie prime.
Una valutazione preventiva in fase di progettazione dell'effettivo apporto di benefici ambientali,
energetici ed economici derivanti dalle operazioni di riciclo risulta fondamentale.
La convenienza ambientale del riciclaggio si valuta confrontando gli impatti delle operazioni di
riciclo (trattamento, movimentazione, trasporto), legati soprattutto ai consumi energetici e alle
emissioni con i benefici derivanti dalla sostituzione di parte dei materiali vergini in ingresso al
processo produttivo e dall'evitato invio in discarica degli stessi.
A seconda del destino del materiale recuperato si possono distinguere due diverse tipologie di
riciclo: il riciclo aperto ("open loop") ed il riciclo chiuso ("closed loop").
Si parla di riciclo chiuso quando il materiale avviato a riciclo rientra nel processo che lo ha generato
e quando non si hanno cambiamenti nelle proprietà del materiale riciclato.
22 Si parla invece di riciclo aperto quando il materiale subisce un cambiamento nelle sue proprietà ed
entra in un processo produttivo diverso da quello che lo ha generato.
Riciclo Chiuso (closed loop)
Per valutare gli impatti ambientali e i benefici del riciclo è necessario considerare il carico
ambientale delle operazioni coinvolte nel sistema e i flussi di massa ad essi correlati (il riciclo
chiuso è rappresentato nello schema in figura 3).
In un bilancio di massa, considerando i seguenti parametri:

m: massa del prodotto;

R, con R compreso tra 0 e 1: frazione del rifiuto inviata a riciclo. Se R=1 l'intero manufatto
è inviato a riciclo (riciclo totale), se R=0 il riciclo è nullo;

S, con S compreso tra 0 e 1: frazione di scarti inviati a discarica (o altro trattamento)
prodotti dall'operazione di riciclo.
figura 3 - Diagramma di flusso di un sistema industriale con riciclo chiuso (Baldo et al.).
Indicando le fasi di produzione e i carichi ambientali associati (C) come:

Fase 1 (C1): produzione materie prime;

Fase 2 (C2): produzione manufatto e uso;
23 
Fase 3 (C3): smaltimento;

Fase 4 (C4): riciclaggio (trasporto e raccolta inclusi).
Combinando questi parametri il carico ambientale complessivo risulterà:
1
1
1
1
2.3.1
I termini dell'equazione 2.3.1 rappresentano gli impatti di ogni singola fase, considerando la
frazione recuperata all'interno del ciclo chiuso.
Nello specifico la massa del prodotto viene moltiplicata per:

C1 (carico ambientale della produzione di materie prime) a sua volta moltiplicato per l'unità
meno la frazione inviata a riciclo depurata dagli scarti dei processi di recupero.

C2 (carico ambientale della produzione e dell'uso del bene).

C3 (carico ambientale dello smaltimento in discarica), a sua volta moltiplicato lo stesso
fattore che moltiplica C1, così da considerare anche qui gli effetti del riciclo.

C4 (carico ambientale delle operazioni di riciclaggio), che viene moltiplicato per la frazione
inviata a recupero.
I quattro termini appena descritti rappresentano i carichi ambientali delle quattro fasi del ciclo di
vita del manufatto, cioè l'impatto ambientale causato dalle operazioni a cui il prodotto viene
sottoposto "dalla culla alla tomba".
L'equazione sopra si può riscrivere in modo che risulti composta da due termini:
_
e
così da poter evidenziare l'influenza della frazione recuperata sul carico ambientale totale:
1
_
2.3.2
Per fare in modo che il riciclo comporti un beneficio ambientale il secondo termine (Criciclo) deve
essere negativo, in modo che
La relazione tra
risulti inferiore al valore di
_
.
e i carichi ambientali del sistema non è lineare. Infatti, se si fa riferimento alle
operazioni di raccolte differenziata, per poter reperire una maggiore quantità di materiale da inviare
a riciclo sarà necessario che la raccolta venga estesa dai centri a maggiore densità a quelli più isolati.
Questo ampliamento delle operazioni di raccolta e invio a riciclo avrà un impatto (ambientale,
energetico ed economico) associato ai trasporti.
24 L'obiettivo da perseguire non è quindi il riciclo "ad ogni costo" (
1), ma il riciclo di una
percentuale di materiale tale da rendere minimo il carico ambientale (
).
figura 4- -Andamento qualitativo della curva che mette in relazione il carico ambientale (C) e la frazione
recuperata mediante riciclo (R), (Baldo et al.).
Riciclo aperto (open loop)
Il riciclo aperto si sviluppa secondo lo schema seguente (figura 5).
25 figura 5 - Schema di un riciclo aperto: il sistema produttivo in rosa utilizza il materiale recuperato tramite
riciclo aperto dal sistema in azzurro (Baldo et al.).
Anche in questo caso per valutare gli impatti ambientali del secondo sistema produttivo bisogna
tenere conto che i materiali riciclati portano con sé una quota di energia e di impatto dovuta al
processo che li ha originati.
Per la valutazione degli impatti si considerando i seguenti parametri:

: produzione di materie prime per il prodotto uno (manufatto generico prodotto dalla
filiera produttiva uno);

: produzione ed uso;

: smaltimento;

: raccolta e riciclo;

: produzione di materie prime per il prodotto due (manufatto generico, diverso dal
manufatto uno, prodotto dalla filiera produttiva due);

: produzione ed uso prodotto due;

: trattamento di un'unità di input all'operazione 7;

, con compreso tra 0 e 1: frazione inviata a riciclo (frazione recuperata);

: massa prodotto uno;

: massa prodotto due.
26 L'equazione che descrive il riciclo aperto è:
1
2.3.3
Che si può anche scrivere come:
2.3.4
Le considerazioni teoriche che stanno alla base del caso di open loop sono analoghe a quelle del
closed loop, con la differenza che in questo caso è necessario conoscere i dati relativi ad almeno due
processi produttivi.
Nel ciclo aperto, infatti, il materiale recuperato dal primo manufatto entra a far parte di una nuova
filiera produttiva, che porta alla produzione del manufatto due.
Dalla prima scrittura dell'equazione si può vedere come il riciclaggio provochi una variazione nella
quantità di materie prima in ingresso al processo di produzione del secondo manufatto pari a
.
La seconda scrittura dell'equazione (equazione 2.3.4), invece, evidenzia la variazione degli impatti
introdotta dal meccanismo di riciclo. Questa variazione è espressa dall'ultimo termine:
.
2.5. Recuperodienergia
Il recupero di energia può avvenire in modo diretto o indiretto. Nel primo caso il recupero avviene
mediante la combustione del materiale, nello stesso impianto dove avviene la combustione; la via
più comune per il recupero diretto è la termovalorizzazione dei rifiuti in impianti specifici.
Nel secondo invece si ha invece la trasformazione del materiale in un gas combustibile; il gas può
venire stoccato e trasportato in un luogo diverso da quello del processo. Esempi di recupero
indiretto di energia sono: la pirolisi, la gassificazione e la digestione anaerobica della frazione
organica.
27 2.5.1. Termovalorizzazione
La termovalorizzazione è l'evoluzione dei processi di incenerimento che in passato avevano
solamente lo scopo di distruggere il rifiuto.
Un concetto che sta alla base della termovalorizzazione è quello dell'energia feedstock che è
definita come "contenuto energetico delle materie prime in ingresso al sistema-prodotto, non
utilizzate come fonte di energia, espressa in termini di potere calorifico inferiore o superiore". Il gas
e l'olio contenuti nei prodotti petrolchimici e il legno usato nella industria cartaria costituiscono
esempi di energia feedstock.
L'energia feedstock rappresenta quindi il massimo quantitativo di energia recuperabile da un
material (nel caso dei rifiuti la raccolta differenziata è un primo passaggio per la massimizzazione
del potere calorifico del rifiuto).
Il processo di termovalorizzazione avviene in impianti specifici dove avviene la combustione del
materiale e si recupera l'energia termica contenuta nei fumi della combustione. Nonostante i
benefici dovuti al recupero energetico il processo può avere impatti ambientali sono legati alle
emissioni di macroinquinanti e microinquinanti. I macroinquinanti, presenti in concentrazioni
dell'ordine di grandezza di
o
, comprendono gli inquinanti tradizionali dei processi di
combustione derivanti da alcune componenti del rifiuto ( , ,
e ceneri), da reazioni secondarie
indesiderate e dalla combustione incompleta del carbonio organico. I microinquinanti, le cui
concentrazioni sono dell'ordine di
o
, possono essere di tipo inorganico o organico:
quelli inorganici sono metalli pesanti riconducibili alla composizione del rifiuto in ingresso; quelli
organici, invece, derivano dalle complesse reazioni di sintesi e distruzione che hanno luogo durante
la combustione e il raffreddamento dei fumi. In generale le emissioni derivanti dalla
termovalorizzazione sono fortemente legate alla composizione del rifiuto, al tipo di forno utilizzato
e alle modalità operative della combustione e del recupero di energia. La tabella 1 riporta gli
inquinanti più comuni presenti nelle emissioni dei termovalorizzatori.
28 tabella 1 1 principali inquinanti derivanti da termovalorizzazione (Grosso, 2013).
Concentrazione
Inquinante
(
Materiale particolato
gas secco @ 11%
)
1000 - 5000
600 - 1500
5 - 25
250 - 600
(come
200 - 500
)
10 - 25
0.5- 5
0.3 - 1.5
/ (
I-TEQ)
1 - 10
Gli impatti ambientali si possono verificarsi a diverse scale: a livello locale (emissioni di sostanze
tossiche e polveri), regionale (acidificazione e eutrofizzazione) e globale come (effetto serra).
La combustione può venire alimentata con rifiuti parzialmente selezionati (selezione blanda) oppure
con CSS (Combustibile Solido Secondario) derivante da processi di raffinazione dei rifiuti che
mirano a massimizzarne la frazione combustibile (riduzione dell'umidità o stabilizzazione della
sostanza organica). Le caratteristiche del CSS sono stabilite per legge, ad esempio il potere
calorifico deve essere minimo 15 MJ/kg.
Confrontando i due tipi di alimentazione si può dire che nel caso venga utilizzato il rifiuto
selezionato blandamente si avrà un ridotto recupero energetico dovuto al minor potere calorifico del
materiale e ridotti carichi ambientali; nel caso di filiera CSS il recupero energetico sarà più elevato.
2.5.2. Processiindiretti
L'energia di feedstock può essere valorizzata senza passare per l'incenerimento del materiale.
I
processi
indiretti
principali
sono:
gassificazione,
pirolisi
e
digestione
anaerobica.
La gassificazione consiste nella conversione del materiale in un gas combustibile mediante una
ossidazione parziale condotta sotto l'azione del calore. Il processo può essere diretto o indiretto: nel
primo caso si opera con una concentrazione di ossigeno inferiore a quella stechiometrica, ma
comunque sufficiente per non dover fornire calore dall'esterno mediante scambiatori; nel processo
29 indiretto viene usato un agente gassificante privo di ossigeno ed è necessario fornire calore
dall'esterno. In questo modo si genera un gas combustibile (syngas) composto da idrocarburi
incombusti,
e
.
Prima di poter essere utilizzata come fonte energetica il syngas va depurato per rimuovere le
impurità come
e
che potrebbero generare emissioni inquinanti nella combustione
successiva.
La pirolisi consiste nella degradazione termica di tipo endotermico del materiale condotta in totale
assenza di agente ossidante (è quindi necessario fornire calore dall'esterno). In questo modo la fase
solida (inerte) si separa dalla fase gassosa che è analoga al syngas, quindi combustibile.
La digestione anaerobica è un processo biologico utilizzato principalmente per trattare i fanghi
prodotti dagli impianti di depurazione dei reflui. E' un processo lento operato da microorganismi
che distruggono completamente le molecole organiche originando una fase gassosa (biogas) e un
residuo minerale non degradabile.
2.6. Discarica
La discarica può rappresentare l'elemento finale di una f1iera di gestione dei rifiuti e presenta
caratteristiche differenti in funzione della pericolosità dei rifiuti che riceve.
La discarica presenta un carico ambientale dato sia dalla fase di costruzione che da quella di
funzionamento.
Il calcolo degli impatti della costruzione non è complicato in quanto si tratta di tradizionali opere di
ingegneria civile e geotecnica. In questa fase l'uso dello spazio, la modificazione morfologica di una
zona del territorio e la sua degradazione permanente rappresentano variabili di impatto rilevanti.
Più complicato risulta calcolare gli impatti relativi alla fase di funzionamento in quanto la presenza
di massa organica nel rifiuto può generare i processi biologici che producono biogas e percolato che
si instaurano in caso di presenza di massa organica nel rifiuto seguono una cinetica particolare: si
attivano dopo qualche tempo, raggiungono il picco di produzione dopo alcuni anni e terminano anni
dopo (anche 10) la chiusura dell'impianto. provocando così una dilazione delle emissione molto
difficile da quantificare.
Il contenuto energetico dei rifiuti può essere valorizzato mediante il recupero del biogas costituito
da
(50%) e
(50%). Il processo di ha un rendimento medio del 60% del biogas prodotto. Il
metano è un gas serra con un GWP cirda 25-28 volte maggiore di quello della
le emissioni dirette particolarmente dannose per il riscaldamento globale.
30 , il che ne rende
figura 6 - Produzione di biogas e percolato durante la fase di uso e chiusura di una discarica (Baldo et al.).
Considerando 1 kg di rifiuti urbani (RSU) da smaltire si ha una energia feedstock di circa 10 MJ e il
valore del GER sia costituito praticamente dal potere calorifico dei rifiuti che nel caso di
produzione e recupero di biogas può venire valorizzato.
2.7. MetodologiediValutazione
Lo scopo della gestione del fine vita è quello di ridurre gli impatti ambientali.
Un metodo per valutare i benefici dati da una differente gestione del fine vita è quello degli impatti
evitati. Questa tecnica viene applicata per valutare i benefici derivanti dal recupero di energia e
materia (in particolare nel caso di riciclo aperto). Considerando un sistema con recupero, si
sottraggono agli impatti generati quelli associati alla produzione dei flussi recuperati secondo le
prestazioni ambientali delle filiere normalmente utilizzate. Prendendo come esempio il caso della
termovalorizzazione dei rifiuti urbani la valutazione dei benefici del recupero di energia avviene
sottraendo agli impatti della termovalorizzazione quelli dovuti alla produzione della quantità di
energia recuperata dai rifiuti secondo il mix energetico nazionale.
31 2.8. Effettoserra
Escludendo il vapore acqueo, l'anidride carbonica è la principale responsabile dell'effetto serra. Le
emissione di CO2 vengono originate dalla combustione di sostanze fossili, di sostanze biologiche e
da alcuni processi biologici.
Nel primo caso è pacifico che l'anidride carbonica emessa contribuisce all'effetto serra.
Per quanto riguarda il ruolo delle emissioni derivanti dalla combustione di sostanze biologiche o da
processi biologici - la cosiddetta
biogenica - la comunità scientifica non ha mai preso una
posizione univoca, infatti questo tipo di emissioni corrispondono alla
assorbita dalla pianta
durante la sua crescita. La differenza rispetto alle emissioni che si avrebbero rispetto al ciclo
naturale è che in questo caso le emissioni sono istantanee. Considerando un sistema formato da
comparto vegetale, atmosfera e fase fossile dove quest'ultima rappresenta la degradazione della
materia organica, in cui il carbonio compie un ciclo naturale tra i tre comparti e il passaggio da
atmosfera a fase fossile passa per il comparto vegetale. In un tale contesto ciò che va tenuto
presente è la cinetica di scambio del carbonio tra i vari comparti ambientali. Il contributo all'effetto
sera delle emissioni da fonte fossile è dovuto al fatto che la cinetica di trasferimento da fossile a
atmosfera è maggiore di quella che riporta il carbonio dall'atmosfera alla fase fossile (passando per
quella vegetale). Perché un'emissione non contribuisca all'effetto serra è necessario che la cinetica
del passaggio in atmosfera del carbonio non sia inferiore a quella del passaggio inverso.
Detto in altre parole se il tasso di riassorbimento del carbonio è maggiore o uguale a quello di
emissione i contributi all'effetto serra risulteranno rispettivamente negativi (il pianeta si raffredda) o
nulli. Questa condizione è tipica delle fonti di energia rinnovabili. Sarebbe necessario quantificare il
tempo di rinnovamento della fonte oltre il quale la fonte non può più essere ritenuta rinnovabile.
A valle di questo ragionamento risulta quindi fondamentale quantificare la componente biogenica
delle emissioni. Questo scopo si può raggiungere con metodi come il "credito di
emissione di
" e la "fonte di
".
La prima tecnica è basata sul bilancio della
legato alla crescita delle piante. Durante la fase di
crescita gli alberi fissano il carbonio, vale a dire che assorbono la
e la stoccano sotto forma di
carbonio, mediante i processi fotosintetici con una cinetica decrescente nel tempo fino a
raggiungere uno stato di equilibrio (da qui in poi il saldo tra assorbimento di anidride carbonica e
decomposizione è trascurabile). Il carbonio assorbito dal legno durante la fase di crescita
rappresenta il cosiddetto "credito di carbonio" che è quantificabile e si conserva nei manufatti che
prendono origine dalla pianta fino alla combustione che libererà il credito.
Nel calcolo delle emissioni la massa di
biogenica avrà segno negativo.
32 Questo metodo tiene conto dell'apporto della crescita degli alberi che è conteggiato anche quando
non si ha combustione, e risulta utile nei casi in cui si voglia tenere conto dell'influenza degli scarti
di processo.
La tecnica della "di emissione della
", invece, non considera il credito di anidride carbonica
fissato nella fase di crescita. Le emissioni saranno quindi sempre positive ma si dovrà indicarne la
provenienza suddividendo le emissioni tra fonte fossile e fonte biologiche. Con questa tecnica il
problema dell'anidride carbonica legata all'uso del legno si presenta solo al momento della
combustione.
Per confrontare le due tecniche si considera a mo' di esempio la produzione di 1 kg di carta che al
fine vita verrà incenerito. Considerando un credito di carbonio pari a -5 kgCO2, un processo
produttivo con emissioni pari a 10 kgCO2, e emissioni al fine vita pari a 5 kgCO2.
Il bilancio risulterà: -5 (credito) + 10 (processo) + 5 (combustione) = 10 kgCO2 nel caso di "credito
di
". In questo caso non è necessario indicare la provenienza delle emissioni.
Se invece non si considera il credito di carbonio, il bilancio sarà: 10 (processo) + 5 (combustione) =
15 kgCO2; con 5 kgCO2 biogenici. Solamente 10 kgCO2 contribuiranno effettivamente all'effetto serra.
2.9. PossibiliScenariEOLPadiglioneBrasile
Secondo l'Eurocode 0 un edificio viene definito temporaneo quando progettato per una vita media
indicative (indicative design working life) di 10 anni (Eurocode 0, UNI EN 1990).
Mentre per gli di edifici permanenti (progettati in genere per una vita di almeno 50 anni) la maggior
parte degli impatti è dovuta alla loro fase d'uso, per le costruzioni temporanee, considerata la brevità
della loro vita, gli impatti generati dalla produzione e smaltimento dei materiali e dei componenti
per la costruzione possono arrivare ad assumere un ruolo primario rispetto a quelli della fase d'uso.
La scelta dei materiali e la gestione del fine vita hanno quindi un ruolo centrale nel contenimento
degli impatti. In base allo scenario considerato per il fine vita dell'edificio temporaneo e dei suoi
componenti l'allocazione degli impatti della produzione/smaltimento dei materiali sarà differente, e
proporzionale all'effettivo ciclo di vita.
Gli impatti del fine vita - ed il loro peso sull'intero ciclo di vita - variano in base alla metodologia di
valutazione adottata. La Direttiva Europea 2008/98/CE propone una gerarchia di gestione dei rifiuti
che porta alla definizione di tre scenari generici, dal migliore al peggiore: demolizione con invio a
riciclo della struttura, ri-montaggio e riqualificazione.
33 2.9.1. Scenariodismaltimento(discarica/riciclo)
Questo scenario non prevede alcuna seconda vita utile per la struttura che viene disassemblata a fine
evento (le strutture temporanee spesso vengono costruite per grandi eventi come EXPO) e i suoi
componenti vengono inviati a riciclo se possibile, o in caso contrario vengono conferiti in discarica.
Per favorire l'invio a riciclo dei componenti è di fondamentale importanza che in fase di
progettazione si scelga di utilizzare materiali facilmente disassemblabili e riciclabili a fine vita. Per
facilitare lo smontaggio sono da preferire tecniche di assemblaggio a secco rispetto a quelle a umido
o con malta.
2.9.2. Scenariodirifunzionalizzazioneinloco
Nello scenario di rifunzionalizzazione in loco alla fine dell'evento temporaneo l'edificio viene
convertito in una struttura, generalmente permanente con una nuova funzionalità: si ha quindi una
estensione d'uso.
L'analisi del ciclo di vita, in questo caso, sarà simile a quella di una struttura permanente che viene
ristrutturate (la struttura potrebbe avere bisogno di integrazioni strutturali e/o impiantistiche).
In questo caso oltre che sul tipo di materiali è necessario che i progettisti interagiscano coi
pianificatori dell'area per la scelta della funzione post-evento.
Nel caso di Expo le strutture, ad evento concluso, potrebbero ospitare musei, biblioteche, poli
universitari, spazi sociali ecc.
2.9.3. Scenariodiricollocazionepermanente
Nello scenario di ricollocazione permanente, dopo lo smantellamento della struttura i materiali
vengono trasportati e riassemblati in un nuovo sito di locazione. La struttura può essere integrata di
nuovi materiali necessari a sostituire le componenti danneggiate o per ricostruire i subsistemi non
reversibili, e per garantire nuove funzioni.
In questo scenario non viene limitata la pianificazione territoriale dell'area post evento, vengono
evitati gli impatti legati allo smaltimento della prima vita e quelli derivanti dell'estrazione delle
materie prime per i prodotti riutilizzati. La ricollocazione produce tuttavia nuovi impatti legati al
consumo di suolo del sito in cui verrà ricollocata la struttura.
34 2.10. Quantificazioneeallocazionedegliimpatti
Allocare significa ripartire tra gli attori in gioco i flussi in ingresso e in uscita di un processo
unitario appartenente al sistema prodotto studiato. Questa ripartizione, nel presente contesto,
seguendo regole e metodologie definite da normative internazionali, come ad esempio la ISO
14040, la ISO/TS 14067. L'allocazione dovrebbe essere evitata cercando di limitare i casi di
multifunzionalità, ma è necessaria quando la modellazione degli scenari di fine vita includa riciclo,
riuso, recupero energetico e smaltimento di più di un prodotto.
Per introdurre la questione del calcolo degli impatti e della loro allocazione si può considerare
l'esempio del riciclo dell'acciaio e lo studio dell'IISI (International Iron and Steel Institute).
L'esempio mette in luce come in caso di multifunzionalità - cioè quando un processo origina più di
un prodotto (acciaio e rottame nel caso di cui sopra) - sia fondamentale calcolare e allocare
correttamente i carichi ambientali ed energetici tra prodotti e coprodotti per ottenere una giusta
valutazione degli impatti.
L'IISI, partendo dalla metà degli anni novanta ha condotto una serie di studi LCA a livello
mondiale riguardo la produzione dell'acciaio sia primario (da materia prima vergine) sia secondario
(da rottame).
35 figura 7 - Confronto tra la produzione di acciaio da materiale vergine (minerale) e da rottame (Baldo et al.).
Nello studio pubblicato da IISI si conclude che:

1 kg di rottame possiede un valore corrispondente al potenziale per la realizzazione di 0.935
kg di acciaio (1/1.07 = 0.935).

1 kg di rottame permette di evitare il consumo di 22 MJ rispetto alla filiera da materie prime
vergini, richiedendo 10 MJ di energia per la fusione.

In entrambi i casi si ha una produzione di rottame di 0.8 kg.
In base a questi dati il beneficio energetico che si ottiene grazie al riciclaggio risulta pari a (22 10)*0.935 = 11.2 MJ/kg. Considerando che nella filiera di produzione, uso e recupero di acciaio
completamente riciclato l'input è di (1.07 - 0.8) = 0.27 kg, si può concludere che (11.2*0.27) = 3.03
MJ rappresentano l'energia equivalente allocata al rottame in ingresso, cioè un "debito" che la rifiusione deve pagare per il fatto di utilizzare il rottame.
L'energia complessivamente richiesta risulta pari a 10 + 3.03 = 13.03 MJ.
36 Seguendo questo ragionamento, in uscita dal sistema di produzione a materia prima vergine si
avranno 0.8 kg di rottame con un output energetico equivalente pari a (11.2*0.8) = 8.97 MJ.
L'energia netta attribuibile al processo di produzione dell'acciaio primario sarà (22 - 8.97) = 13.03
MJ.
Quindi la produzione di acciaio 100% da vergine e 100% da rottame risultano equivalenti.
In base a questo ragionamento non vi è differenza a livello di carico energetico e ambientale tra
acciaio primario e secondario, quindi la sostenibilità dell'acciaio è risulta maggiormente legata al
tasso di recupero a fine vita che al processo produttivo che l'ha originato. Di conseguenza avrà
meno impatto ambientale un manufatto 100% da materia riciclabile al 95% che uno 100% da
materia riciclabile soltanto al 10%.
L'allocazione dei carichi ambientali tra due sistemi, ad esempio uno che produce materiale riciclato
e l'altro che lo sfrutta, serve a distribuire tra di essi gli impatti (e gli eventuali benefici) dovuti ai
processi di recupero. L'allocazione attribuisce ai diversi prodotti (il manufatto finale, i prodotti
intermedi, gli eventuali co-prodotti e i rifiuti) una parte del carico ambientale di cui sono
responsabili le unità di processo che li generano.
I rifiuti in uscita possono essere qualificati come risorse in caso siano riutilizzabili o come
materiale da smaltire in caso contrario. Per quanto riguarda il primo caso vengono fissati i confini
dello stato di rifiuto dei materiali, ovvero quando il materiale diventa rifiuto e quando smette di
esserlo e torna ad essere considerato risorsa.
Nel caso dell'edilizia le allocazioni da fare riguardano il trattamento del materiale riciclato
impiegato per produrre le componenti edili in ingresso e la gestione dell'end of life dei materiale
alla fine dell'intera vita utile.
L'operazione di allocazione avviene secondo la gerarchia stabilita dalla norma ISO 14044 e ripresa
dalla ISO/TS 14067:
1. Ovunque sia possibile l'allocazione va evitata mediante la suddivisione del processo in due
o più sottoprocessi ognuno dei quali produce un singolo prodotto e riaggregati risultano
equivalenti all'unità di processo di partenza, oppure espandendo i confini del sistema così da
includere funzioni aggiuntive relative ai coprodotti identificando dove possibile se si tratta
di sostituzione diretta o indiretta.
2. Quando l'allocazione non può essere evitata, gli elementi in ingresso e uscita dal sistema
dovrebbero essere ripartiti tra i diversi prodotti o funzioni in base alle relazione fisiche
esistenti tra di essi come ad esempio il contenuto di massa o di energia.
37 3. Se non possono venire stabilite o utilizzate relazione fisiche, ne verranno utilizzate di altro
tipo, ad esempio economico.
I metodi di allocazione più classici sono quello su basi fisiche (massa), quello del cut-off e quello
economico.
Nel primo caso un manufatto prodotto da materiali vergini porta il carico ambientale di tali
materiali, mentre un prodotto fatto di materie prime secondarie porta il carico ambientale dei
processi di riciclaggio. La regola del cut-off è facile da applicare, ma in alcuni casi, come ad
esempio quello del calcestruzzo (Marinkovic et al.), gli impatti ambientali di tutte le fasi , dalla
produzione delle materie prime allo smaltimento dei rifiuti non riciclabili sono inclusi nel sistema
studiato. I carichi ambientali del riciclo sono esclusi dal sistema,essendo considerati oneri del
sistema prodotto successivo.
L'allocazione economica attribuisce crediti a entrambi i sistemi in base ai valori di mercato dei
materiali, che però non sono stabili nel tempo.
Di seguito vengono presentati alcuni dei metodi di calcolo per la quantificazione dei carichi
ambientali in caso di sistemi con riciclo. I principali parametri di riferimento sono quelli nella
tabella seguente (tabella 2).
tabella 2 - principali parametri utilizzati nelle formule di allocazione degli impatti.
Termine
′
Unità di misura
Emissioni
specifiche
o
risorse consumate (per UF)
connesse
all'acquisizione
delle materie prime e alle
operazioni di fine vita
Emissioni specifiche e
risorse consumate (per
unità
funzionale)
per
l’acquisizione
e
il
pretrattamento (cradle-togate) del materiale vergine
in input
38 Definizione
Emissioni specifiche o risorse
consumate (per UF) per il
materiale vergine attualmente
sostituito mediante riciclo
aperto
∗
Emissioni specifiche o risorse
consumate (per UF) per
l'acquisizione
e
il
pretrattamento
del
materiale
vergine sostituibile da materiali
riciclabili.
Se il riciclo è chiuso:
∗
; se invece il riciclo è
′
aperto: ∗
Emissioni specifiche o risorse
consumate (per UF) per i
processi di produzione del
materiale
riciclato
inclusi
raccolta,
smistamento
e
trasporto
,
Emissioni specifiche o risorse
consumate (per UF) per il
processo di riciclaggio a fine
vita (EoL), inclusi raccolta,
smistamento,
trasporto.
Quando le tecnologie utilizzate
sono
simili,
può essere simile a
,
,
Emissioni specifiche o risorse
consumate (per UF) per lo
smaltimento dei rifiuti(e.g.
conferimento in discarica,
incenerimento)
Emissioni specifiche o risorse
consumate (per UF) per i
processi di recupero energetico
Emissioni specifiche o risorse
consumate (per UF) che
sarebbero derivate dalla fonte
di energia sostituita
,
39 Emissioni specifiche o risorse
consumate (per UF) che sarebbero derivate dalla fonte di
energia
sostituita,
specificamente energia termica
ed elettrica
-
"Recycled content",
frazione
del
materiale
riciclato (o riutilizzato) in
input
al
sistema
( compreso tra 0 e 1)
-
"Recyclability rate", frazione
del materiale nel prodotto che
verrà riciclata (o riutilizzata)
nel
sistema
produttivo
successivo
( compreso tra 0 e 1)
-
Frazione del materiale nel
prodotto che verrà destinata al
recupero di energia (termica o
elettrica
)
( compreso tra 0 e 1)
Low Heating Value (potere
calorifico inferiore)
LHV
,
,
-
Efficienza del processo
di
recupero energetico (calore o
elettrica). Rapporto tra il
contenuto energetico in uscita
(calore o elettricità) e l'energia
contenuta del materiale del
prodotto che viene utilizzato in
ingresso. XER tiene conto delle
inefficienze del processo di
recupero.
(
compreso tra 0 e 1)
-
Efficienze dei processi di
recupero di energia termica ed
elettrica
40 "Down-cycling",
/
,
differenza di qualità tra
materiale primario (QP) e
secondario
(QS)
2.10.1. PAS2050
La PAS 2050 è un metodo di valutazione delle emissioni dei gas serra durante il ciclo di vita di beni
e servizi.
La riduzione delle emissioni può essere realizzata riducendo la quantità di materie prime vergini
utilizzate nel processo produttivo mediante il riciclo dei materiali e l'utilizzo di materiali riciclati.
La riduzione ottenuta, secondo la PAS 2050 deve essere attribuita al sistema che promuove il
recupero o a quello che utilizza materie prime secondarie, non a entrambi.
Come possibili scenari di fine vita sono considerati: riuso delle componenti, riciclaggio, recupero
energetico e smaltimento.
In caso di riciclaggio, si individuano due approcci per quantificare l'impatto emissivo: uno basato
sul contenuto di materiale riciclato (recycled content) e uno basato sul riciclo dei materiali (closedloop approximation).
Recycled content method (metodo del contenuto di riciclato)
Questo metodo viene utilizzato quando le proprietà del materiale riciclato sono differenti da quelle
del materiale vergine, nel caso di riciclo aperto (open-loop).
) vengono calcolate con la seguente equazione:
Le emissioni di inquinanti (e.g.
1
1
2.10.1
L'emissione risulta, quindi composta da tre contributi, nell'ordine: la produzione e la gestione di una
unità di prodotto, i processi di riciclaggio e lo smaltimento.
Il termine 1
rappresenta gli impatti evitati grazie al riciclaggio:
(compreso tra 0 e 1) è il
"recycled content of material", cioè la percentuale di materiale riciclato (proveniente da un altro
sistema) in ingresso, e 1
rappresenta la diminuzione di emissione dovuta alla sostituzione
delle materie prime vergini con materiali riciclati;
(compreso tra 0 e 1) è il "recyclability rate"
ovvero la proporzione del materiale del prodotto che sarà riciclata, per poi essere usata in un altro
41 sistema, quindi 1
rappresenta la diminuzione del carico ambientale dello smaltimento
dovuto al riciclo.
In questo caso gli impatti del riciclaggio (
) vengono attribuiti a chi usa il materiale
riciclato.
Closed-loop approximation (approssimazione ciclo chiuso)
Questo approccio si utilizza quando le proprietà del materiale riciclato non vengono alterate dal
processo di riciclo, cioè nel caso di riciclo chiuso (closed-loop).
Le emissioni vengono calcolate secondo la seguente equazione:
1
1
2.10.2
I contributi emissivi sono gli stessi del caso recycled content (produzione e gestione del fine vita,
riciclaggio e smaltimento, al netto del riciclo). La differenza dal caso precedente (equazione 2.10.1)
è rappresentata dalla presenza di R2 nel primo e nel secondo termine dove prima c'era R1:
trattandosi di un ciclo chiuso, il materiale riciclato rientra nello stesso processo produttivo che
aveva originato il rifiuto, quindi la sostituzione del materiale vergine in ingresso avviene con il
materiale recuperato dal prodotto stesso. Anche le emissioni relative ai processi di riciclaggio sono
calcolati in base al materiale recuperato dal rifiuto della filiera studiata.
Questo metodo viene applicato, ad esempio, nel caso dei metalli.
La PAS 2050 considera l'incenerimento una opzione di smaltimento, quindi si ha recupero
energetico mediante incenerimento le emissioni non verranno conteggiate perché già comprese nel
termine
.
2.10.2. ISO/TS14067(CarbonFootprint)
La ISO/TS 14067 definisce i "principi, requisiti e linee guida per la quantificazione e la
comunicazione della impronta carbonica (CFP) di un prodotto", dove la CFP rappresenta
l'emissione netta di gas serra lungo tutto il ciclo di vita espressa come kilogrammi di
equivalente.
Sono previsti due modelli di calcolo: closed-loop allocation e open-loop allocation.
Closed-loop allocation (allocazione riciclo chiuso)
42 L'equazione 2.10.3 è applicabile sia nel caso di riciclo aperto che nel caso di riciclo chiuso.
1
2.10.3
L'applicabilità ad entrambe le tipologie di riciclaggio è dovuta al fatto che la diminuzione del carico
ambientale dovuta al riciclo dipende solamente da R2. Quindi in caso di open-loop anche se il
materiale recuperato viene utilizzato in un sistema successivo i vantaggi ambientali vengono
attribuiti (allocati) al sistema che ha originato il materiale, anche se questo non ha realmente
materiale riciclato in ingresso.
EEOL rappresenta il consumo di risorse e le relative emissioni dovute alle operazioni di gestione del
fine vita (operazioni di recupero incluse), e si può scrivere nel seguente modo:
1
2.10.4
L'equazione 2.10.3 dell'emissione può venire dunque riscritta come:
1
2.10.5
Dall'equazione 2.10.5 si vede che per ottenere un beneficio ambientale è necessario che la somma
del secondo e del terzo termine sia negativa.
Questo significa che - considerato che l'ultimo termine è sempre positivo - ErecyclingEOL deve essere
minore di Ev, in altre parole il carico ambientale generato dai processi di riciclaggio deve essere
minore di quello dovuto alla acquisizione e pre-processing dei materiali vergini.
Open-loop allocation (allocazione riciclo aperto)
Questo metodo è applicabile solamente nel caso di riciclo aperto. L'emissione totale viene calcolata
nel seguente modo:
1
2.10.6
Dove A (adimensionale) rappresenta il fattore di allocazione, il cui valore può basarsi sulle
proprietà fisiche, il valore economico o il numero di cicli di riciclaggio subiti dal materiale.
43 Analizzando i parametri, la presenza di R1 (contenuto di riciclato in ingresso) rende subito evidente
come mai questo tipo di calcolo è applicabile al solo caso di ciclo aperto; R1 porta con sé il carico
ambientale dei processi di recupero a cui è stato sottoposto il materiale.
Considerando l'espressione di EEOL del caso di closed-loop allocation, l'espressione dell'emissione
diventa:
1
1
1
2.10.7
Analizzando la scrittura equazione 2.10.7 si vede come il contenuto di riciclato in input abbia un
ruolo centrale, infatti al sistema che utilizza il materiale recuperato non vengono allocati solamente
i benefici (primo termine), ma anche tutti i carichi dei processi di recupero (secondo termine).
Il terzo termine dell'espressione è negativo e rappresenta il vantaggio ambientale dato dal recupero
di materiale dalla filiera studiata.
L'ultimo termine esprime i carichi ambientali dello smaltimento finale al netto del recyclability rate
del prodotto.
2.10.3. BPX30‐323‐0
La BP X 30-323-0 è una raccolta delle pratiche corrette e delle linee guida che stabiliscono i
principi per le comunicazioni ambientali dei prodotti con lo scopo di rendere il consumatore
consapevole degli impatti dei beni di consumo, così da poter fare acquisti con più consapevolezza
ambientale.
Questo metodo non è applicabile al settore edilizio.
L'allocazione degli impatti ambientali dei co-prodotti può avvenire (nell'ordine) in base ai differenti
processi coinvolti, alle proprietà fisiche dei materiali, all'espansione dei confini del sistema (system
expansion), ai valori di mercato (economic allocation) o a combinazioni delle regole appena
elencate.
Anche questa metodologia di modella gli impatti relativi alle emissioni nette di gas serra. La
metodologia distingue il riciclo chiuso da quello aperto.
Closed-loop recycling (riciclo chiuso)
Gli impatti vengono calcolati con la seguente equazione:
44 1
,
1
1
,
,
,
2.10.8
I è un parametro adimensionale che rappresenta tasso nazionale di incenerimento dei rifiuti
domestici; EINC rappresenta il consumo di risorse e le emissioni del processo di incenerimento dei
rifiuti domestici.
In questo caso il caso il contenuto di riciclato in input alleggerisce il carico ambientale dovuto
all'acquisizione e pre-processamento delle materie prime ( 1
) e porta con sé gli impatti dei
processi di recupero subiti (
Questo approccio considera anche il recupero energetico, il cui impatto è rappresentato dal terzo
(
,
,
,
,
e dal quarto termine (
1
che combinano il potere calorifico inferiore (LHV), l'efficienza dei processi di recupero
(
,
), gli impatti evitati, la quantità di materiale riciclabile nel prodotto, il tasso di incenerimento
dei rifiuti, il carico ambientale dell'incenerimento e il parametro
(quantità di materiale
utilizzabile per recupero energetico nel prodotto).
vanno anche ad alleggerire il carico ambientale dello smaltimento finale ( 1
e
.
Open-loop recycling (riciclo aperto)
La modellazione nel caso di riciclo aperto si basa sul valore economico delle materie prime
coinvolte e considera due possibili situazioni: mercato in disequilibrio e mercato in equilibrio.
Anche in questo caso le emissioni di gas serra sono l'indicatore degli impatti.
Nel primo caso "se il mercato delle materie prime non è in equilibrio per la domanda da parte dei
produttori di materie prime secondarie che scarseggiano, è possibile offrire incentivi ai produttori di
queste ultime. In questo caso tutti gli impatti della gestione del fine vita sono attribuiti al produttore
richiedente." (AFNOR, 2011).
,
1
0.5
0.5
1
,
1
2.10.9
45 ,
,
Il recyclability rate (
) in questo caso va a diminuire il carico ambientale dovuto alla sostituzione
di materie prime vergini mediante riciclo aperto, gli impatti evitati si riferiscono al prodotto
sostituito invece che a quello analizzato (
invece che
).
Se, invece, il mercato non presenta squilibri evidenti "i vantaggi vengono suddivisi equamente tra il
sistema che produce e quello che utilizza materie prime riciclate: 50/50 allocation split".
0.5
,
0.5
,
0.5
1
0.5
0.5
,
0.5
1
La sostituzione rispetto al caso precedente di
o
1
,
2.10.10
con l'espressione (0.5R1 + 0.5R2) rappresenta
l'allocation split (50/50).
Anche in questo caso i calcoli degli impatti evitati si riferiscono al prodotto sostituito.
2.10.4. ProductEnvironmentalFootprint(PEF)
La Product Enviromental Footprint (PEF) è una misura delle performance ambientali di un
prodotto secondo un sistema multi-criterio sviluppata dal Joint Research Centre of the European
Commision.
Mediante la PEF si possono modellare i vari flussi di materiali ed energia in modo da poter
migliorare le prestazioni della filiera produttiva e rendere confrontabili prodotti funzionalmente
equivalenti.
Questo metodo prende in considerazione tutte le fasi del ciclo di vita partendo dall'estrazione delle
materie prime fino alla fase d'uso e la gestione del fine vita.
I trattamenti di fine vita considerati nella PEF sono: riuso parziale, riciclaggio, recupero energetico
e smaltimento.
Per aumentare riproducibilità e consistenza degli studi vengono sviluppate le Product
Environmental Footprint Category Rules (PEFCRs, regole specifiche per categoria di prodotto). Le
PEFCRs sono sviluppate partendo dalle Product Category Rules esistenti e richiedono un grande
consenso nel settore produttivo che andranno poi integrate. L'Unione Europea ha lanciato una fase
pilota (2013-2016) in modo da poter poi integrare il contenuto delle PEFCRs coinvolgendo nel
processo di stesura anche aziende e stakeholders.
La PEF fornisce una sola equazione applicabile sia al riciclo aperto che a quello chiuso (
46 ).
1
0.5
,
∗
0.5
0.5
,
,
1
,
∗
,
0.5
0.5
∗
2.10.11
rappresenta i carichi ambientali dello smaltimento del materiale da cui viene prodotto il
materiale riciclato in ingresso, allocando quindi al sistema produttivo studiato parte degli impatti
dovuti alla produzione del riciclato in input.
Per la parte dell'equazione riguardante il recupero energetico (terzo termine) valgono anche in
questo caso le considerazione fatte per il metodo BP X 30-3230.
La presenza dei fattori 1/2 indica una allocazione 50:50 degli impatti dovuti al quantitativo di
riciclato in input e al recyclability rate.
Formula integrata di Wolf & Chomkhamsri
In ambito europeo è stata avviata una fase pilota per testare l'applicabilità della PEF e valutare i
diversi approcci adottabili per comunicare al pubblico i risultati della analisi LCA. All'interno di
questa fase pilota nel contesto del Workshop on End of Life (EoL) fomrulas in the context of the
Environmental Footprint pilot phase (CE, 2014) la formula integrata di Wolf e Chomkhamsri è
stata presentata e discussa come possibile approccio alternativo a quello della PEF.
1
,
§
,
,
,
∗
,
,
,
1
2.10.12
I termini hanno lo stesso significato descritto per la PEF (equazione 2.10.11).
§
rappresenta le
emissioni specifiche/risorse consumate (per unità funzionale) per l’acquisizione e il pretrattamento
(cradle-to-gate) delle materie prime vergini da cui si ottiene R1 con un processo di tipo open loop .
Se questa informazione non è disponibile è possibile ipotizzare che
§
, come se si avesse un
riciclo a ciclo chiuso.
I termini Qs,i rappresentano i prezzi di mercato dei materiali
materia prima da cui deriva
e di quella da cui deriva
;
,
sono i prezzi di mercato della
(le materie prime possono non
coincidere in caso di open loop).
La formula risulta essere equivalente a quella della ISO/TS 14067 (PEF), ma adotta una diversa
suddivisione degli impatti tra i sistemi coinvolti.
In un contesto cradle-to-cradle l'intero carico dovuto alla filiera del riciclo del materiale
inclusi) è allocata al sistema che invia a recupero il materiale.
47 (pretrattamenti
Analogamente, al sistema studiato vengono attribuiti tutti gli impatti dovuti al riciclo del materiale (
esso prodotto (
,
) da
).
Questo significa che nel carico ambientale del sistema studiato non rientreranno gli impatti dei flussi di
materiale riciclato in ingresso, ma quelli del materiale che verrà da esso recuperato.
2.10.5. REAPRo
REAPRo è un metodo sviluppato dal Joint Research Centre of European Commision per valutare e
le prestazioni ambientali di qualsiasi tipologia di prodotto e cercare di identificare i potenziali
miglioramenti.
La performance del prodotto è valutata secondo sei set di regole sull'efficienza dello sfruttamento
delle risorse e la gestione dei rifiuti:
1. indici per l'indirizzamento dei tassi di riuso, riciclo, recupero (per massa).
2. tassi di riuso, riciclo, recupero (per categoria impatto).
3. indici per il contenuto di riciclato nel prodotto (in massa).
4. indici per il contenuto di riciclato nel prodotto (per categoria di impatto).
5. uso di sostanza pericolose.
6. indicazioni riguardo la durabilità del prodotto e gli impatti ambientali ad essa legati.
Il metodo REAPRo è applicabile sia ai casi di riciclo aperto che chiuso e considera sia il contenuto
di riciclato che la riciclabilità del prodotto.
La valutazione degli impatti ambientali avviene in due passaggi: per prima cosa si calcolano i
carichi ambientali (risorse consumate e emissioni) dovute alla parte riciclabile o al contenuto di
materiale riciclato e si sottraggono agli omologhi del prodotto di riferimento; dopo di che il carico
così ottenuto si confronta con quello (totale) del prodotto di riferimento.
Gli impatti vengono calcolati grazie alle seguenti formule:
∗
_
1
,
2.10.13
,
,
,
1
2.10.14
_
1
2.10.15
48 Le
rappresentano le risorse consumate e le emissioni per un prodotto che verrà riciclato
(
) sottoposto a processi di recupero energetico (
materiale riciclato in input (
_
) o contenente
_
).
Gli impatti del prodotto di riferimento vengono calcolati con le stesse formule di cui sopra
imponendo i parametri
0, cioè considerando nulle le operazioni di riciclaggio sia in entrata che
in
uscita
dal
sistema.
Dopo aver ricavato i carichi ambientali del prodotto di riferimento si valuta la differenza nel
consumo di risorse e nelle emissioni dovuto a riciclabilità, recupero energetico e contenuto di
materiale recuperato:
∗
∆
2.10.16
∆
_
_
,
_
,
,
2.10.17
,

∆
_
_
_
2.10.18
Per valutare i vantaggi dei ∆
∆
si usa il rapporto:

rappresenta il carico ambientale (risorse consumate e emissioni) per il prodotto di riferimento.
2.10.6. InternationalEPDSystem
L'International Environmental Product Declaration System spiega a parole come impostare l'analisi
del ciclo di vita nel caso riciclo, riuso o recupero energetico.
Le regole che guidano l'amministrazione generale e il funzionamento del sistema EPD secondo la
ISO 14025 sono raccolte nel General Prgram of Instructions (GPI) che, in particolare, stabilisce:
49 
Nel caso sia presente in ingresso al sistema analizzato un materiale di riciclo, su di esso
ricadono gli impatti dovuti al trasporto dalla piattaforma di raccolta al centro di riciclaggio,
al processo di riciclo e al trasporto dall'impianto al sito di utilizzo (International EPD
System, 2013).

Nel caso sia presente in uscita dal sistema analizzato un materiale inviato a riciclo, su di
esso ricadono gli impatti dovuti al trasporto fino alla piattaforma di raccolta (International
EPD System, 2013).
Il principio di allocazione adottato dall'EPD e su cui è basato il GPI è "chi inquina paga" (Polluter
Pays, PP), o zero burden assumption, che stabilisce che gli impatti della prima vita del materiale
non ricadono sulle vite successive del materiale riciclato (International EPD System, 2013).
Il sistema EPD, inoltre, segue l'approccio 100-0: gli impatti evitati grazie all'invio di una frazione
del materiale al termine delle vita del prodotto venga inviata a riciclo, riuso o recupero energetico
invece che a smaltimento, se stimati, vanno dichiarati separatamente e non possono venire sottratti
all'impatto totale (International EPD Systam, 2013:38).
Basandosi sulla lettura della metodologia si può scrivere la seguente formula:
∗
1
Dove
,
1
,
2.10.19
rappresenta le emissioni specifiche (per unità funzionale) nella fase di fine vita del
materiale destinato a riciclo o riuso (
), che in base a quanto detto sopra sono soltanto quelle
dovute al trasporto fino alla piattaforma di raccolta del materiale.
2.11. ConsiderazioniFinali
Analizzando i metodi allocazione sopra elencati emergono cinque fattori che vengono considerati
nelle diverse equazioni: due per gli input e tre per gli output.
Per quanto riguarda gli input sono stati considerati: la produzione dei materiali vergini e il
contenuto di riciclato in ingresso.
50 Per gli output si guarda la fase di gestione del fine vita considerando: il riciclaggio e gli impatti
evitati nella produzione primaria, il recupero energetico meno gli impatti evitati per la produzione
di energia, e lo smaltimento.
Le tabelle seguenti (tabella 3, tabella.4) mettono a confronto come i diversi blocchi tematici
vengono affrontati nei diversi metodi.
tabella 3 – confronto input
Input Metodo Produzione materiale vergine Materiale riciclato PAS 2050 Recycled content 1
PAS 2050 closed loop approx ‐ ISO/TS 14067 closed loop ‐ 1
ISO/TS 14067 open loop 1
BPX 30‐23‐0 closed loop 1
BPX 30‐23‐0 open loop (market diseq) ‐ 51 BPX 30‐23‐0 open loop (no market diseq) PEF 0.5
1
Formula di Wolf & Chomkhamsri 0.5
1
0.5
0.5
,
,
REAPro recyclability index ‐ REAPro energy recoverability index ‐ REAPro recycled content 1
index International EPD System 1
∗
52 §
tabella 4 – confronto output
Output Metodo Riciclo a fine vita meno i crediti per gli impatti evitati dalla produzione primaria Energia recuperata al fine vita meno i crediti per la Smaltimento produzione di energia evitata PAS 2050 Recycled content ‐ ‐ 1
‐ 1
‐ 1
‐ 1
PAS 2050 closed loop approx ISO/TS 14067 closed loop ISO/TS 14067 open loop BPX 30‐23‐0 closed loop ‐ ,
,
BPX 30‐23‐0 open loop (market diseq) ,
,
,
,
1
1
1
0.5
0.5
1
0.5
0.5
∗
,
1
,
,
,
0.5
0.5
53 1
,
,
1
,
,
BPX 30‐23‐0 0.5
open loop (no market diseq) PEF ,
1
1
,
0.5
∗
Formula di Wolf & Chomkhamsri REAPro recyclability index ,
,
∗
,
,
1
,
∗
REAPro energy ‐ recoverability index ,
,
REAPro recycled ‐ content index Interantional EPD System 1
1
‐ ‐ ,
1
Le equazioni studiate utilizzano tre tipologie di approcci: "recyclability substitution" (o "approccio
0-100", o "End of Life recycling approach", o "avoided burden", o "substitution approach"),
"recycled content" (o "approccio 100-0" o "cut-off") e "50/50 allocation".
La prima tipologia guarda al destino del prodotto analizzato dopo l'uso ed è basato sull'assunto che
il materiale che non viene riciclato necessita di essere rimpiazzato attraverso la produzione di nuovo
materiale vergine. Vengono quindi incentivate le attività di recupero e riciclo del materiale che
permettono
di
evitare
l'ingresso
nel
sistema
di
ulteriore
materia
prima
vergine.
Questo approccio si presta ai casi in cui le proprietà dei materiali non vengono alterati durante le
operazioni di riciclo (closed-loop).
La Carbon Footprint (closed loop), la PAS 2050 (closed loop) e la BPX 30-232-0 (open loop con
mercato in disequilibrio) utilizzano l'approccio 0-100.
Nelle equazioni di tipo "recycled content", viene incentivato l'utilizzo di materiale riciclato. Gli
impatti della produzione del materiale vergine vengono interamente attribuiti al prodotto nel quale
sono utilizzati, mentre gli impatti dovuti al riciclaggio (compresi raccolta e trasporto) sono attribuiti
ai prodotti che hanno fornito il materiale. Questo approccio è utilizzato dall'International EPD
System e la PAS 2050 per il caso di open loop.
54 La "50/50 allocation" attribuisce i carichi in modo equivalente tra il sistema che produce materiale
riciclato e il sistema che lo utilizza.
La PEF e la BPX 30-232-0 (open loop con mercato in equilibrio) utilizzano questo approccio.
Sono possibili anche approcci ibridi che premiamo sia il sistema che produce materiale riciclato che
quello che lo utilizza, senza però usare un approccio di tipo 50/50.
La formula integrata di Wolf e Chomkhamsri e la Carbon Footprint (open loop) possono essere
considerati approcci ibridi.
Si può dire che un metodo di allocazione life cycle-based deve avere quattro caratteristiche
fondamentali:
1. Utilizzare più criteri;
2. Utilizzare un approccio che tenga in considerazione tutte le attività rilevanti durante la
catena del valore;
3. Riproducibilità e flessibilità;
4. Modellazione fisica realistica.
Gli ultimi tre punti sono particolarmente importanti per lo studio della gestione del fine vita (incluse
produzione e utilizzo dei materiali secondari).
Basandosi su questi principi la modellazione della gestione del fine vita deve: tenere in
considerazione la totalità dei processi (upstream e downstream), il riciclo aperto e chiuso, la
percentuale di materiale vergine e quella di materiale riciclato in ingresso, il tasso di riciclo
(recyclability rate) e di recupero energetico, considerare i cambiamenti nelle proprietà dei materiali
e evitare il double counting (cioè il doppio conteggio dei flussi relativi ad una singola unità di
processo).
Nessuno degli approcci esistenti riesce a tenere in considerazione tutti questi aspetti. Come supporto
nello studio degli impatti dei prodotto i metodi migliori sono REAPro e PEF (Allacker 2014).
2.12. Attributional&ConsequentialLCA
Gli studi LCA possono venire realizzati secondo due approcci differenti che prendono il nome di
attributional e consequential LCA.
L'approccio attributional è quello "classico" e meglio conosciuto. In questo tipo di analisi la filiera
produttiva viene studiato in un sistema statico focalizzato sulla storia del prodotto, nel senso che gli
55 input e gli output vengono attribuiti all'unità funzionale unendo o dividendo le unità di processo
(UP) secondo determinate regole.
Uno studio di tipo attributional (ALCA) dice quali sono gli impatti ambientali dovuti alla
produzione dell'unità funzionale e può comprendere procedure allocative.
In questo modo si definisce un aspetto specifico del prodotto il cui impatto è riconducibile alle
diverse unità di processo della filiera produttiva. Ad esempio se si studia l'effetto sul
surriscaldamento globale della produzione di una bottiglia di plastica, il risultato dello studio sarà il
valore di GWP dato dai contributi delle diverse attività (unità di processo e trasporti) coinvolte nella
produzione dell'unità funzionale.
L'approccio consequential (CLCA), invece, modella il sistema collegando le attività che lo
compongono in modo che esse risultino incluse nel sistema prodotto nella misura in cui si aspetta
possano cambiare in relazione alla variazione della domanda dell'unità funzionale. In questo modo
la domanda economica e le conseguenza che una sua variazione provoca nella filiera produttiva
vengono incluse nell'analisi.
Attributional e consequential LCA sono due metodologie di approccio molto diverse, e rispondono
a domande differenti.
Nello specifico uno studio di tipo attributional LCA risponde a domante riguardanti il presetne o lo
storia del prodotto (UF):

Come è stato prodotto il manufatto?

Cosa si può dire della situazione attuale?

Quale andamento storico hanno seguito i flussi di massa ed energia?
Una analisi consequential LCA, invece, risponde a interrogativi riguardanti le possibili conseguenze
derivanti da decisioni riguardo il prodotto (UF):

Che conseguenze avrà l'acquisto di questo prodotto?

Che conseguenze avrà l'implementazione di una nuova tecnologia?

Che conseguenze avrà la scelta di un prodotto piuttosto che un altro?
La figura 8 seguente mette in risalto le differenze sopra elencate.
56 figura 8 - Confronto tra gli approcci ALCA e CLCA.
Essendo i due approcci di modellazione differenti, risulteranno differenti anche i sistemi prodotto
analizzati; in particolare un sistema prodotto attributional è composto dalla quota parte degli
impatti delle fasi del ciclo di vita (produzione, uso, EoL) allocata all'unità funzionale, mentre un
sistema prodotto di tipo consequiential è composto dalle attività che si prevede verranno influenzate
e modificate in funzione dello sviluppo delle diverse fasi del ciclo di vita del prodotto; a differenza
del caso precedente le attività non vengono allocate, ma espresse nella loro interezza all'interno del
modello.
Quindi i modelli attributional tracciano la storia del prodotto a ritroso nel tempo partendo dalle
condizioni attuali, mentre i modelli consequential partono dalle condizioni attuali e descrivono le
conseguenze che il prodotto potrebbe determinare nel futuro.
Entrambi i modelli sono lineari, omogenei e stazionari. I modelli CLCA studiano le interazioni tra
le unità di processo in momenti temporali definiti. Le analisi di tipo consequential non consistono
nell'elaborazione di scenari, ma nella descrizione della relazioni che intercorrono tra le diverse
attività e di come queste influenzano l'ambiente.
Evitando l'allocazione vengono rispettati i bilanci di massa ed energia del sistema prodotto e la
procedura di calcolo è conforme a quanto scritto nella norma ISO 14044, cioè che l'allocazione va
evitata quando possibile. Nella pratica l'allocazione viene evitata utilizzando il metodo della
sostituzione e l'espansione dei confini del sistema (ISO 14044).
Considerando ad esempio una unità di processo che ha come output il prodotto A e il co-prodotto B,
e lo studio LCA riguarda soltanto A; in un approccio di tipo attributional gli impatti della UP
verrebbero ripartiti (allocati) tra A e B in base alle assunzione fatte nelle fasi precedenti dello studio.
In un approccio di tipo consequential, invece, i confini del sistema prodotto verrebbero allargati
fino a includere un'altra attività che produce B. In questo modo il carico ambientale dell'unità
57 funzionale A risulterebbe pari alla differenza tra gli impatti della UP multifunzionale e quelli della
UP che produce solamente il co-prodotto B (gli impatti possono anche risultare negativi).
La figura sotto mette a confronto i metodi di allocazione e sostituzione sopradescritti.
figura 9 - confronto tra le procedure di allocazione (ALCA) e sostituzione (CLCA).
Dalla figura 9 si vede come la particolarità del metodo della sostituzione consiste nel
coinvolgimento (mediante l'espansione dei confini del sistema) di attività esterne al sistema
prodotto studiato che hanno come output un co-prodotto del sistema oggetto di studio. In questo
modo i co-prodotti alleggeriscono una produzione esterna al sistema prodotto.
Questo procedimento è reso possibile dal fatto che lo studio prende in considerazione anche la
domanda del prodotto secondario B.
Infatti, una delle principali caratteristiche del consequential LCA è che tramite l'espansione dei
confini del sistema i co-prodotti e i rifiuti vengono modellati come input negativi e non come output
positivi in quanto anche questi ultimi hanno un mercato la cui domanda è influenzata da questa
produzione da parte del sistema prodotto che va ad alleggerire la produzione che ci sarebbe in
assenza dell'unità funzionale portando così ad una diminuzione degli impatti.
I prodotti secondari che non possono essere utilizzati per sostituire direttamente gli input di un
processo secondario (almeno nell'area geografica interessata) vengono detti "materials for
treatments", cioè materiali che per poter essere riutilizzati devono subire dei processi di recupero
come ad esempio il riciclaggio o di smaltimento.
La figura seguente mette a confronto lo stesso sistema (una produzione casearia in questo caso)
modellato secondo i due differenti approcci.
58 figura 10 - Modellazione CLCA e ALCA dello stesso sistema.
La figura 10 evidenzia come nel caso in cui l'approccio sia di tipo attributional l'allocazione degli
impatti delle unità di processo venga suddiviso in modo arbitrario ed i sottoprodotti non siano
inclusi nei confini del sistema; nel caso in cui l'approccio sia di tipo consequential i confini del
sistema vengono allargati (system expansion) in modo che i co-prodotti delle unità di processo
59 multifunzionali del sistema vadano a sostituire parte della loro produzione da attività esterne al
sistema analizzato.
Da un punto di vista metodologico anche l'approccio consequential LCA segue le quattro fasi di
goal & scope, inventario (LCI), valutazione degli impatti (LCIA) e interpretazione dei risultati.
La fase di valutazione degli impatti è l'unica che resta invariata nei due casi ALCA e CLCA (i
meccanismi ambientali sono sempre modellati tramite un consequential approach); la fase di goal
& scope nell'approccio consequential è orientata a valutare gli effetti delle decisioni riguardanti la
produzione e dei cambiamenti relativi alla domanda di unità funzionale, che viene definita come la
quantificazione della prestazione che il sistema prodotto deve offrire: le decisioni che provocano i
cambiamenti studiati nel CLCA vengono modellati come sistemi prodotto; la fase di LCI, in una
analisi CLCA, mira ad individuare le unità di processo che sono influenzate dai cambiamenti e dalle
decisioni definite nella fase di goal & scope e che relazioni intercorrono tra di esse.
I risultati di uno studio consequential LCA non rappresentano - come nel caso attributional - gli
impatti ambientali del sistema prodotto, ma gli scambi ambientali derivanti dall'aggiungere o
sottrarre l'unità funzionale rispetto a non fare nulla.
60 3.
LCAinEdilizia
3.1. Abstract
In questo capitolo viene presentata l’applicazione del analisi del ciclo di vita nel settore edilizio con
la relativa normativa di riferimento. Viene discussa in particolare la fase di demolizione ed il
recupero dei rifiuti da costruzione.
3.2. SettoreEdilizio
Il settore edilizio ricopre un ruolo centrale nello sviluppo sociale ed economico di un Paese, questa
considerazione vale sia per i Paesi industrializzati che per quelli in via di sviluppo in quanto questo
settore oltre a creare occupazione (circa 20 milioni di posti di lavoro, Ortiz et al., 2009) e
contribuire al prodotto interno lordo (il settore edilizio secondo la Commissione Europea nel 2012
ha generato mediamente il 10% del PIL), è anche un grande consumatore di prodotti intermedi
(materie prime, sostanze chimiche, apparecchi elettronici ed elettrici, ecc.) e servizi correlati.
Il settore delle costruzioni ha grande rilevanza anche dal punto di vista ambientale, infatti gli edifici
presentano diversi impatti negativi sull'ambiente dovuti al consumo di risorse non rinnovabili nella
fase di costruzione, al consumo di energia (circa il 40% del consumo energetico globale, di cui
buona parte non rinnovabile), alle emissioni di gas climalteranti (dal settore edilizio traggono
origine il 40-50% delle emissioni di gas serra globali, Dixit e al., 2013) ed inoltre c'è anche il
problema della destinazione finale delle macerie che si originano nella fase di decostruzione o
demolizione.
Dalle considerazioni espresse sopra appare evidente che il settore edilizio rappresenti una
componente fondamentale su cui agire per poter perseguire l'obiettivo di uno sviluppo sostenibile.
Suddividendo la vita di un edificio nelle fasi di costruzione, fase d'uso e smantellamento i primi
studi sull'impronta ecologica degli edifici hanno portato a risultati secondo cui la fase d'uso ha un
61 peso sugli impatti totali compreso tra il 60% e il 90% (Buyle et al., 2013). Essendo gli impatti della
fase d'uso legati principalmente al fabbisogno energetico della casa, i primi studi di sostenibilità in
edilizia si sono concentrati su questo aspetto portando alla progettazione dei cosiddetti low-energy
building cioè edifici a basso consumo energetico. Questi edifici a basso consumo hanno una
domanda energetica 10 volte inferiore agli edifici standard, ma il carico degli impatti ambientali
totali diminuisce solamente di un fattore 2.1 (Blengini et al., 2010), come mostra la figura seguente
(figura 11).
figura 11 – confronto fra gli impatti di un edificio standard e uno a basso consumo
Questi dati mettono in evidenza come per poter riuscire nell'obiettivo della sostenibilità non sia
sufficiente preoccuparsi del solo aspetto energetico, ma anche delle altri fasi del ciclo di vita
dell'edificio inclusa quella di progettazione, la scelta dei materiali e la gestione del fine vita.
Quindi, il raggiungimento della sostenibilità in campo edilizio porta al coinvolgimento di diversi
attori:

Produttori, il cui obiettivo è migliorare l'impatto ambientale di un prodotto o di un processo
produttivo.

Costruttori e progettisti, il cui obiettivo è la promozione della sostenibilità mediante la
comunicazione delle informazione tecniche ai consumatori.
62 
Pubbliche Amministrazioni, che forniscano un supporto normativo (certificati verdi,
incentivi, regolamenti locali).

Progettisti, che portino avanti l'idea dell'ecodesign.
L'analisi LCA in questo contesto risulta fondamentale in quanto è in grado di dare una valutazione
degli impatti ambientali su diverse categorie di impatto consentendo quindi di passare dalla
valutazione sola efficienza energetica ad una valutazione integrata della sostenibilità del sistema
edificio.
Gli approcci LCA in edilizia possono essere di due tipi:

Bottom up: orientato sulla selezione dei materiali.

Top down: orientato a migliorare gli edifici presi come punto di partenza.
3.3. LCAinEdilizia
Come detto nel capitolo introduttivo, la metodologia LCA è una metodologia che nasce in ambito
industriale come mezzo per valutare i diversi impatti ambientali dei prodotti o operare confronti tra
prodotti svolgenti la medesima funzione. L'applicazione di questo tipo di analisi al sistema edilizio introdotta nei primi anni '90 - presenta diverse sfide in quanto il sistema edificio è quello che
presenta la più alta complessità a livello di analisi del ciclo di vita.
La differenza più evidente tra un ciclo di vita classico e quello di un edificio è che il prodotto
edilizio in uscita dallo stabilimento non è il prodotto finale, ma una componente che deve essere
integrata all'interno del sistema edificio; inoltre l'integrazione solitamente avviene in loco, durante
la fase costruttiva e può richiedere materiali aggiuntivi che rischiano di non essere stati conteggiati
nell'inventario.
Un'ulteriore differenza rispetto ad una analisi LCA tradizionale è rappresentata dalle operazioni di
manutenzione e pulizia, da eventuali ristrutturazioni e adeguamenti impiantistici.
Questi interventi, oltre a non poter essere conteggiati a priori, creando quindi problemi relativi alla
fase di inventario, provocano ulteriori impatti durante la fase d'uso e portano a una maggiore
complessità del sistema.
63 Questa complessità, viene accresciuta anche dal fatto che anche se si riuscisse a costruire due edifici
identici ogni sistema risulterebbe differente dall'altro in quanto avendo ogni edificio una
collocazione differente, l'uso e il consumo del suolo e le condizioni climatiche del sito
influenzerebbero le fasi di costruzione e demolizione nonché l'efficienza dell'edificio. Per cercare di
ovviare a questo problema di difficile monitoraggio del cantiere in uno studio a priori le fase di
costruzione e demolizione vengono omesse. Questo però porta a risulta non completamente
esaustivi in quanto anche le fasi escluse comportano carichi ambientali che vanno considerati
all'interno del ciclo di vita del sistema edificio.
Una differenza fondamentale tra un sistema prodotto standard ed il sistema edificio è rappresentata
dal tempo. Quando si studiano gli impatti ambientali di un edificio permanente solitamente viene
considerata una durata di circa 80-100 anni. Come detto in precedenza però, un edificio è composto
da diverse parti e da diversi materiali con differente durabilità (motivo per cui sono necessari gli
interventi di manutenzione o restauro). Questo porta alla necessità di creare una relazione tra gli
impatti ed il tempo, in modo da poter confrontare realmente diversi elementi e capire qual è quello
più adatto all'uso. Infatti, generalmente, quando si confrontano due o più prodotto quelli con
l'impatto assoluto minore risultano essere quelli meno longevi. Nel caso del sistema edificio una
valutazione del genere può non essere adeguata, in quanto non tiene conto del tempo d'uso che il
prodotto può sopportare e delle conseguenti attività di manutenzione.
Per evitare questo tipo di situazione e rendere possibile un confronto oggettivo gli impatti degli
elementi presi in considerazione vengono normalizzati rispetto alla loro vita utile, in modo da
ottenere dati misurati come impatti/tempo facilmente confrontabili. Confronti condotti in questo
modo hanno portato a concludere che in questi casi, spesso, è il materiale più longevo ad essere
meno impattante.
Bisogna però specificare che durabilità non è sinonimo di sostenibilità. La scelta di un materiale
piuttosto che un altro per una determinata costruzione deve essere ricondotta alla durabilità
dell'edificio e non a quella dei materiali, ad esempio utilizzare un materiale con vita utile pari a 100
anni per un edificio destinato a durarne 70 sarebbe sconveniente ed impattante.
Basandosi sulle considerazioni fatte finora si può dire che per perseguire l'obiettivo della
sostenibilità in edilizia è necessario concentrarsi su più aspetti (a differenza di quanto fatto nei primi
casi di low energy building), in quanto gli impatti delle diverse fasi del ciclo di vita di un edificio
sono fortemente correlati e una scelta vantaggiosa da un punto di vista potrebbe in realtà essere
svantaggiosa (burden shifting). Si pensi per esempio alla scelta di un materiale che aumenterebbe
64 l'efficienza energetica, ma allo stesso tempo aumenti la molto l'embodied energy andando così ad
annullare i benefici ambientali ottenuti dalla riduzione della richiesta energetica.
Se si tiene conto anche del discorso fatto in precedenza sulla multi-materialità del sistema edificio,
appare evidente che l'analisi LCA debba essere applicata all'edificio nella sua interezza, e
comprenderne tutte le fasi: Whole Process of the Construction (WPC).
3.4. FasiLCAperunsistemaedificiostandard
Per i motivi spiegati nei paragrafi precedenti (caratteristiche del sito, durabilità, interventi di
manutenzione, vita utile ecc) il sistema edificio molto risulta molto complesso, e per poter essere
analizzato sono necessarie assunzioni che si traducono nella impossibilità di ottenere una procedura
standard di analisi LCA (due analisi del ciclo di vita dello stesso edificio possono presentare
risultati anche molto diversi). Nonostante questo, però, l'analisi LCA si articola secondo le fasi
classiche (goal and scope, analisi di inventario, valutazione degli impatti e interpretazione dei
risultati), che però saranno sviluppate in modo differente in base alle assunzioni fatte e all'approccio
scelto per il caso oggetto dello studio.
3.4.1. GoalandScope
Le analisi LCA applicate ad un sistema edificio, come già accennato in precedenza, mirano a
rendere minimi gli impatti ambientali causati dall'edificio durante tutto il suo ciclo di vita, incluse le
fasi di costruzione e di demolizione/fine vita. Per fare questo l'analisi può riferirsi ad un edificio già
esistente (approccio top down) oppure concentrarsi sulla fase di scelta dei materiali in fase di
progetto (approccio bottom up).
Al giorno d'oggi tendono a prevalere gli approcci top down, anche se dal punto di vista della
sostenibilità sarebbe meglio utilizzare approcci bottom up in modo da rendere l'analisi LCA uno
strumento di supporto decisionale nella fase ante-operam.
65 Nella fase di goal and scope viene scelta l'unità funzionale (UF). Nel caso del settore edilizio questo
passaggio è molto importante e particolare, in quanto lo studio mette a confronto strutture diverse
che svolgenti la stessa funzione.
Pur essendo differenti, tutte le unità funzionali tengono conto della tipologia di edificio
(residenziale, commerciale ecc), della durata della vita richiesta e dell'utilizzo.
Di seguito vengono elencate e descritte alcune le UF più utilizzate:

: la superficie netta di pavimento è l'UF più utilizzata soprattutto negli studi riguardanti
edifici residenziali di dimensioni differenti (Adalbert et al., 2001);

/
/
: UF utilizzata per confrontare edifici neutralizzando le differenze nella
durata di vita e superficie netta di pavimento (Junila et al., 2003);

: UF utilizzata per edifici con volumetria importante o per confrontare edifici con altezze
dei piani differenti (Asdrubali et al., 2013);

: UF meno adatta a confronti tra edifici con diverse dimensioni, proprietà,
localizzazione geografica (Braet et al., 2013);

(Norman et al., 2006);
La scelta di una determinata unità funzionale piuttosto che un'altra porta lo studio ad ottenere
risultati differenti, come si può vedere dallo studio svolto da F. Asdrubali e riportato nelle tabelle
seguenti.
tabella 5 – confronto unità funzionali
66 I dati riportati nelle tabelle riguardano tre differenti tipologie di edifici (monofamiliare,
multifamiliare, uffici). Dalla seconda tabella si può vedere come il sistema più impattante non
venga determinato in modo univoco ed assoluto, ma cambi al variare del fattore di normalizzazione
degli impatti scelto: ad esempio, se si considera come unità funzionale il volume riscaldato l'edificio
con gli uffici risulta essere quello più impattante, cosa che non accade se la normalizzazione
avviene rispetto al volume lordo o alla superficie netta di pavimento.
3.4.2. Confinidelsistema
Perché lo studio LCA possa dare una visione completa degli impatti dell'edificio è necessario che
l'analisi prenda in considerazione l'intero ciclo di vita della costruzione, cioè che sia di tipo "craddle
to grave".
Nel settore edilizio la norma di riferimento è la UNI EN ISO 15804 che contiene le PCR (Product
Category Rules) in modo da promuovere lo sviluppo di dichiarazioni ambientali del terzo tipo. E' in
questa normativa che si trovano le fasi del ciclo di vita e i processi che vanno prese in esame nella
dichiarazione ambientale di prodotto (EPD).
Il ciclo di vita di un edificio viene suddiviso nei moduli (rappresentati in figura): A1, A2, A3, A4,
A5, B1, B2, B3, B4, B5, C1, C2, C3, C4.
67 tabella 6 – ciclo di vita edificio
68 Questi moduli possono poi essere raggruppati nelle seguenti fasi:

Fase di produzione dei materiali (A1-A3): considera gli impatti per il reperimento delle
materie prime, il trasporto al sito produttivo e i processi di produzione;

Fase di costruzione (A4-A5): considera i trasporti dei materiali dal sito di produzione al
cantiere ed i consumi idrici ed elettrici per la costruzione dell'edificio;

Fase d'uso (B1-B5): considera gli impatti che si hanno durante la fase d'uso dovuti alle
diverse componenti dell'edificio, le operazioni di manutenzione, sostituzione, riparazione e
ristrutturazione. Vengono conteggiati anche gli impatti dovuti ai consumi idrici ed elettrici
presenti in questa fase;

Fine vita (C1-C4): considera gli impatti dovuti allo smantellamento, al trasporto ed ai
processi di smaltimento.
Come già accennato in precedenza, secondo i dati presenti in letteratura, la ripartizione degli impatti
tra le diverse fasi vede la predominare la fase d'uso (60-90%) principalmente a causa del consumo
energetico per climatizzazione e ventilazione; le fasi di produzione dei materiali e costruzione,
considerate unitamente, risultano responsabili del 6-12% dei carichi ambientali. Gli impatti relativi
al trasporto dei materiali variano da valori percentuali inferiori all'1% e non superiori 7% (Braet et
al., 2013) in base alla lunghezza del tragitto che essi hanno dovuto compiere.
Per quanto riguarda le fasi di demolizione e fine vita non si hanno molti dati in quanto raramente la
fase di end of life viene presa in considerazione negli studi LCA presenti in letteratura. Questa non
inclusione nei primi studi è dovuta alle difficoltà di modellazione degli impatti in uno scenario
temporale lungo come quello degli edifici, ulteriori difficoltà nella modellazione della fase EoL
sono rappresentate dall'eventuale presenza di riuso e/o riciclaggio. In un'ottica di sviluppo
sostenibile, però, l'inclusione della fase di fine vita nello studio risulta fondamentale.
3.4.3. Analisidiinventario(LCI)
La fase di analisi di inventario nel caso di LCA applicato ad un sistema edificio consiste, come nel
caso di una analisi standard, nella raccolta dei dati relativi ai materiali ed ai consumi energetici. Ma
risulta essere molto più complicata.
69 Facendo riferimento alla suddivisione del ciclo di vita di un edificio fatta in precedenza nelle fasi di
produzione dei materiali, costruzione, uso e fine vita le prime due fasi sono quelle più complicate da
monitorare in quanto i dati vengono stimati in fase di progetto o reperiti da letteratura; esistono dei
database contenenti i dati dei materiali, ma non essendo specifici per il casi edilizi il loro utilizzo
comporta un aumento dell'incertezza dello studio. Nella fase di cantiere è molto importante tenere
in considerazione la produzione di rifiuti (Rashid et al., 2005).
Per quanto riguarda la fase d'uso l'inventario deve tenere conto del fabbisogno energetico della
costruzione (quindi del mix energetico del sito) ed anche degli eventuali interventi di manutenzione
e restauro che implicano l'utilizzo di ulteriori materiali ed energia.
In queste prime tre fasi il trasporto viene conteggiato solo se le distanze percorse dai materiali sono
rilevanti.
Infine per quanto riguarda la fase di fine vita è molto importante avere presente il destino dei
materiali che componevano l'edificio, cioè se vengono inviati a discarica, a riciclo oppure se
vengono riutilizzati. In questo caso, per poter allocare correttamente gli impatti, risultano rilevanti
anche i trasporti del materiale, soprattutto nel caso esso venga recuperato.
3.4.4. Analisidegliimpatti(LCIA)
Come nelle analisi standard le categorie di impatto analizzate dipendono dall'obiettivo dello studio.
Inoltre, alcuni aspetti degli impatti degli edifici sull'ambiente e sull'uomo non sono ancora
facilmente quantificabili. Per essere completo uno studio dovrebbe includere tutte le categorie di
impatto descritte nel primo capitolo, generalmente però le categorie d'impatto su cui si focalizzano
le analisi LCA sono il cambiamenti climatici e l'Embodied Energy.
I metodi di analisi, in base al fatto che usino indicatori midpoint o endpoint, si dvidono in due
tipologie (Rashid et al., 2005): problem-oreinted e demage-oriented.
3.5. Rifiutidacostruzioneedemolizione
Con il termine rifiuto si intende "qualsiasi sostanza od oggetto il cui detentore si disfi o abbia
l'intenzione o l'obbligo di disfarsi" (direttiva 2008/98/CE). La corretta gestione dei rifiuti
rappresenta uno dei principali punti cardine per uno sviluppo sostenibile, infatti essi possono
70 rappresentare una risorsa sia dal punto di vista energetico che da quello dei materiali; quindi se
gestiti correttamente, i rifiuti possono passare da problema ambientale a risorsa.
La seguente tabella rappresenta la produzione di rifiuti in massa totale e per settore produttivo nei
diversi Paesi europei.
tabella 7 – produzione europea rifiuti per settore
Il grafico in figura rappresenta i contributi alla produzione di rifiuti in Europa da parte delle attività
economiche e delle famiglie.
71 1%
4%
8%
domestico
2%
agricoltura, silvicoltura e pesca
attività estrattive
attività produttive
33%
29%
produzione energia
trattamenti acque nere
settore edilizio
8%
4%
servizi (eccetto vendita all'ingrosso
di scarti e rottami)
11%
figura 12 – produzione di rifiuti per attività economica in Europa
Dal grafico si può vedere che il settore delle costruzione contribuisca a circa il 33% della
produzione totale di rifiuti (821 milioni di tonnellate all'anno, Eurostat 2012). I rifiuti provenienti
da questo settore vengono originati principalmente nelle fasi di costruzione e demolizione (C&D)
delle strutture ed appartengono nella quasi totalità alla categoria dei rifiuti inerti.
I rifiuti inerti sono rifiuti speciali; definizione può essere desunta dal DM 3.08.2005, abrogato nel
2010: "rifiuti solidi che non subiscono alcuna trasformazione fisica, chimica o biologica
significativa; i rifiuti inerti non si dissolvono, non bruciano né sono soggetti ad altre reazioni
fisiche o chimiche, non sono biodegradabili e, in caso di contatto con altre materie, non
comportano effetti nocivi tali da provocare inquinamento ambientale o danni alla salute umana. La
tendenza a dar luogo a percolati e la percentuale inquinante globale dei rifiuti, nonché
l'ecotossicità dei percolati devono essere trascurabili e, in particolare, non danneggiare la qualità
delle acque, superficiali e sotterranee".
In campo edilizio le principali componenti del rifiuto inerte sono:
72 
calcestruzzo sia normale che precompresso (la precompressione è una tecnica industriale
che consiste nel produrre artificialmente una tensione nella struttura dei materiali da
costruzione per migliorarne le caratteristiche di resistenza)

cemento e malte

conglomerati e misti bituminosi

mattoni, tegole e blocchi

terra di scavo

legno

carta, cellulosa, polistirolo

metalli

plastica

gesso

ceramica

vetro

amianto

materiali compositi

vernici

materiali per isolamento termico ed acustico
I rifiuti da costruzione e demolizione rientrano capitolo 17 del Catalogo Europeo dei Rifiuti (CER).
Il Catalogo Europeo dei Rifiuti è composto da 20 capitoli all'interno dei quali vengono classificati i
diversi tipi di rifiuti secondo la direttiva 75/442/CE. La classificazione CER attribuisce a ogni
rifiuto un codice di sei cifre riunite in coppia che lo identifica basandosi sul processo produttivo che
lo ha originato: la prima coppia di cifre identifica il capitolo, la seconda il processo produttivo,
mentre la terza identifica il rifiuto.
73 tabella 8 – codici CER rifiuti inerti
74 La composizione in peso del rifiuto inerte, mediamente, è la seguente:
figura 13 – composizione media in peso di un rifiuto inerte
Come si può vedere dalle immagini i rifiuti inerti sono composti da una molteplicità di materiali di
cui solamente la parte derivante da cemento (scorie da cemento e mattoni, misto C&D, macerie di
cemento) è idonea al reimpiego nel campo dell'ingegneria civile; possono venire recuperate anche le
scorie ferrose. Per quanto riguarda i materiali da scavo (terre e rocce), se non contaminati possono
venire riutilizzati ad esempio per reinterri o riempimenti, in caso di contaminazione terre e rocce
vengono inviate a smaltimento.
La composizione merceologica del rifiuto è molto importante ai fini del recupero, in quanto la
presenza di impurità nel materiale in ingresso agli impianti di recupero ne pregiudica il trattamento,
ed anche perché possono essere presenti sostanze pericolose, cioè tossiche per l'uomo, come
piombo, amianto, asbesto, cadmio, cromo, zinco, mercurio e PCB. I materiali contaminati devono
essere rimossi per primi in modo da rendere più facile il riciclaggio dei rifiuti e ricondurli alla
tipologia di rifiuti non pericolosi.
75 Attualmente la gestione dei rifiuti a livello normativo è regolamentata a livello europeo dalla
"Direttiva relativa ai rifiuti e che abroga alcune direttive" (2008/98/CE) ed è improntata ad
incentivare una gestione integrata dei rifiuti incentivando il riciclaggio e ponendo la discarica come
ultima opzione per lo smaltimento.
Secondo le direttive europee entro il 2020 la percentuale di materiale inviato a riciclo nel campo
edilizio dovrebbe essere del 70%. In Italia, secondo una ricerca da "il sole 24 ore", solamente il
10% dei rifiuti da costruzione e demolizione viene inviato a riciclo. Questa tendenza va invertita,
infatti i rifiuti da C&D rappresentano circa il 40% dei rifiuti speciali prodotti, di cui il 10% è
classificato come rifiuto pericoloso, mentre il 90% (circa 4 milioni di tonnellate) è potenzialmente
utilizzabile come risorsa.
3.6. Lagestionedeirifiuti
Secondo le "Linee guida per la gestione dei rifiuti da costruzione e demolizione" di ANPAR
(Associazione Nazionale Produttori Aggregati Riciclati), la gestione dei rifiuti rappresenta uno
strumento fondamentale per poter sfruttare al massimo le potenzialità dei rifiuti ed, al contempo,
rendere minimi i loro impatti.
I rifiuti inerti possono seguire due strade: lo smaltimento in discarica o il recupero, che può
avvenire in cantiere o in appositi impianti di trattamento.
76 figura 14 – strade percorribili da un rifiuto inerte
Gli strumenti tramite cui la gestione dei rifiuti può essere resa ottimale sono la responsabilizzazione
dei produttori e la demolizione selettiva.
I produttori di rifiuti inerti che decidono di disfarsi dei rifiuti sia tramite invio a recupero che
mediante smaltimento in discarica, da normativa, devono conoscere:

i limiti imposti al deposito temporaneo in cantiere: il deposito temporaneo consiste nel
raggruppare i rifiuti prima della raccolta. Questo raggruppamento deve avvenire secondo
determinati criteri fissati dalla normativa, che riguardano la composizione merceologica (ad
esempio i materiali da eliminare subito), le modalità di raccolta ed invio a riciclo dei rifiuti
inerti prodotti.

le procedure per il trasporto dei rifiuti: il trasporto dei rifiuti deve essere accompagnato dal
Formulario di Identificazione dei Rifiuti (FIR) che viene aggiornato ad ogni operazione di
carico e scarico e contiene tutte le informazioni relative al materiale da smaltire ed alla sua
origine in modo da tracciare il rifiuto partendo dal produttore.

registro
carico/scarico:
"scritture
ambientali"
sulle
quali
vengono
annotate
movimentazioni dei rifiuti specificandone le caratteristiche qualitative e quantitative.
77 le

le procedure di conferimento in discarica: contenute nel documento di omologa, che
stabilisce le informazioni che il produttore deve fornire per poter collocare il rifiuto in
discarica. Queste informazioni riguardano: composizione, capacità di produrre percolato,
comportamento a breve e lungo termine dei rifiuti.
3.6.1. Fasedidemolizione
La scelta del metodo di demolizione rappresenta uno strumento in grado di agire sulla qualità dei
rifiuti ed aumentarne la riciclabilità. La scelta del metodo di demolizione deve quindi tenere in
considerazione la composizione della struttura e la riciclabilità dei componenti.
Un altro aspetto fondamentale da considerare durante lo smantellamento di un edificio è il controllo
sul luogo di produzione della reale composizione dei rifiuti in modo da rendere il materiali conferito
all'impianto di recupero il più selezionato possibile.
Le tecniche di demolizione tradizionale portano alla formazione di un rifiuto inerte indifferenziato
composto dalle varie frazioni merceologiche accumulate disordinatamente. Come anticipato nel
paragrafo introduttivo, parte del rifiuto inerte viene inviato agli impianti di recupero e parte smaltito
in discarica.
Il processo di recupero, in questo caso, viene alimentato con materiale di bassa qualità che si riflette
sulla qualità dei prodotti in uscita dal processo di recupero. Per migliorare l'efficienza dei processi
di recupero e quindi la qualità del materiale riciclato è necessario utilizzare un diverso approccio al
processo di demolizione che tenga in considerazione anche il destino delle differenti componenti
del rifiuto: la demolizione selettiva.
78 figura 15 – confronto tra demolizione tradizionale e demolizione selettiva
La demolizione selettiva si sviluppa attraverso quattro fasi successive:
1. Materiali e componenti pericolosi: per prima cosa per evitare contaminazioni ambientali e
per la sicurezza degli operatori si verifica se nell'edificio sono presenti sostanze pericolose
(ad esempio materiali contenenti amianto o PCB) e se sono presenti si procede con le
operazioni di bonifica dell'edificio rimuovendo e smaltendo tali materiali.
2. Componenti riusabili: a bonifica avvenuta si procede smontando gli elementi come mattoni,
tegole, travi, serramenti ecc., che possono essere usati di nuovo (tal quali o dopo semplici
trattamenti).
3. Materiali riciclabili: in questa fase vengono demolite le parti di edificio composte da
materiali o aggregati riciclabili cioè in grado di essere riutilizzati - dopo specifici trattamenti
- per impieghi differenti da quelli della prima vita. Ad esempio i residui di legno possono
venire triturati, essiccati ed incollati in impianti per la produzione di pannelli di truciolare.
4. Materiali non riciclabili: vengono inviati a smaltimento i materiali che non sono stati
selezionati nelle fasi precedenti in quanto non valorizzabili (per motivi tecnologici o
economici).
79 La demolizione selettiva rispetto a quella tradizionale comporta un aumento dei costi compreso tra
il 10% e il 20%.
Nei seguenti paragrafi verranno prese in esame le filiere di riciclo delle frazioni dei rifiuti inerte
recuperabili: calcestruzzo e aggregati, materiali ferrosi, alluminio, legno, plastica e vetro.
3.6.2. Trattamentodegliaggregati
Il trattamento dei rifiuti da costruzione e demolizione può avvenire mediante impianti fissi o
mediante impianti mobili in cantiere. Gli impianti fissi sono in grado di fornire prodotti di maggiore
qualità rispetto a quelli mobili in quanto, oltre a poter utilizzare tecnologie più complesse di quelli
mobili, sono progettati per specifici siti con tipologie di rifiuto ben definite. Gli impianti mobili,
derivano dai tradizionali impianti di frantumazione di inerti da cava, consentono la riduzione
volumetrica dei singoli elementi e risultano convenienti nel caso debbano essere trattate piccole
quantità risparmiando così i costi del trasporto.
In ogni caso il trattamento dei rifiuti da C&D è finalizzato alla produzione di aggregati riciclati e secondo le Linee Guida ANPAR - si deve svolgere secondo le seguenti fasi:
1. Rimozione preventiva dei materiali pericolosi;
2. Demolizione (meglio se selettiva) della struttura;
3. Separazione dei rifiuti in macroflussi:

frazione lapidea nobile (calcestruzzo e pietre)

frazione ferrosa

frazione lapidea povera (laterizi);
4. frantumazione e selezione con impianto conforme alle prescrizioni del "Regolamento
recante modifiche al decreto ministeriale 5 febbraio 1998 'Individuazione dei rifiuti non
pericolosi sottoposti alle procedure semplificate di recupero', ai sensi degli articoli 31 e 33
del decreto legislativo 5 febbraio 1997, n. 22" (DM 5/04/2006);
5. Separazione frazione estranea con mezzi tecnologici (se non già avvenuta durante la
produzione del rifiuto):

frazione leggera (legno carta plastica)

frazione ferrosa con deferrizzatori;
6. Vagliatura per classificazione granulometrica.
80 Di seguito (figura 16) vengono riportati alcuni schemi di processo per il trattamento dei rifiuti
adottati in alcuni Paesi stranieri. In tutti gli schemi si possono riconoscere le fasi descritte sopra di
separazione della frazione fine, riduzione granulometrica, separazione dei metalli e raffinazione.
figura 16 – possibili schemi di trattamento dei rifiuti inerti
81 3.6.3. LamarcaturaCE
La Direttiva europea sui prodotti da costruzione (89/106/CE), recepita in Italia con il D.P.R. n. 246
del 21 aprile 1993, ha imposto dal giugno 2004 ai produttori delle diverse categorie di aggregati
(naturali, artificiali, riciclati) l'obbligo della marcatura CE.
L'obiettivo della marcatura è quello di rendere possibile l'equiparazione tra aggregati riciclati e
aggregati naturali, in modo da distinguere i differenti materiali in base alla loro qualità e non alla
loro origine promuovendo quindi un approccio prestazionale al mercato dei materiali da costruzione.
I requisiti fondamentali per gli aggregati sono:

Resistenza meccanica e stabilità;

Igiene, salute, ambiente;

Durabilità.
Per poter apporre la marcatura CE, il produttore deve sottoporre gli agglomerati a prove
prestazionali e di compatibilità ambientali per verificare l'assenza del rischio di contaminazioni;
questa verifica avviene mediante test di cessione in base alle prescrizione date dal DM 04/06 n. 186.
Il produttore deve inoltre istituire un sistema di controllo della produzione in fabbrica (FPC) che
prenda in esame sia la parte tecnica che quella organizzativa della produzione.
In Italia gli aggregati prodotti dal riciclaggio di rifiuti inerti possono trovare applicazione:

nella realizzazione del corpo dei rilevati di opere in terra dell'ingegneria civile;

nella realizzazione di sottofondi stradali, ferroviari, aeroportuali e di piazzali (civili e
industriali);

nella realizzazione di strati di fondazione delle infrastrutture di trasporto;

nella realizzazione di recuperi ambientali, riempimenti, colmate;

nella realizzazione di strati accessori (aventi funzione anticapillare, antigelo, drenante, ecc.);

nel confezionamento di calcestruzzi (soprattutto con classe di resistenza
15
,
secondo la norma UNI 8520-2).
Le prove per verificare la qualità dei materiali sono a carico del produttore, il quale - secondo la
direttiva 89/106 ed il DM 11.4.07 - ha a disposizione due percorsi per attestare la conformità degli
aggregati alla marcatura CE:
82 
Sistema 4: è coinvolto solamente il produttore che si assume tutte le responsabilità con una
autodichiarazione.

Sistema 2+: la responsabilità è sempre del produttore, ma viene coinvolto anche un
organismo certificato che certifica l'efficacia del sistema di controllo della produzione in
fabbrica.
3.6.4. Recuperomaterialiferrosi
In base alle specifiche caratteristiche (durezza, malleabilità, resistenza fisica o chimica) richieste il
ferro viene utilizzato in diverse forme:

Ghisa

Acciaio da costruzione

Acciaio speciale

Acciaio per utensili
Una delle maggiori fonti di acciaio sono gli imballaggi, dove l'acciaio è presente in varia forme:

Banda stagnata (latta): foglio di acciaio ricoperto su entrambi i lati da un sottile strato di
stagno per evitare ossidazione e corrosione.

Banda cromata: foglio di acciaio ricoperto con cromo e ossidi di cromo.

Lamierino o banda nera: foglio d'acciaio laminato a freddo, senza rivestimenti di altri
materiali.
Il recupero viene fatto a partire da rifiuti provenienti da raccolta differenziata, centri di raccolta
industriali, da rifiuti inerti e da impianti di incenerimento dove i materiali ferrosi vengono separati
per via magnetica.
Il recupero dei rottami (già separati) ha lo scopo di produrre un materiale idoneo per essere
nuovamente fuso. Le operazioni tramite cui si ottiene questo materiale sono le seguenti:
1. Pulitura;
2. Frantumazione;
3. Eliminazione dello stagno
83 Il materiale così ottenuto è pronto per l'acciaieria e/o fonderia, dove viene fuso e trasformato in
prodotti siderurgici che verranno poi utilizzati nelle industrie di trasformazione dell'acciaio.
In Italia con il Decreto Ronchi sono nati Consorzi di filiera tra cui RICREA e il Consorzio
Nazionale Acciaio (C.N.A.) che ha lo scopo di favorire, promuovere e agevolare la raccolta ed il
riciclo dell'acciaio, che rappresenta uno strumento fondamentale per lo sviluppo sostenibile. Infatti i
materiali ferrosi possono essere riciclati un numero illimitato di volte, con notevoli risparmi di
materie prime ed energia.
Per capire l'importanza del recupero dell'acciaio in generale, basta pensare che nel 2014, in Italia,
sono stata immesse al consumo 452.298 tonnellate di imballaggi ferrosi (pari al peso di 56 tour
Eiffel), ne sono stati raccolte quasi 397.386 tonnellate delle quali oltre 335.854 tonnellate sono state
riciclate per un peso pari a 2.239 copie dell'albero della vita (dati consorzioricrea.org).
3.6.5. Recuperodell'alluminio
La produzione di alluminio primario è composta da tre fasi principali: estrazione della bauxite,
raffinazione ad Allumina (
) mediante processo chimico Bayer e produzione di alluminio
metallico con processo elettrochimico. Questo processo produttivo è estremamente impattante sia
dal punto di vista energetico che ambientale, infatti per produrre 1 tonnellata di alluminio(99.6%)
sono necessarie 4 tonnellate di bauxite e 15-20 MWh ti energia elettrica. Riciclando oltre alle
materie prime si può raggiungere il 95% di risparmio energetico.
L'alluminio è un materiale permanente: può essere riciclato infinite volte senza subire degradazione,
il processo di recupero si articola nel modo seguente:
1. Separazione dagli altri materiali;
2. Frantumazione (2.5 - 7.5 cm);
3. Delaccaggio (rimozione vernici e sostanze aderenti) in forni pirolitici a 500 °C;
4. Compattazione in dischetti;
5. Invio ad un forno preriscaldato (315 °C);
6. Fusione a 800 °C in forni di tipo rotativo salini e colatura per produrre lingotti (viene
alimentato cloruro di sodio per formare una crosta anti-ossidazione sul fuso di alluminio).
84 L'alluminio può anche essere sfruttato per il recupero energetico, infatti al di sopra degli 850 °C
cede energia: 1 kg di alluminio determina un rilascio energetico di 31 MJ che è paragonabile a
quello della combustione di 1 kg di carbone. Per questo scopo viene utilizzato l'alluminio in polvere
ed in fogli con spessore inferiore a 50 m.
In generale il recupero dell'alluminio raggiunge un'efficienza del 82.8% data dal prodotto tra
efficienza di selezione (90%) ed efficienza del processo di riciclo (83%).
3.6.6. Recuperomaterialiplastici
I residui plastici anche all'interno dei rifiuti inerti derivano principalmente dagli imballaggi e sono
riconducibili a due tipologie di polimeri:

Termoplastici : si ammorbidiscono col calore (legami deboli) e sono riciclabili in nuovi
prodotti plastici. A questa categoria appartengono il polietilene tereftalato (PET), il
polivinilcloruro (PVC), il polietilene ad alta e bassa densità (HDPE e LDPE).

Termoindurenti: si solidificano irreversibilmente con il calore (legami forti) e non sono
riciclabili, se non come riempimento. A questa categoria appartengono il poliuretano,
polifenolo e resina ipossidica.
Il riciclaggio della plastica avviene per via meccanica e porta alla formazione di granuli e scaglie da
utilizzare come materie prime secondarie nella produzione di nuovi manufatti per quanto riguarda i
polimeri termoplastici, mentre nel caso di polimeri termoindurenti si ottengono cariche inerti da
utilizzare nella lavorazione di polimeri vergini o riempitivi.
Il processo di riciclo comincia con una fase di selezione che è fondamentale perché il processo
possa avvenire in condizioni ottimali. La selezione può avvenire nei seguenti modi:

Selezione primaria (sempre presente): innanzitutto vengono eliminate le frazione estranee
(vetro, carta, alluminio), dopodiché i materiali vengono separati per tipologia di polimero e
per colore mediante separazione manuale o automatica mediante sensori NIR (Near InfraRed).

Vagliatura classica per dimensione: i vagli possono separare fino a tre flussi: grossolano
(film plastico, LDPE), intermedio (bottiglie e flaconi, PET HDPE), piccolo (materiali
85 eterogenei come tappi e impurità). Di questi tre flussi quello più pregiato per il riciclo è
quello intermedio.

Vagliatura balistica per forma: il materiale passa in un separatore balistico (cassone con
fondo inclinato che si muove in modo sussultorio) che separa i corpi tridimensionali (verso
il basso) da quelli bidimensionali che risalgono.

Separazione per colore: sensori NIR riconoscono i diversi polimeri grazie alla riflessione
della redazione infrarossa, successivamente ugelli ad aria compressa separano i manufatti
così identificati.
Dunque, il processo di riciclo della plastica prevede per il singolo polimero:
1. Selezione (vedi sopra).
2. Triturazione: frantumazione grossolana del materiale in modo da ottenere materiali di
pezzatura omogenea anche se irregolare. In questa fase si può avere una diminuzione del
volume di 1:5.
3. Lavaggio: vengono eliminate le parti che potrebbero essere dannose per le fasi successive
(terra, parti metalliche, frammenti di tappi in HDPE).
4. Macinazione: la pezzatura viene ulteriormente ridotta.
5. Essiccamento: il contenuto d'acqua del materiale viene portato al 2-3% e poi inviato allo
stoccaggio in silos.
6. Granulazione: il materiale passa in un estrusore con piastra forata. Il polimero fuso in uscita
viene poi "affettato" per formare granuli.
Del materiale in entrata al processo circa il 60% viene riciclato, il resto viene smaltito in discarica
come rifiuto.
3.6.7. Recuperodellegno
Il legno è detto anche "materiale dalle mille vite" in quanto il suo ciclo vitale può durare
praticamente all'infinito. Riciclando il legno è possibile risparmiare energia, migliorare la qualità
dell'aria ed evitare gli sprechi. A livello nazionale il consorzio di riferimento per il riciclaggio del
legno è Rilegno che organizza e gestisce il riciclo dei rifiuti da imballaggio di legno e di altri rifiuti
legnosi, la cui produzione annua in Italia è superiore alla tonnellata (rilegno.org).
86 I rifiuti legnosi si compongono di scarti di lavorazione e materiale legnoso da smaltire provenienti
dalle diverse attività economiche (edilizia inclusa).
I rifiuti legnosi vengono raccolti presso piattaforme di conferimento convenzionate con Rilegno,
dove viene attuata una prima cernita e una riduzione volumetrica dei rifiuti per facilitarne il
trasporto.
Il processo di riciclo del legno utilizza particelle ligneocellusosiche addizionate di resine sintetiche
adesive
e
termoindurenti
per
produrre
pannelli
truciolari.
Le fasi del processo sono le seguenti:
1. Pulizia: vengono eliminate le impurità e i residui non legnosi ancora presenti.
2. Frantumazione e raffinazione: il legno mediante frantumazione meccanica viene ridotto in
scaglie (chips) che vengono poi pulite ed eventualmente sottoposte ad una nuova
frantumazione mediante mulino per ridurne ulteriormente le dimensione.
3. Essicazione: l'umidità viene portata in un intervallo compreso tra il 3% il 6%.
4. Formazione del materasso: tramite nebulizzazione o strisciamento si mescola alle particelle
il collante. La struttura che così ottenuta è detta "materasso".
5. Pressatura a caldo del materasso: le particella vengono incollate indissolubilmente tra di loro.
6. Rifinitura e levigatura.
I pannelli così ottenuti possono essere dei seguenti tipi:

Granulometria uniforme (omogenei);

Granulometria progressiva: all'interno del pannello si trovano le particelle più grossolane,
all'esterno quelle più fini (questo rende la superficie del pannello liscia).

Stratificati: composti da più strati di pannelli omogenei.

Nobilitati (rivestibili con carte melamminiche, laminati plastici o impiallacciati di legno) e
sottoposti a trattamento idrofugo e ignifugo.
I pannelli così prodotti sono utilizzati principalmente nell'industria della produzione di mobili (65%)
ed in quella edile (30%). Altri impieghi sono possibili nella produzione di imballaggi (industriali e
ortofrutticoli).
87 3.6.8. Recuperodelvetro
Il vetro può essere riciclato più volte senza che le sue qualità siano intaccate. Il recupero del
materiale avviene inserendo nel processo produttivo il rottame di vetro, cioè il vetro riciclato
frantumato.
Il processo di produzione del vetro è il seguente:
1. Miscelazione: vengono miscelati sabbia (silice), calcare (stabilizzante), soda (fondente),
additivi e rottame di vetro (fino al 90%).
2. Cottura fino a fusione (1500°C) della miscela precedentemente creata.
3. Colata per dare al prodotto la forma desiderata.
Il riciclaggio del vetro presenta vantaggi come il risparmio energetico, infatti il rottame di vetro
fondendo a temperature più basse rispetto alla materia prima vergine consente di risparmiare
combustibile ed elettricità, oltre a diminuire le emissioni atmosferiche ed aumenta la vita utile del
forno. L'utilizzo del rottame di vetro, ovviamente, si traduce anche in un risparmio di materie prime:
da 100 kg di rottame si ricavano 100 kg di prodotto nuovo, mentre per ottenere la stessa quantità
servirebbero 120 kg di materie prime.
Perché il processo di riciclo possa rendere al meglio è necessario che il vetro venga separato per
colore: verde, bianco, bruno. Inoltre è anche necessario che presso gli impianti venga operata una
riduzione dei materiali inquinanti presenti.
Dalle operazioni sopradescritte dipende la qualità del rottame, la quale ne determina l'utilizzo:
rottame di alta qualità può essere utilizzato per produrre nuovi contenitori di vetro (90% del totale),
prodotti abrasivi o fibra di vetro.
Nel campo del riciclo del vetro l'Italia risulta essere uno dei Paesi europei più virtuosi con un tasso
di riciclo effettivo del 70.9% (il tasso medio europeo è 70%, dati COREVE). Quantitativamente
l'Italia invia a riciclo 1.673.000 tonnellate di vetro (dato secondo solo a quelli di Germania e
Francia).
88 4.
StruttureTemporanee
4.1. Abstract
In questo capitolo vengono descritte le strutture temporanee: concetto di temporaneità, ciclo di vita,
scenari end of life e applicazione dell’analisi LCA.
4.2. Latemporaneitàinedilizia
Come detto in precedenza il fattore tempo è fondamentale nell'analisi degli impatti di un edificio nel
corso del suo ciclo di vita, e come ad esso sono legate scelte progettistiche legate alla sostenibilità,
come
ad
esempio
la
scelta
dei
materiali
e
delle
tecniche
di
costruzione.
Nel capitolo precedente è stata discussa l'applicazione della metodologia LCA ad edifici
permanenti, cioè con una vita utile compresa tra i 50 e i 100 anni, ma in campo edile possono
rendersi necessarie strutture con una vita utile molto inferiore in relazione a particolari eventi
(prestabiliti o meno). Tali strutture vengono dette strutture temporanee.
La temporaneità in edilizia non è legata solamente al tempo di vita utile (inferiore a 50 anni), ma
anche all'utilizzo che la struttura deve svolgere. Si distinguono, quindi, due tipi di temporaneità: una
associata
alle
caratteristiche
costruttive,
l'altra
alle
variabilità
dell'utenza.
Basandosi su quanto detto sopra si possono individuare tre tipologie di temporaneità (Campioli et
al., 2009):

Temporaneità per necessità: associata ad eventi catastrofici e a condizioni di emergenza. In
questa categoria sono comprese le strutture come in container utilizzate in caso di catastrofe
naturale (terremoti, uragani, alluvioni) o incidenti dovuti ad azioni antropiche (guerre,
contaminazioni).
89 
Temporaneità per scelta: associata a grandi eventi o al turismo. A questa categoria
appartengono sia le strutture costruite per eventi come EXPO e le Olimpiadi ma anche
quelle del nomadismo abitativo e lavorativo.

Queste strutture rispetto alle precedenti presentano maggiori comfort e maggiore attenzione
all'impatto ambientale.

Temporaneità a lungo termine: associate ad un cambio d'uso di una struttura temporanea.
Questa categoria comprende strutture abitabili concepite non più per uso solo temporaneo,
ma anche in alternativa alle classiche abitazioni permanenti. In questo caso la temporaneità è
data dalla caratteristiche costruttive della struttura.
Il caso del Padiglione Brasile, si colloca nella seconda categoria tra le strutture legate ai grandi
eventi come le Esposizioni Universali, in un contesto del genere è necessario introdurre altre tre
interpretazioni del concetto di temporaneità (Dotelli et al., 2015):

Temporaneità di collocazione: riguarda la variabilità tra la struttura e il contesto spaziale in
cui è inserita. Ad esempio i padiglioni espositivi a fine evento possono vengono smontanti
e rimontati in un altro sito e rifunzionalizzati.

Temporaneità di funzione: connessa alle attività che si svolgono in un ambito spaziale nel
quale possono alternarsi funzioni diverse ad intervalli di tempo bervi o medio-lunghi. Ad
esempio i padiglioni permanenti che a fine evento vengono rifunzionalizzati in loco per
altri scopi.

Temporaneità di vita: giunto alla fine della sua vita utile la struttura viene demolita e
inviata a smaltimento senza prendere in considerazione la possibilità di riutilizzarne i
componenti.
Basandosi su quanto detto sopra appare evidente che in un contesto di temporaneità la fase di
progettazione riveste un ruolo primario per poter limitare gli impatti della struttura e l'analisi LCA
rappresenti un ottimo strumento per perseguire questo fine: ragionando prendendo in
considerazione l'intero ciclo di vita infatti i progettisti possono scegliere i materiali e le tecniche
costruttive (design for disassembly) migliori per poter rendere la struttura il più sostenibile possibile
in relazione alla categoria di temporaneità all'interno della quale la struttura si colloca.
90 4.3. ScenaridiFineVita
Per poter applicare correttamente una analisi LCA ad una struttura temporanea è fondamentale
prendere in considerazione la fase di fine vita. Se lo studio LCA avviene in fase di progetto
vengono ipotizzati differenti scenari di fine vita in modo da poter individuare quello meno
impattante.
Essendo la vita della struttura temporanea di breve durata, gli scenari di fine vita che vengono
ipotizzati servono ad individuare già in fase di progetto una possibile seconda vita del prodotto e dei
materiali che lo compongono, questo fa sì che nel caso delle strutture temporanee si abbia il
disaccoppiamento tra la vita utile del prodotto e la durabilità dei materiali che lo compongono.
Gli scenari di end of life che vengono solitamente considerati sono:

Rifunzionalizzazione in loco

Ricollocazione temporanea o permanente

Riciclo dei materiali

Recupero energetico

Smaltimento in discarica
4.3.1. Rifunzionalizzazioneinloco
Dopo l'assemblaggio e l'uso la struttura temporanea vien convertita in struttura permanente. Questa
operazione avviene mediante opere di ristrutturazione che consentono di integrare la nuova
funzionalità e di ampliare la vita utile della struttura fino alla fine della seconda vita.
L'analisi LCA in questo caso è molto simile a quella che si applica a strutture non temporanee che
vengono ristrutturate. La principale difficoltà comportata da questo scenario è che per poter
modellare correttamente la seconda vita è necessario conoscere la pianificazione territoriale del sito
post-evento. Ciò comporta una interazione tra progettisti ed enti responsabili della pianificazione
territoriale.
Nel caso di Expo le strutture, ad evento concluso, potrebbero ospitare musei, biblioteche, poli
universitari, spazi sociali ecc.
91 4.3.2. Ricollocazione
Ricollocazione temporanea
Questo scenario valuta di riutilizzare la struttura temporanea come tal, per un altro evento
temporaneo.
Alla fine della prima vita la struttura viene disassemblata, e le sue componenti vengono trasportate
sul
nuovo
sito
dove
avviene
il
riassemblaggio
della
struttura.
Questo ciclo di smontaggio e montaggio potrà essere ripetuta un numero massimo di volte in
funzione della durabilità dei materiali che compongono la struttura.
Nella fase di analisi, uso e disassemblaggio vengono associati alla prima vita, mentre gli impatti
legati a trasporto, riassemblaggio e a all'eventuale utilizzo di materiale sostitutivo in fase di
montaggio rientrano nella seconda vita utile. In questo scenario vengono considerati nulli gli
interventi di manutenzione in quanto le fasi di vita utile sono brevi.
Ricollocazione Permanente
In questo caso la struttura viene trasferita dal sito iniziale ad un altro nel quale viene
rifunzionalizata come struttura permanente.
Come nel caso precedente uso e smontaggio sono legati alla prima vita, mentre trasporto e
riassemblaggio alla seconda. Nella fase di riassemblaggio devono essere introdotti ex novo i
materiali non riutilizzabili alla fine della prima vita.
La ricollocazione permanente riqualifica la costruzione da temporanea a permanente consentendo
così di estendere la su vita utile evitando i problemi legati allo smaltimento della struttura
temporanea e al reperimento di materiali per la rifunzionalizzazione.
Un ulteriore vantaggio dato da questo scenario è rappresentato dal fatto che per la seconda vita della
struttura viene scelto un sito ad hoc svicolando così la seconda vita dalla pianificazione territoriale
post-evento del sito.
4.3.3. Riciclaggio
92 Questo scenario prevede il riciclo dei materiali dopo il disassemblaggio. In questo caso è importante
che l'edificio sia progettato in modo tale che le sue componenti siano facilmente separabili e i
diversi materiali siano facilmente separabili.
L'efficienza di recupero del materiale rappresenta un importante parametro per impostare un
corretto riciclaggio. Esistono due tipi di efficienza appartenenti a livelli di pianificazione differenti.
Il primo livello è rappresentato dal rapporto tra il materiali riciclato e il materiale riciclabile
disponibile:
Il secondo livello di efficienza riguarda la fase di gestione della raccolta:
Osservando le formule dell'efficienza di recupero e raccolta si capisce come utilizzare tecniche di
costruzione che rendano facile il successivo disassemblaggio e prevedere un sistema di raccolta dei
materiali efficiente sia fondamentale per poter migliorare le operazioni di recupero dei materiali e,
di conseguenza, diminuire i carichi ambientali dovuti alla struttura.
4.3.4. RecuperoEnergetico
Nel caso in cui i materiali utilizzati nella struttura possiedano un elevato potere calorifico è
possibile inviarli a termovalorizzazione, ovvero utilizzarli per recuperare energia elettrica e calore.
La convenienza di questa opzione è fortemente legata alle caratteristiche tecniche dell'impianto a
cui i materiali verrebbero inviati: tipo di turbine, dimensioni, possibilità di cogenerazione,
allacciamento alla rete di teleriscaldamento. In particolare un processo di recupero energetico per
poter essere definito tale e non incenerimento deve avere una efficienza di recupero maggiore del
60% (UNI EN 15804).
Dal punto di vista analitico la difficoltà principale legata a questo scenario è data dalla
mutlifunzionalità della termoutilizzazione la cui funzione non è solamente quella di gestione del
fine vita, ma anche la produzione di energia. Inoltre i benefici del processo di termovalorizzazione
variano in funzione della fonte energetica che viene sostituita.
93 4.3.5. Discarica
In seguito al disassemblaggio tutti i materiali vengono inviati in discarica. Questo scenario
rappresenta uno spreco di risorse e viene utilizzato come confronto con gli altri scenari per mettere
in evidenza l'importanza di evitare lo smaltimento diretto anche se economicamente potrebbe
risultare conveniente.
4.4. ApplicazionedellametodologiaLCAallestrutture
temporanee
L'analisi del ciclo di vita applicata a una struttura temporanea si articola secondo gli step descritti
nell'introduzione.
4.4.1. Goalandscope
Solitamente l'applicazione di uno studio LCA a una struttura temporanea ha come obiettivo
l'individuazione quali materiali e quale scenario di fine vita risulti meno impattante per la
realizzazione della struttura temporanee.
L'analisi consiste quindi in un confronto tra diverse combinazioni di materiali, tecniche costruttive e
scenari EoL.
4.4.2. Unitàfunzionale
In un contesto come quello delle opere temporanee è necessario individuare il refernce flow (flusso
di riferimento) cioè la quantità di materiale necessaria per svolgere la funzione richiesta (Baldinelli,
94 2009). Per questo è fondamentale individuare la prestazione che ci si aspetta dal prodotto, cioè
l'unità funzionale (UF), in modo che sia idonea alla comparazione (Lavagna, 2012).
La questione fondamentale da tenere presente quando si sceglie l'unità funzionale è che la struttura
temporanea ha due vite utili. Bisogna infatti considerare che la vita utile della costruzione varia in
funzione della seconda vita scelta. E' quindi necessario esprimere nell'unità funzionale una
dipendenza dal tempo. Generalmente quando si svolge una analisi comparativa è necessario che la
vita utile dei due prodotti sia la stessa, altrimenti gli impatti non sarebbero confrontabili.
L'unità funzionale dovrebbe essere pari al servizio messo a disposizione (Erlandos & Borg, 2003)
che nel caso dei una struttura temporanea è rendere fruibile uno spazio in un determinato periodo di
tempo. Quindi per rendere confrontabili diverse strutture è necessario che assegnargli la medesima
funzione.
Per rendere possibile il confronto si utilizzano due metodologie:

Estensione d'uso: consiste nell'estensione del sistema, all'interno del quale si introducono le
attività che permettono di eguagliare la funzione degli edifici nei differenti scenari
considerati.

Normalizzazione: ogni singolo scenario viene normalizzato sul tempo d'uso in modo da
poter esprimere gli impatti totali dovuti all'intera vita spalmati sulla stessa nell'unità di
tempo. Il risultato descrive gli impatti associati ad un m2/anno. Gli impatti vengono quindi
calcolati secondo una logica di proporzionalità e non di temporalità. In questo modo il
valore degli impatti in un determinato intervallo di tempo si ottiene moltiplicando il valore
normalizzato per la durata dell'intervallo.
95 4.4.3. UnitàdiProcesso
Le PCR per le strutture prefabbricate suddivide il ciclo di vita di una costruzione in: fase di
produzione (A1-A3), processi di costruzione (A4-A5), fase d'uso dell'edificio (B1-B5), fase d'uso,
funzionamento dell'edificio (B6-B7) e fine vita (C1-C4).
Fase di produzione (A1-A3)
Questa fase comprende la produzione dei materiali da costruzione, partendo dall'estrazione delle
materie prime fino ad arrivare ai cancelli dell'azienda:

A1: estrazione delle materie prima e coltivazione delle biomasse; produzione di elettricità,
vapore e calore da fonti primarie.

A2: trasporti fino al sito di lavorazione.

A3: produzione di manufatti ed eventuali co-prodotti, produzione di materiali ancillari e di
intermedi di lavorazione, produzione del packaging.
Processi di costruzione (A4-A5)

A4: trasporto dal cancello dell'azienda al cantiere (assunzione di pieno carico se la densità
dei prodotti è almeno di 250 kg/m3, Weidama, 2013).

A4/A5: stoccaggio intermedi dei materiali edili, incluso l'approvvigionamento di calore, la
deumidificazione o il raffreddamento per il mantenimento delle condizioni di stoccaggio
ottimale; la gestione degli scarti di cantiere ed eventuali sostituzione di materiali persi per
sfridi; gestione dei rifiuti da packaging o prodotti durante il processo di costruzione.

A5: i consumi connessi alla filiera produttiva di materiali ancillari ed consumi d'energia e
acqua che si generano in cantiere per i lavori di messa in opera e le operazioni a termine
cantiere.
Fase d'uso dell'edificio(B1-B5)
Questa fase comprende il periodo tra cui sono terminati i lavori fino alla demolizione della struttura.
La durata dell'edificio può essere diversa dalla durabilità dei materiali che lo compongono.
96 5.
Casodistudio:PadiglioneBrasile
ExpoMilano2015
5.1. Abstract
In questo capitolo viene presentato il caso di studio del Padiglione Brasile di EXPO Milano 2015.
Dopo una descrizione della struttura viene presentato il confronto tra gli impatti della fase di
costruzione modellati le metodologie recycled content e default.
5.2. PadiglioneBrasile
Per il sito espositivo di Expo 2015 è stata scelta un'area di terreni non edificati a destinazione
agricola in stato di sottoutilizzo con un'estensione di 1.100.000 m2 collocata a nord-ovest di Milano
interessando anche le aree di Baranzate, Bollate, Rho e Pero.
Il Padiglione Brasile è composto da una scoperta (galleria, 2.802 m2) e da una coperta (edificio
coperto, 1.125 m2). Il padiglione occupa il lotto N8 che è uno dei più grandi: ha un'area di 4.133 m2
(3.425 m2) che si sviluppa su 132 m di lunghezza per una larghezza di 20 m fronte decumano e 40
m sulla strada di servizio posteriore. L'edificio coperto è alto 12 m e suddiviso in tre piani. E'
presente anche un'area verde di 909 m2 (22% del totale).
Il padiglione è collocato nelle vicinanze dell'ingresso Ovest del sito espositivo (figura).
97 figura 17 – localizzazione del Padiglione Brasile
Struttura
La struttura del Padiglione Brasile è suddivisa in due volumi: uno aperto e uno chiuso. A sinistra
(guardando la struttura dal Decumano) si sviluppa una galleria (volume aperto) in acciaio CorTen,
mentre a destra è stato realizzato l’edificio (volume chiuso), organizzato su tre livelli, che ospita
l’esposizione e gli spazi tecnici.
L’accesso al padiglione avviene da sinistra o dalla rete che accompagna il visitatore fino all’edificio
oppure dall’installazione di piantagioni sottostanti la rete. Le piantagioni rappresentano le colture
tipiche del brasile (riso, caffè, cacao, canna da zucchero ecc.) e sono disposte in modo da riprodurre
il corso del Rio delle Amazzoni.
Fondazioni
Le opere di scavo e fondazione sono state progettate e realizzate da Expo: lo scavo di sbancamento
è avvenuto con l’utilizzo di mezzi meccanici e ha rimosso 3.540 m3 di inerti.
Nella zona della galleria le fondazioni sono costituite da travi rovesce con calcestruzzo armato
mentre la struttura coperta sorge su un sistema a platee sempre in calcestruzzo armato.
Le fondazioni sono realizzate con tecniche “ad umido”, cioè mediante getti di calcestruzzo.
L’utilizzo di sistemi ad umido pone limiti alla reversibilità rendendo impossibile il completo
disassemblaggio della struttura, oltre a rendere necessaria la ricostruzione delle fondazioni in caso
di ricollocazione della struttura.
98 Il piano di posa delle fondazioni è costituito da magrone ottenuto miscelando cemento d’altro forno
i.pro TERMOCEM e aggregati da demolizione contenente il 33% di materiale riciclato.
Il calcestruzzo è stato ottenuto utilizzando cemento d’altro forno i.pro TERMOCEM e aggregati da
demolizione contenente il 34% di materiale riciclato (35-64% clinker, la parte restante è costituita
da loppa granulata d’altoforno).
L’armatura delle travi rovesciate è costituita da barre rotonde acciaio B450C. L’acciaio della platea
è invece costituito da una rete elettrosaldata. In entrambi i casi l’acciaio è prodotto in forni ad arco
elettrico (EAF) che utilizza il 99% di rottami ferrosi selezionati come materia prima.
Galleria
L'elemento costitutivo principale della galleria è l'acciaio CorTen che deve il suo nome alle sue
caratteristiche di resistenza alla corrosione e alla tensione (CORrosion resistance, TENsile stenght).
L'acciaio CorTen è autopatinabile, cioè durante l'esposizione atmosferica sviluppa uno strato ossido
(ruggine) particolarmente impermeabile grazia alla sua struttura cristallina. Grazie a questo
fenomeno non è necessario verniciare la superficie dell'acciaio per ridurre i fenomeni corrosivi
atmosferici.
La galleria è costituita da una serie di portali disposti a 5 m metri l'uno dall'altro e collegati
mediante un sistema di travature longitudinali e trasversali ed un sistema di controventi impostati a
livello della copertura. L'acciaio è CorTen S355JOW/S235JOW di tipo C; i profili della copertura
sono HEA 300, mentre le pareti perimetrali sono ricoperte in parte da grigliati elettrosaldati in
acciaio CorTen che oltre che da rivestimento fungono anche da schermatura solare. Sono presenti
rampe esterne per accedere all'edificio formate da una struttura principale di mensole rastremate
scatolari fissate al pilastro e da una secondaria di IPE 180 per il sostegno delle doghe in legno della
pavimentazione.
Rete
La rete ha un'estensione di 1.116 m2 e si sviluppa lungo tuta la galleria al di sopra della
riproduzione del Rio delle Amazzoni e porta fino ad uno degli ingressi dell'edificio.
99 La rete è stata prodotta dalla ditta tedesca Kompan Corocord ed è costituita da un'anima in filo di
acciaio rivestita di nylon: l'anima in filo di acciaio aumenta forza e resistenza, mentre il nylon la
rende morbida.
Pavimentazioni esterne
La base della galleria è costituita da listoni decking in legno di garapa (provenienti dal Brasile e con
certificato FSC) fissate ad una sottostruttura di listelli in larice bilama mediante clip e viti in acciaio
inox.
Le rampe esterne sono completate con tavole di larice trattate con impregnante ignifugo e dotate di
certificato PEFC.
Struttura coperta
La struttura di elevazione dell'edificio è stata realizzata utilizzando travi e pilastri in acciaio in
modo da consentire il montaggio per sistemi modulari che garantisce rapidità sia nella fase
costruttiva che in quella di smontaggio. Per i pilastri sono stati utilizzati profili HEA 360, tubi
circolari (diametro 300 mm) e pilastri cruciformi. Per quanto riguarda il sistema di travatura come
travi principali sono state utilizzati profili IPE o HEA alveolari per risparmiare materiale e rendere
possibili l'installazione degli impianti a controsoffitto, le travi secondarie sono IPE 180 o HEA 180.
In totale sono state utilizzate 433 ton di acciaio di tipo S355.
Le protezioni antincendio delle strutture metalliche sono state realizzate mediante un rivestimento
ignifugo a base di fibre minerali idroamalgamabili e leganti idraulici cementizi applicati a spruzzo.
L'intonaco utilizzato è atossico, esente da sostanze nocive oltre che leggero, stabile nel tempo e
facilmente rimovibile mediante operazioni di sabbiatura.
Il solaio è stato realizzato con una struttura a secco senza il completamento con getti di calcestruzzo
in
modo
da
rendere
più
facile
lo
smontaggio
ed
il
ripristino
del
sito.
La stratigrafia del solaio comprende:

Lamiera grecata in acciaio zincato (rivestimento di zinco sulle due facce pari 240 g/m2);

Pannello truciolare ignifugo (100% legno riciclato e riciclabile) per ottenere un piano di
posa adatto allo strato isolante e alla pavimentazione;
100 
Isolante acustico per rumori da calpestio: feltro in polietilene espanso reticolato a celle
chiuse;

Lastra in cemento fibrorinforzato (cemento Portland ed inerti, esenti da amianto).
Per quanto riguarda le pareti/contropareti, la struttura è realizzata con lastre fissate con viti
autoperforanti su orditura metallica di sostegno tipo Gyproc Metalframe. L'orditura è formata da
profili in lamiera di acciaio zincato larghi 50, 75 e 100 mm montati a C ed inseriti in guide
orizzontali ad U anch'esse in lamiera acciaio zincato. Il materiale ha un contenuto di materiale
riciclato post-consumo del 40%.
Come isolante nell'intercapedine tra i montanti è stata utilizzata lana di vetro Isover PAR Gold 4+
idrorepellente ottenuta per l'80% da vetro riciclate con legante di origine naturale.
Le lastre utilizzate per le pareti interne sono di diverso tipo e spessore in funzione dell'ambiente nel
quale sono state inserite:

Lastra Gyproc Wallboard 13: lastra in gesso rivestito che permette di assorbire e
neutralizzare fino al 70% di formaldeide nell’aria. Il contenuto di materiale riciclato è pari al
3% post consumo ed inoltre il materiale è dotato di EPD;

Lastra Gyproc Rigitone: lastra in gesso rivestito con foratura continua ed irregolare rotonda
e caratterizzata sul retro dalla presenza di tessuto fonoassorbente. La lastra è stata utilizzata
per realizzare pareti con elevate prestazioni acustiche (es. pareti dell’auditorium) e per
neutralizzare fino al 70% della formaldeide contenuta nell’aria. Il contenuto di materiale
riciclato è pari a 3,5% post consumo;

Lastra Gyproc Rigidur H13: lastra in gesso fibrato a base di gesso, fibre cellulosiche da carta
riciclata, additivi minerali e speciali additivi per la pulizia dell’aria. Il materiale è dotato di
EPD ed ha un contenuto di riciclato pari al 16% post-consumo;

Lastra Gyproc Hydro 13: lastra in gesso rivestito che, con la sua caratteristica di
assorbimento d’acqua ridotto, viene impiegata in ambienti dove la produzione di umidità è
particolarmente frequente (es. bagni e cucine). Contenuto di materiale riciclato pari al 3%
post consumo;
101 
Lastra Gyproc Fireline 13: lastra a base di gesso additivato con fibre di vetro e vermiculite
per aumentare la capacità di resistenza al fuoco. Il materiale è dotato di EPD e caratterizzato
da un contenuto di riciclato del 16% post-consumo.
Controsoffitto
I controsoffitti sono costituiti da una struttura metallica composta da profili in lamiera di acciaio
zincato (spessore 0.6 mm) con contenuto di riciclato pare il 40%, la chiusura avviene mediante
lastre di cartongesso delle stesse tipologie descritte sopra nel caso delle pareti.
Facciata
La facciate è composta da quattro elementi:

Rivestimento esterno: pannello di sughero Corkpan, lamiera o grigliati in acciaio CorTen a
seconda della posizione occupata. I pannelli sono in possesso di LCA certificato ANABICEA.

Doppia lastra in cemento Portland alleggerito con inerti minerali rinforzata su entrambi i lati
con fibra di vetro. Questo tipo di lastra è molto leggera ed è adatta a situazioni esterne
caratterizzate da gelo e umidità o da alte temperature.

Profili in acciaio zincato da 75 mm e 100 mm con spessore 0.8 mm e con intercapedine
costituita da isolante in lana di vetro.

Controparete interna.
L'elemento caratterizzante della facciata sono i pannelli di sughero Corkpan. Si tratta di pannelli
spessi 80 mm autocollanti ed espansi tramite tostatura naturale, che permette di ottenere la fusione
delle sostanze collose contenute nel sughero che agiscono da collante naturale e permettono
l'aggregazione dei granuli in modo da rendere il pannello compatto. I pannelli Corkpan vengono
ricavati al 100% da risorsa naturale ed il 99% dell'energia per la produzione deriva da scarti usati
come biomassa. Il sughero risolve i problemi legati all'isolamento sia termico che acustico. Inoltre,
le proprietà dei pannelli non variano nel tempo rendendoli riciclabili o riutilizzabili.
102 Pavimenti interni
Al piano terra è realizzato un pavimento sopraelevato con struttura di supporto (piedini di
elevazione e traverse tubolari di collegamento) in acciaio zincato. La chiusura avviene tramite un
pannello monostrato (spessore 32mm) con anima minerale a base di solfato di calcio ad alta densità,
legato con fibre ad alta resistenza meccanica.
I sistemi di pavimentazione sono i seguenti:

Sistema di pavimentazione tipo Caesar Aexacta autoposante per installazione a secco
composto da lastre in gres porcellanato di spessore 10 mm con rivestimento inferiore in
sughero di 2 mm. Le piastrelle vengono prodotte tramite processi a bassi consumi energetici
in fase di cottura e con sistemi che prevedono il riciclo dell’acqua di produzione. Il prodotto
inoltre presenta un limitato contenuto di Piombo, Cadmio, Antimonio e Zolfo ed ha un
contenuto di riciclato del 40% post-consumo;

Pavimentazione tipo Forbo Allura Flex realizzata in piastrelle o doghe autoposanti di cloruro
di polivinile senza ftalati, dello spessore di 5 mm. La stratigrafia del prodotto è composta da
cloruro di polivinile, fibra di vetro impregnata in PVC, supporto solido con materiale
riciclato ed un particolare supporto schiumato con funzione autoposante. Il prodotto è
interamente fabbricato usando il 100% di energia verde;

Pavimentazione vinilica tipo Forbo Sarlon Tech Sparkling realizzata in cloruro di polivinile
a teli, composta da tre strati indelaminabili per uno spessore totale di 2,6 mm. Gli strati sono
costituiti da cloruro di polivinile, PVC compatto rinforzato con fibra di vetro e schiuma di
vinile ad alta densità. Il prodotto è dotato di EPD;

Pavimentazione in gomma tipo Loges, con rilievo di segnalazione per disabili visivi.
Sistema modulare in teli o piastre costituiti da gomma sintetica non rigenerata, composta da
una mescola omogenea calandrata, vulcanizzata e stabilizzata;
Serramenti
I serramenti per finestre e portefinestre sono in acciaio CorTen, ottenuti mediante profilatura a
freddo di nastri. Sono presenti anche serramenti eseguiti con profilati estrusi in lega di alluminio
riciclato al 100% per il lucernario.
103 Vetrazioni
Le vetrazioni hanno un contenuto di riciclato post-consumo del 30% esono costituite principalmente
da vetro temprato e vetro stratificato utilizzato per la realizzazione di parapetti, balaustre e
serramenti interni. Sono stati utilizzati anche pannelli di plexiglass per il lucernario e lastre di
policarbonato per la parete curva al primo piano.
Sistemi di copertura
Il sistema di copertura è composto da:

Membrana impermeabile all’umidità costituita da un foglio monostrato composto da
polietilene rigenerato additivato da polietilene a bassa densità e carbon black, ottenuto per
filmatura con estrusione.

Pannello isolante in lana di roccia. Un pannello rigido ad alta densità per l’isolamento
termico ed acustico. Aiuta inoltre a prevenire la propagazione del fuoco. La struttura a celle
aperte della lana di roccia contribuisce al miglioramento del comfort acustico degli ambienti
ed incrementa la resistenza termica della zona in cui viene applicata.

Manto impermeabile sintetico in poliolefina flessibile TPO/FPO prodotto mediante un
processo di multiestrusione, armato con velo di vetro. E’ caratterizzato da un’elevata
riflettanza solare, resistente all’azione delle radici e dei microrganismi ed un’ottima
resistenza all’invecchiamento.

Pannello drenante in polipropilene rigenerato.

Tessuto non tessuto di filtrazione in poliestere coesionato mediante agugliatura meccanica e
calandratura con esclusione di collanti o leganti chimici.

Copertura finale costituita da un substrato di coltivazione.

Strato di protezione e drenaggio in ghiaia tonda di granulometria 20-30 mm, per uno
spessore variabile in funzione della pendenza, al di sopra del quale vengono installati
pannelli fotovoltaici.
104 5.3. Scelteprogettuali
Seguendo le linee guida dettate da Expo Milano 2015, fin dalla fase di progetto la sostenibilità è
stata uno dei principali obiettivi dei progettisti del Padiglione Brasile in modo da poter ridurre gli
impatti ambientali delle fasi successive del ciclo di vita.
Le scelte prese per poter rendere l'opera il meno impattante possibile sono le seguenti:

Accrescimento dell'inerzia termica dell'edificio: l'inerzia termica è la capacità della
struttura i variare più o meno lentamente la propria temperatura in risposta a variazione di
temperatura esterna o ad una sorgente di calore o raffreddamento interna. I pannelli di
sughero della facciata e gli strati di verde e ghiaia della copertura aumentano l'inerzia
termica del padiglione ottimizzandone l'efficienza energetica.

Riduzione dell'effetto "isola di calore": la formazione di un microclima più caldo viene
evitato mediante l'utilizzo di verde estensivo (più della metà della superficie di copertura).
Vengono inoltre impiegati materiali con alto indice di riflessione solare (SRI), come la
ghiaia bianca.

Sfruttamento della ventilazione naturale per disperdere il calore accumulato durante il
giorno. Questa scelta si riflette nella progettazione delle aperture del padiglione. Nella
struttura coperta sono stati minimizzati gli apporti solari diretti, mentre la galleria è
schermata dalla grigliatura in acciaio CorTen.

Sfruttamento dell'illuminazione naturale attraverso la realizzazione di superfici interne di
colore chiaro con alta riflettanza e minimizzando l'illuminazione artificiale.

Materiali con contenuto di riciclato: a parità di prestazione sono stati scelti i prodotti a
maggior contenuto di riciclato.

Riduzione al minimo della varietà tipologica dei materiali.

Legno certificato: le certificazioni attestano la provenienza del legno da alberi giovani con
un processo di crescita rapido.

Materiali derivanti al 100% da risorsa rinnovabile e poi riciclabili o riutilizzabili a fine
impiego.

Materiali basso emissivi e non tossici.
105 
Materiali reperibili a distanza non eccessiva dal cantiere.

Tecnologie costruttive a secco in modo da rendere più rapide le fasi di costruzione e
decostruzione, oltre che facilitare il recupero - ed il successivo riutilizzo - dei materiali,
così da minimizzare i rifiuti prodotti ed il consumo energetico in fase di cantiere.

Ottimizzazione dei consumi in fase d'uso utilizzando un sistema di pannelli fotovoltaici
installato sulla copertura del padiglione.
5.4. ModellazionedegliImpatti
Ecoinvent v3 è il database di LCI più utilizzato negli studi LCA poiché contiene dati ben
documentati e di alta qualità per migliaia di prodotti.
Ogni processo in Ecoinvent è fornito in due versioni: unit process e system process. Le schede unit
process contengono i riferimenti a input da altre unità di processo, in modo che il carico del
processo è descritto da una serie di processi a monte, che è possibile esaminare.
Il database Ecoinvent offre due modelli (system models) di allocazione (ovvero il processo di
ripartizione degli impatti di un processo multifunzionale quando non è possibile suddividere la UP
multifunzionale in sottounità a singolo output o espandere i confini del sistema, ISO 14044):
"allocation, default system model" (detto anche "cut-off by classification", in breve def) e
"allocation, recycled system model" (in breve rec).
Entrambe le metodologie si basano su due decisioni metodologiche:

Utilizzo di dati di fornitura dei prodotti e relativi mercati.

Utilizzo dell'allocazione in caso di multifunzionalità.
5.4.1. AllocationRecycledSystemModel(rec)
Questa metodologia divide e classifica i flussi tecnologici in quattro categorie: prodotto di
riferimento, coprodotti ordinari, materiali riciclabile e rifiuti. In base alla categoria a cui
appartengono i flussi vengono gestiti in maniera differente:

Prodotto di riferimento: unità funzionale dello studio.
106 
Coprodotti ordinari: la categoria più comune, sono prodotti finiti uscenti dall'unità di
processo multifunzionale che possono essere immessi nel mercato e devono però essere
distinti dal prodotto di riferimento.

Materiali riciclabili: materiali con basso valore economico che possono servire come input
ai processi di riciclaggio, risulta quindi conveniente raccoglierli separatamente dai rifiuti.

Rifiuti: materiali senza valore economico e possibilità di recupero.
Questa metodologia viene detta cut-off : questo significa che nel caso un materiale riciclabile venga
sottoposto a operazioni di recupero, al sistema primario (cioè quello che lo ha prodotto) verranno
allocati tutti gli impatti della produzione del materiale primario dalla culla fino alla piattaforma di
raccolta, senza ricevere alcun credito per aver prodotto materiale riciclabile. Il materiale riciclato
una volta recuperato sarà burden-free, cioè porterà con sé solamente gli impatti del processo di
recupero.
Nel caso il sistema produce rifiuti da inviare a smaltimento, il sistema primario avrà allocati gli
impatti del trasporto e del processo di smaltimento.
figura 18 – cut-off tule
107 Per quanto riguarda i coprodotti ordinari l'allocazione degli impatti avviene mediante fattori di
allocazione economici.
Ecoinvent utilizza il prezzo di un bene come proprietà sulla quale si basa l'allocazione degli impatti
di un processo multifunzionale. Il ricavo totale (total revenue) di una attività è ottenuto
moltiplicando le quantità dei diversi output per il loro valore di mercato. I fattori di allocazione
vengono ottenuti esprimendo rispetto al ricavo totale i valori di mercato dei singoli output.
L'allocazione può avvenire rispetto a uno qualsiasi dei prodotti dell'attività multifunzionale.
figura 19 – allocazione economica
108 5.4.2. Allocation,DefaultSystemModel(def)
Anche nell'approccio def, input e output vengono attribuiti all'unità funzionale collegando e/o
suddividendo le unità di processo del sistema produttivo oggetto dello studio.
Il processo di collegamento (linking) serve ad ottenere un modello di unità di processo collegate
partendo dai singoli processi multifunzionali contenuti nel database di Ecoinvent. Il linking avviene
nel seguente modo:
1. I materiali da inviare a trattamento (materials for treatment) vengono spostati in ingresso
all'unità di processo e prendono segno negativo.
2. Gli output delle attività di trattamento aventi valore di mercato vengono spostati e
considerati output dell'unità di processo multifunzionale. Questo passaggio viene detto
Allocation at the Point of Susbstitution (APOS).
3. Input e output vengono collegati alle rispettive attività di mercato.
4. Allocazione degli impatti tra gli output.
L’allocation at the point of substitution è il passaggio che caratterizza i modelli def. Il “punto di
sostituzione” è rappresentato idealmente dal passaggio del materiale inviato a trattamento a prodotto
utilizzabile come input per un sistema produttivo, cioè del passaggio da rifiuto a risorsa. Allocare al
punto di sostituzione nella pratica significa spostare la fase di trattamento a monte dell’unità di
processo che produce il materiale da trattare in modo che quest’ultima abbia i trattamenti come
input negativo e il prodotto dei processi di recupero come output positivo.
Questo procedimento porta ad avere un’unica unità di processo che ha come output il prodotto di
riferimento, gli eventuali coprodotti e i prodotti derivanti dalle attività di recupero di materia o
energia (cioè dai coprodotti inviati a trattamento). Gli impatti da allocare tra gli output sono quindi
la somma di quelli della filiera produttiva del prodotto di riferimento e quelli dei processi di
recupero. In questo modo i materiali recuperati non sono più burden-free, ma portano con sé nella
seconda vita parte degli impatti della prima vita e dei processi di recupero a cui sono stati sottoposti.
Le due immagini seguenti illustrano i passaggi sopra descritti: la prima mostra il sistema che ha
come output il materiale da trattamento, mentre la seconda mostra la trasformazione degli output
109 della filiera di riciclo in input negativi in modo da avere il materiale recuperato come output
dell'unità di processo che produce il materiale da trattamento.
110 figura 20 - APOS
Nei modelli def i fattori di allocazione vengono calcolati in base al valore di mercato (come nel caso
rec) o in base al true value.
Il true value è una proprietà allocativa utilizzata in casi particolari:

Quando il valore di mercato di un prodotto è soggetto ad ampie oscillazioni annuali, per
calcolare i fattori di allocazione viene utilizzato un valore di mercato medio calcolato su un
periodo di tempo più lungo (ad esempio tre anni).

Quando i coprodotti dell’unità di processo multifunzionale condividono una proprietà fisica
che in un mercato ideale ne determinerebbe il prezzo i fattori di allocazione vengono
determinati in base a questa proprietà. Un esempio di allocazione mediante true value si ha
nel caso della cogenerazione di energia elettrica e calore dove i fattori di allocazione
111 vengono calcolati in base all’exergia (cioè la capacità di produrre lavoro) dei due prodotti.
Dal momento che per la proprietà utilizzata nel calcolo dei fattori di allocazione è correlata
al valore di mercato dei prodotti che la condividono, nel caso fossero presenti ulteriori
prodotto secondari privi di questa proprietà, per questi ultimi i fattori di allocazione
verranno calcolati in base al loro valore di mercato.
5.5. Casodistudio:PadiglioneBrasileEXPO2015
In base alle considerazioni esposte sopra sulla modellazione rec e def di seguito vengono riportate
le variazioni dei risultati del modello degli impatti della costruzione del Padiglione Brasile per
EXPO 2015 (tabella 9). Il software adottato è SimaPro con il metodo di calcolo CML-IA baseline
V3.03/EU25.
tabella 9 – confronto impatti costruzione Padiglione Brasile
Categoria d'impatto Abiotic depletion Abiotic depletion (fossil fuels) Global warming (GWP100a) Ozone layer depletion (ODP) Photochemical oxidation Acidification Eutrophication Unità
kg Sb eq MJ kg CO2 eq kg CFC‐11 eq
kg C2H4 eq kg SO2 eq kg PO4‐‐‐ eq Totale Rec
2,00E+01
3,59E+07
2,93E+06
2,53E‐01
9,08E+02
1,30E+04
4,14E+03
Totale Def
8,50E+02
4,00E+07
3,57E+06
2,41E‐01
1,24E+03
2,05E+04
7,61E+03
Def‐Rec 8,30E+02 4,18E+06 6,39E+05 ‐1,24E‐02 3,36E+02 7,52E+03 3,46E+03 Variaz %
4152%
12%
22%
‐5%
37%
58%
84%
Dalla tabella si può vedere come a parte che per l'assottigliamento dello strato di ozono gli impatti
del modello def sono superiori, soprattutto per quanto riguarda il consumo delle risorse abiotiche
(4152%). L'enorme differenza tra i due modelli viene dallo zinco e dall’elettricità, i cui impatti sono
allocati con il true value, inoltre per quanto riguarda il consumo di risorse abiotiche il modello def
tiene conto degli impatti dell'intero processo produttivo del sistema primario da cui deriva il
materiale riciclato in ingresso al modello del Padiglione, mentre il modello rec considerando i
materiali riciclati in ingresso burden free non tiene conto delle attività estrattive legate alla
produzione di questi ultimi.
112 Per rendere più chiaro questo concetto è stata presa in considerazione una scheda della produzione
del cemento utilizzato per le fondazioni del Padiglione: cement, blast furnace slag 36-65%; non US
{CH}, production | alloc rec e alloc def.
tabella 10 - confronto impatti produzione cemento con contenuto di riciclato
Categoria d'impatto Unità Abiotic depletion Abiotic depletion (fossil fuels) Global warming (GWP100a) Ozone layer depletion (ODP) Photochemical oxidation Acidification Eutrophication kg Sb eq MJ kg CO2 eq kg CFC‐11 eq
kg C2H4 eq kg SO2 eq kg PO4‐‐‐ eq Cement, blast furnace slag 36‐
65%, non‐US {CH}| production | Alloc Def, U 1,33E‐05
1,35E+00
4,25E‐01
1,86E‐08
5,91E‐05
8,16E‐04
2,89E‐04
Cement, blast furnace slag 36‐
65%, non‐US {CH}| Def‐Rec Variaz % production | Alloc Rec, U 1,24E‐08 9,34E‐01 3,87E‐01 8,58E‐09 3,58E‐05 5,53E‐04 1,78E‐04 1,33E‐05 107431%
4,21E‐01 45%
3,83E‐02 10%
1,01E‐08 117%
2,33E‐05 65%
2,62E‐04 47%
1,11E‐04 62%
figura 21 – confronto impatti produzione cemento con contenuto di riciclato
113 Anche in questo caso il modello def risulta avere impatti maggiori rispetto a quello rec, e per il
consumo di risorse abiotiche si ha una variazione nettamente maggiore che negli altri casi.
Un caso in cui viene applicata l'allocazione mediante il true value introdotto nel paragrafo
precedente è quello della produzione di elettricità a basso voltaggio.
tabella 11 - confronto impatti produzione elettricità basso voltaggio Categoria d'impatto Unità Abiotic depletion kg Sb eq Electricity, low voltage {IT}| electricity voltage transformation from medium to low voltage | Alloc Def, U Electricity, low voltage {IT}| electricity voltage def‐rec transformation from medium to low voltage | Alloc Rec, U Variaz%
2,36E‐07
2,11E‐09 2,34E‐07 11099%
Abiotic depletion (fossil fuels) MJ 1,91E+00
1,80E+00 0,108692
6%
Global warming (GWP100a) 1,41E‐01
1,40E‐01 0,001098
1%
Ozone layer depletion (ODP) kg CFC‐11 eq
1,78E‐08
1,56E‐08 2,14E‐09
14%
Photochemical oxidation kg C2H4 eq 3,04E‐05
2,82E‐05 2,18E‐06
8%
Acidification kg SO2 eq 6,27E‐04
5,96E‐04 3,03E‐05
5%
Eutrophication kg PO4‐‐‐ eq 1,46E‐04
1,37E‐04 9,29E‐06
7%
kg CO2 eq figura 22 – confronto impatti produzione elettricità basso voltaggio
114 Dalla tabella si può vedere che anche quando nell'allocazione viene utilizzato il true value gli
impatti del modello def sono superiori a quelli di quello rec, in particolar modo per il consumo di
risorse abiotiche.
115 Conclusioni
L'obiettivo di questa tesi era quello di valutare come varia l'allocazione degli impatti nelle diverse
modellazioni del ciclo di vita degli edifici temporanei, in particolare nel caso del Padiglione Brasile
di EXPO Milano. I risultati dei confronti dimostrano come la modellazione default porti
generalmente ad avere impatti maggiori rispetto a quella recycled content, in particolar modo (fino
a mille volte) per il consumo delle risorse abiotiche. Questa differenza è dovuta al fatto che i
modelli default prendono in considerazione anche gli impatti della prima vita del materiale riciclato
in ingresso al sistema, incluse le attività estrattive, di produzione delle materie prime e della
produzione del prodotto di riferimento del sistema primario. Nel caso dei modelli recycled content
il materiale riciclato in ingresso, essendo burden free, ha allocati soltanto gli impatti dei processi di
recupero che ha subito, indipendentemente dal peso ambientale del sistema primario che lo ha
generato. Inoltre nei modelli def per alcuni output viene utilizzato il true value come proprietà
allocativa (come nel caso della cogenerazione di elettricità e calore).
I risultati dei confronti mettono in evidenza come le scelte di modellazione in uno studio LCA
possono portare a risultati molto diversi. In particolare per quanto riguarda i modelli rec e def la
questione cruciale è il carico ambientale legato al recupero dei materiali e l’allocazione con true
value nel caso di unità di processo multifunzionali.
Utilizzare un modello recycled content significa ottenere un sistema prodotto i cui impatti sono dati
dai processi di recupero dei materiali in ingresso, dai processi della filiera produttiva fino al gate, e
della fase d'uso. Gli impatti della fase di fine vita saranno dovuti al trasporto dei materiali da
trattamento alla piattaforma ecologica e allo smaltimento finale dei materiali non recuperabili.
Quindi un modello di questo tipo è fortemente focalizzato sugli impatti della catena produttiva del
prodotto di riferimento, senza prendere in considerazione la prima vita dei materiali riciclati in
ingresso: i processi di recupero vengono considerati quindi come normali unità di processo e gli
impatti del sistema verranno allocati (in base a fattori di allocazione economici) tra il prodotto di
riferimento e gli eventuali coprodotti.
I modelli default, invece, oltre agli impatti della filiera produttiva fino al gate e della fase d'uso del
prodotto di riferimento, considerano anche gli impatti della prima vita dei materiali riciclati in input
e parte di quelli dovuti al riciclo dei materiali recuperabili prodotti, oltre a quelli dovuti allo
smaltimento finale dei materiali non trattabili. Il modello quindi prende in considerazione come
output anche il materiale trattato. L’allocazione degli impatti avviene ancora su basi economiche,
116 ma prende in considerazione più output rispetto al modello rec. In questo tipo di modello gli impatti
risultano maggiori che nel caso rec. Uno stesso sistema ottenuto con modellazione def avrà quasi
sempre impatti maggiori rispetto allo stesso sistema modellato rec, ma sarà più completo da un
punto di vista ambientale in quanto viene presa in considerazione anche la prima vita dei materiali
riciclati in input dando quindi rilevanza anche all'impatto del sistema primario da cui proviene la
materia prima seconda utilizzata.
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119 Indicefigure
figura 1 - Schema della struttura di una analisi LCA. ....................................................................................... 8 figura 2 - schema dei flussi di massa ed energia in entrata e uscita da una unità di processo. ........................ 10 figura 3 - Diagramma di flusso di un sistema industriale con riciclo chiuso (Baldo et al.). ............................ 23 figura 4- -Andamento qualitativo della curva che mette in relazione il carico ambientale (C) e la frazione
recuperata mediante riciclo (R), (Baldo et al.). ............................................................................................... 25 figura 5 - Schema di un riciclo aperto: il sistema produttivo in rosa utilizza il materiale recuperato tramite
riciclo aperto dal sistema in azzurro (Baldo et al.). ......................................................................................... 26 figura 6 - Produzione di biogas e percolato durante la fase di uso e chiusura di una discarica (Baldo et al.). 31 figura 7 - Confronto tra la produzione di acciaio da materiale vergine (minerale) e da rottame (Baldo et al.).
......................................................................................................................................................................... 36 figura 8 - Confronto tra gli approcci ALCA e CLCA. .................................................................................... 57 figura 9 - confronto tra le procedure di allocazione (ALCA) e sostituzione (CLCA). .................................... 58 figura 10 - Modellazione CLCA e ALCA dello stesso sistema. ...................................................................... 59 figura 11 – confronto fra gli impatti di un edificio standard e uno a basso consumo ...................................... 62 figura 12 – produzione di rifiuti per attività economica in Europa ................................................................. 72 figura 13 – composizione media in peso di un rifiuto inerte ........................................................................... 75 figura 14 – strade percorribili da un rifiuto inerte ........................................................................................... 77 figura 15 – confronto tra demolizione tradizionale e demolizione selettiva .................................................... 79 figura 16 – possibili schemi di trattamento dei rifiuti inerti ............................................................................ 81 figura 17 – localizzazione del Padiglione Brasile ........................................................................................... 98 figura 18 – cut-off tule ................................................................................................................................... 107 figura 19 – allocazione economica ................................................................................................................ 108 figura 20 - APOS ........................................................................................................................................... 111 figura 21 – confronto impatti produzione cemento con contenuto di riclato ................................................. 113 figura 22 – confronto impatti produzione elettricità basso voltaggio ............................................................ 114 120 Indicetabelle
tabella 1 1 principali inquinanti derivanti da termovalorizzazione (Grosso, 2013). ........................................ 29 tabella 2 - principali parametri utilizzati nelle formule di allocazione degli impatti. ...................................... 38 tabella 3 – confronto input ............................................................................................................................... 51 tabella 4 – confronto output ............................................................................................................................. 53 tabella 5 – confronto unità funzionali .............................................................................................................. 66 tabella 6 – ciclo di vita edificio ....................................................................................................................... 68 tabella 7 – produzione europea rifiuti per settore ............................................................................................ 71 tabella 8 – codici CER rifiuti inerti ................................................................................................................. 74 tabella 9 – confronto impatti costruzione Padiglione Brasile ........................................................................ 112 tabella 10 - confronto impatti produzione cemento con contenuto di riciclato ............................................. 113 tabella 11 - confronto impatti produzione elettricità basso voltaggio ........................................................... 114 121