Title: Studente: GIORGIO ROSATI
1- Studente GIORGIO ROSATI
- Correlatore PAOLO NERI
- Correlatore MARIA LITIDO
- Referente Prof. PLACIDO MUNAFÒ
2OBIETTIVI DELLO STUDIO
- Gli elementi vetrati hanno una vita utile
limitata, obiettivo dello studio è ricercare una
forma di riutilizzo che sia effettivamente
vantaggiosa dal punto di vista dellimpatto
ambientale. - Mediante prove di laboratorio stabilire
leffettiva possibilità di progettare fine vita
diversi da quelli correntemente realizzati. - Eseguita unanalisi di mercato delle tipologie di
elementi commercializzati si intende realizzare
un confronto tra gli stessi in merito allimpatto
ambientale prodotto nel corso dellintero ciclo
di vita.
3ORGANIZZAZIONE DEL LAVOROESECUZIONE DEI TEST IN
LABORATORIO
- Sviluppo di una metodologia operativa di
smantellamento dei manufatti ordinari e
separazione delle componenti fondamentali - Monitoraggio dello stato di degrado del deposito
sottoposto a diverse condizioni ambientali
(diverse tipologie di ambienti aggressivi). - Determinazioni delle prestazioni fisiche
dellelemento deteriorato. - Progettazione (qualora si evidenziasse la
fattibilità del punto 1) di una metodologia di
riutilizzo dellelemento. - Determinazione di un processo di controllo di
qualità dellelemento al termine della vita utile
del manufatto vetrocamera.
4ESECUZIONE DEI TEST IN LABORATORIOPROVA n. 1
- Procedure per separare un vetrocamera nelle sue
componenti essenziali. Dovranno però essere
speditive, non distruttive e semplici da
realizzare. - Metodologie adottate
- taglio meccanico
- riscaldamento in acqua e taglio meccanico
- riscaldamento in acqua con ausilio di ultrasuoni
e taglio meccanico - acido acetico e taglio meccanico
5ESECUZIONE DEI TEST IN LABORATORIOPROVA n. 2
6ESECUZIONE DEI TEST IN LABORATORIOPROVA n. 3
Dallanalisi degli spettri di assorbimento si
nota come il vetro deteriorato presenti le
medesime proprietà nellUV visibile, diventando
invece molto meno riflettente nel lontano
infrarosso.
7ESECUZIONE DEI TEST IN LABORATORIOPROVA n. 4
- Metodologia di riutilizzo dellelemento
- smontaggio dellelemento con tecnica TAGLIO
MANUALE - rimozione del profilo distanziatore
- asportazione dei sali disidratanti
- effettuazione di un ciclo di riscaldamento per i
Sali (5 0re a 300) - raschiatura del vetro nelle zone a contatto con i
sigillanti - riassemblaggio del manufatto (metodologia
tradizionale) - PROVA n. 5
- Metodologia controllo qualità
- Controllo ottico del vetro con deposito e nel
caso fossero presenti macchie di grandezza
superiore a 0,5 mm sostituire lelemento.
8ORGANIZZAZIONE DEL LAVOROLCA
- Analisi dettagliata dei componenti costitutivi
degli elementi vetrati - Confronto tra gli impatti ambientali prodotti
dalle varie soluzioni presenti nel mercato - Analisi di sensibilità su un manufatto
particolarmente rappresentativo al variare di
alcune caratteristiche costitutive
9LCAI CAMPIONI DA STUDIARE
Campioni derivanti dalla ricerca di mercato,
rappresentano una completa sintesi dellofferta.
Ci sono anche elementi che sebbene poco venduti a
causa della recente introduzione sul mercato
potrebbero essere invece largamente utilizzati in
futuro.
10LCAIL SERRAMENTO (IL SISTEMA)
- Per effettuare il calcolo del fabbisogno
energetico di un vetro, in base alla norma UNI
10077-1 del 2007, non si può prescindere dalle
caratteristiche del telaio, come evidenziato
dalla seguente formula - Di conseguenza si è utilizzato il telaio in legno
presente nella banca dati EcoInvent per la parte
relativa alla tecnologia costruttiva, e per la
trasmittanza termica, mentre le informazioni
mancanti (permeabilità allaria) sono state
tratte dalle schede tecniche della ditta Cormo
soc. Coop telaio S1. - Il serramento ha unarea di 1,5 m2, con 1 m2 di
superficie vetrata e 0,5 m2 di telaio, è posto ad
Ancona ed è rivolto verso Sud, per 30 anni. Il
pannello vetrato è il campione 6-A.
11La Metodologia LCA
OBIETTIVO UNITA FUNZIONALE FUNZIONE DEL
SISTEMA CONFINI DEL SISTEMA ISO 14040
ENERGIE
PROCESSI
MATERIALI
Competenze INGEGNERIA, ECONOMIA, FISICA, SC.
AMBIENTALI, SC. NATURALI, BIOLOGIA, ARCHITETTURA,
CHIMICA, MEDICINA, STORIA,
EMISSIONI E RISORSE
VALUTAZIONE DEL DANNO AMBIENTALE ISO 14044
ANALISI DI SENSIBILITÀ E VALUTAZIONE DEI
MIGLIORAMENTI ISO 14044
12LCA IL CODICE DI CALCOLO SIMAPRO LCA COME PROCESSO
Resources
Processing
INPUT
Material
Energy
Transport
OUTPUT
- Emission to air
- Emission to water
- Emission to soil
- Final waste flow
- Non material emis
- Social issues
- Economic issues
DISPOSAL
Waste Treatment
LCA
13LCA I METODI DI VALUTAZIONE UTILIZZATI
- Sviluppatore Prè su commissione del
Min.Ambiente olandese - Uno dei più diffusi a livello europeo
- Valutazione attraverso un valore sintetico,
basato su 3 categorie di danno a loro volta
ripartite in categorie di impatto(approccio
endpoint)?organizza le informazioni ?semplifica
linterpretazione dei risultati
Eco-Indicator 99
Paesi bassi
- Sviluppatore Swiss Federal Institute of
Technology - Valutazione Il metodo è levoluzione di
EcoIndicator 99. Ne differisce soprattutto per la
categoria Climate Change (in Kg CO2 eq). - Le unità di misura degli indicatori scaturiscono
dal confronto con sostanze di riferimento
(sostanze equivalenti)
Impact 2002
Svizzera
- Sviluppatore Swedish Environmental Research
Institute - Valutazione del danno in termini di
disponibilità a pagare. - Lunità di misura del danno complessivo è lELU
(Environmental Load Unit) che restituisce
direttamente il valore monetario del danno
EPS 2000
Svezia
- Sviluppatore governo danese in collaborazione
con imprese private - Valutazione approccio midpoint (si basa su
categorie di impatto disaggregate, anche se
sommabili con unità di misura Pt). Le risorse
vengono trattate in un metodo a sé stante (EDIP
97 Only Resources)
EDIP 2003
Danimarca
Sviluppatore international panel of climate
change (sede in Svizzera) Valutazione comprende
solo fattori di caratterizzazione per il
potenziale di riscaldamento globale diretto
emessi in aria.
IPCC 100A 2007
14LCAIL CASO DI STUDIO
Valutazione del danno ambientale prodotto dal
campione 6-A
Obiettivi dello studio
LCA Cradle to Grave dallestrazione delle
materie prime alla produzione del prodotto,
alluso che del prodotto viene fatto, e alla
dismissione
Confini del sistema
Unità funzionale
1,5 m2 di infisso per 30 anni
Alcuni dati sono tratti dalla banca dati
EcoInvent (dati generici), altri sono dati
specifici.
Qualità dei dati
Metodi
Tutti i 5 metodi modificati dal gruppo di studio
Processi
Alcuni processi sono stati creati, altri sono
stati tratti da banca dati
15LCAI PARAMETRI
La necessità di dover cambiare le
caratteristiche fisiche dei serramenti per poter
creare i diversi elementi da confrontare ha fatto
si che fin dallinizio si sia fatto largo uso dei
parametri.
16LCAINVENTARIO
Elemento vetrato
Produzione
Telaio
Trasporti
Manutenzione
Consumo energetico vetro
Fase duso
Consumo energetico telaio
Consumo energetico contatto vetro telaio
Rigenerazione zeolite
Fine vita
Smaltimento vetro
Smaltimento telaio
17Energia trasmissione
Estiva
Invernale
Estiva
Energia Irraggiamento
Invernale
18Energia trasmissione
Estiva
Invernale
Estiva
Energia Permeabilità
Invernale
19Energia climatizzazione
Estiva
Invernale
20LCA RISULTATI CON I 5 METODI DI VALUTAZIONE
21LCA RISULTATI CON I 5 METODI DI VALUTAZIONE -
CONCLUSIONI
- Dallanalisi dei risultati si nota che
- con tutti i Metodi il danno massimo è dovuto
allesaurimento delle risorse. - Con tutti i Metodi ad esclusione di EDIP 2003 il
processo che produce il danno massimo è lenergia
dovuta al fabbisogno invernale a causa della
trasmissione nel vetro. Con EDIP 2003 diventa più
impattante la produzione del telaio. - Con IPCC il danno vale 996,04677 kg CO2 eq. Il
processo che produce il danno massimo è quello
del fabbisogno invernale dovuto al vetro e alla
trasmissione del calore.
22LCA IL PROCESSO DIVISO PER FASI (RISULTATI)
- Dallanalisi dei risultati si nota che
- Con tutti i Metodi il danno massimo è quello
dovuto alla fase di uso. Con EDIP 2003 il danno
della fase di produzione si avvicina, però, a
quella di uso a causa del peso minore dato dal
Metodo modificato alla valutazione di risorse e
combustibili fossili. La fase di produzione
produce un danno la cui percentuale varia da un
minimo di 8.9 con IPCC 100a 2007 ad un massimo
del 42.24 con EDIP 2003.
23LCA ANALISI DI SENSIBILITÀ (1) CONFRONTO SU
QUANTITÀ DI VETRO DA RIFIUTI (0-50) NELLA
PRODUZIONE DEL VETRO
Confronto eseguito con Impact 2002. Lelemento a
sinistra rappresenta il campione 6-A in cui il
vetro è prodotto con il 50 in peso di macinato
di vetro, mentre lelemento a destra è il
campione 6-A realizzato con vetri prodotti da
materie prime vergini. Il danno ambientale vale
rispettivamente 0,25771 Pt contro 0,25795 Pt.
24LCA ANALISI DI SENSIBILITÀ (2) IL TIPO DI GAS DI
RIEMPIMENTO (ARIA, ARGON O VUOTO)
Confronto eseguito con Impact 2002. Lelemento a
sinistra rappresenta il danno ambientale prodotto
dal campione 5-A (vetrocamera doppio in cui il
gas basso emissivo è aria), lelemento al centro
rappresenta il danno ambientale prodotto dal
campione 6-A (vetrocamera doppio in cui il gas
basso emissivo è argon), lelemento a destra
rappresenta il danno ambientale prodotto dal
campione 12 vetro evacuato (vetrocamera doppio in
cui la camera interna è posta a bassa pressione).
Il danno ambientale vale rispettivamente 0,27469
Pt, 0,25795 Pt, 0,24686 Pt.
25LCA ANALISI DI SENSIBILITÀ (3) IL MATERIALE CHE
COSTITUISCE IL PROFILO DISTANZIATORE (AL,
POLIPROPILENE O POLIISOBUTILENE)
Confronto eseguito con Impact 2002. Lelemento a
sinistra rappresenta il danno ambientale prodotto
dal campione 6-A (vetrocamera doppio il cui
profilo distanziatore è realizzato in alluminio),
lelemento al centro rappresenta il danno
ambientale prodotto dal campione 6-B (vetrocamera
doppio il cui profilo distanziatore è realizzato
in polimero acciaio), lelemento a destra
rappresenta il danno ambientale prodotto dal
campione 11 distanziatore trmoplastico
(vetrocamera doppio il cui profilo distanziatore
è realizzato in materiale polimerico). Il danno
ambientale vale rispettivamente 0, 25799 Pt,
0,2494 Pt, 0,2469 Pt.
26LCA ANALISI DI SENSIBILITÀ (4) IL MATERIALE DEL
DEPOSITO (TIN-AG-TIN, IN2O3 E TIO2)
Confronto eseguito con Impact 2002. Il primo
vetrocamera presenta un deposito basso emissivo
hard-coat (realizzato con Triossido di Indio), il
secondo un deposito a controllo solare hard-coat
(realizzato con dissido di Titanio), il terzo
presenta un deposito basso emissivo soft-coat
(realizzato con due strati di Nitruro di Titanio
tra cui è stato interposto uno strato di Argento)
e il quarto un deposito a controllo solare
soft-coat (realizzato con dissido di Titanio). Il
danno ambientale vale rispettivamente 0,3794 Pt,
0,47815 Pt, 0,2469 Pt, 0,32843 Pt.
27LCA ANALISI DI SENSIBILITÀ (5) IL NUMERO DI VETRI
(VETRO SINGOLO, DOPPIO, TRIPLO)
Confronto eseguito con Impact 2002. Confronto
tra gli impatti prodotti dai cicli di vita di un
serramento con vetro singolo, con vetro doppio e
con vetro triplo. Il danno ambientale vale
rispettivamente 0,50246 Pt, 0,34439 Pt, 0,29231
Pt.
28LCA ANALISI DI SENSIBILITÀ (6) IL MATERIALE
POLIMERICO INTERPOSTO CHE SOSTITUISCE IL VETRO DI
MEZZO
Confronto eseguito con Impact 2002. Confronto
tra un serramento con triplo vetrocamera basso
emissivo (due camere daria) ed un serramento con
vetrocamera composto da due vetri piani
allinterno dei quali viene interposto un sottile
foglio realizzato in materiale polimerico, che
quindi va a formare due camere daria con i due
vetri di cui prima. Il danno ambientale vale
rispettivamente 0,50246 Pt, 0,23145 Pt, 0,20852
Pt.
29LCAANALISI DI SENSIBILITÀ (7)ANALISI SCENARI
FINE VITA
- Sono stati analizzati quattro possibili scenari
di fine vita - Lo scenari correntemente realizzato, nessun
genere di riciclaggio (difficoltà separazione
componenti), nessun genere di rigenerazione - Riciclaggio di alcune delle componenti, nessun
genere di rigenerazione - Riciclaggio di alcune delle componenti,
rigenerazione del vetrocamera senza rigenerazione
dei setacci molecolari - Riciclaggio di alcune delle componenti,
rigenerazione completa del vetrocamera (fine vita
più virtuoso)
30LCA ANALISI DI SENSIBILITÀ (8) OPERAZIONE DA
EFFETTUARE SUL VETRO DOPO 15 ANNI (SOSTITUZIONE O
RIGENERAZIONE)
Confronto eseguito con Impact 2002. Confronto tra
lo stesso serramento con vetrocamera, sottoposto
però a diverse operazioni allo scadere dei 15
anni di vita. Il vetrocamera del primo serramento
viene infatti rigenerato, mentre il secondo no.
Il danno ambientale vale rispettivamente 0,25795
Pt, 0,23145 Pt, 0,2661 Pt.
31LCA ANALISI DI SENSIBILITÀ (9) OPERAZIONE DA
EFFETTUARE SUL SERRAMENTO AL FINE VITA CIOÈ A 30
ANNI (RICICLO O SMALTIMENTO IN DISCARICA)
Confronto eseguito con Impact 2002. confronto tra
lo stesso serramento con vetrocamera, sottoposto
però a diverse operazioni allo scadere dei 30
anni di vita. Per il primo vetrocamera viene
effettuato il riciclo così come proposto dalla
banca dati EcoInvent, per il secondo viene
effettuato un riciclo in cui viene considerato
come fonte di impatto ambientale solo la raccolta
(allocando limpatto relativo alla produzione del
vetro riciclato al ciclo di vita del nuovo
vetro), nel terzo caso si valuta invece la
dismissione in discarica con I relativi
trasporti. Il danno ambientale vale
rispettivamente 0,25795 Pt, 0,25347 Pt, 0,25382
Pt.
32LCA ANALISI DI SENSIBILITÀ (10) CONFRONTO CON
IMPACT 2002 DEI PROCESSI A PARITÀ DI VARIABILE.
Confronto eseguito con Impact 2002. Lelemento
che produce limpatto ambientale più rilevante è
il campione 1 (vetro singolo) con 0.503375 Pti
mentre limpatto minimo è generato da campione 13
(Heat Mirror) con 0.203184 Pti.
33LCA ANALISI DEI COSTI INTERNI E DEI COSTI ESTERNI
Metodo Human Health Ecosystem production capacity Abiotic stock resource / Resources Biodiversity / Ecosystem Quality Totale
EPS ELU 129.39 58.204 416.39 1.7013 605.69
Eco-indicator 99 13.623 - 27.154 0.26448 41.04148
Costi interni 255.7
- Dallanalisi dei risultati si nota che
- i due metodi generano due valori di costo che
differiscono di un fattore 15 - Il costo interno è il 42.22 del costo esterno
calcolato con EPS
34LCA ESECUZIONE DELLA VALUTAZIONE DELLIMPATTO
AMBIENTALE CON METODI MODIFICATI
- A tutti i Metodi considerati sopra, tranne IPCC,
sono state apportate modifiche e aggiornamenti da
parte degli autori stessi (aggiornamento 2011).
Risultato esecuzione della valuazione - Dal confronto con il risultato ottenuto con la
precedente versione di Eco-Indicator si nota che
il danno totale aumenta (da 0.25885 Pt a
0,29232306Pt) ma la percentuale tra le diverse
fasi cambia di poco. - Dal confronto con il risultato ottenuto con la
precedente versione di Impact si nota che il
danno totale risulta pressoché uguale (passa da
0.25795 Pt a 0.26533 Pt), la percentuale tra le
diverse fasi è costante. - Dal confronto con il risultato ottenuto con la
precedente versione di EPS si nota che il danno
totale risulta simile (diminuisce da 553.31 Pt a
608.9 Pt), la percentuale tra le diverse fasi è
costante. - Dal confronto con il risultato ottenuto con la
precedente versione di EDIP si nota che il danno
totale aumenta da 5,7492 Pt a 9.9692 Pt, La fase
di produzione diventa il 69.54 a scapito di
quella di uso. Il Global warming rimane costante.
Laumento del danno totale è dovuto soprattutto a
Resources a causa del cambiamento di alcuni
coefficienti della normalizzazione e della
valutazione.
35LCA ESECUZIONE DELLA VALUTAZIONE DELLIMPATTO
AMBIENTALE CON METODI MODIFICATI
- Si vuole tenere conto del fatto che il legno non
può essere considerato come una risorsa
inesauribile. In realtà nel periodo del suo ciclo
produttivo il legno deve essere considerato
esauribile sono necessari almeno 30 anni perché
il legno si riproduca a meno che non si aumentino
le foreste certificate (riducendo quelle vergini)
e non si consideri anche il legno che si ottiene
dalla potatura dei boschi naturali. Il consumo di
legno è stimato essere di 0.6 m3/anno pers. - Lindicatore Wood
- E stato modificato il Metodo IMPACT (IMPACT
2002260611 wood (20 anni) 230711) introducendo
nella caratterizzazione la categoria di impatto
Wood con tutte le substances che contengono Wood
esclusi i legni particolari (con fattore 1). Nel
damage assessment si è introdotta la categoria di
danno Wood (con fattore 1). Nella normalizzazione
si è usato il fattore (1/0.6)1.6667, Nella
valutazione il fattore è 1/300.0333 per tenere
conto che lesaurimento del legno dura 30 anni se
ottenuto da foreste certificate. - Ricercaforestale (Il consumo e la produzione del
legno)
36LCA IL FOGLIO DI CALCOLO
A partire dai risultati del calcolo del campione
6-A si è voluto impostare un foglio di calcolo
che consenta di ottenere con buona
approssimazione la valutazione dellimpatto
ambientale di una diversa tipologia di superficie
vetrata.
- Le variabili del sistema sono (Input)
- Area del vetro
- Area del telaio
- Area del serramento
- Perimetro del vetro
- Trasmittanza del vetro
- Trasmittanza del telaio
- Fattore solare
- Coefficiente di permeabilità dellinfisso
- Tempo di vita del serramento
- Le risultati de foglio sono (Output)
- Human Health
- Ecosystem Quality
- Climate change
- Resources
- Radioactive waste
- Danno totale
- Costo esterno
37CONCLUSIONI GENERALI (1)
- Dallo studio effettuato si possono trarre le
seguenti conclusioni generali - La metodologia del taglio meccanico risulta
funzionale allo smontaggio dei manufatti. - Il controllo di qualità dei vetri con deposito
consta nella ricerca di punti bianche più grandi
di 0,2mm - I processi rappresentativi dei campioni studiati
sono stati costruiti usando lo strumento dei
parametri previsto da SimaPro. I parametri
costituiscono gli input del sistema di cui
interessa la variabilità. - Con tutti i Metodi il danno massimo è dovuto
allesaurimento delle risorse. - Con tutti i Metodi ad esclusione di EDIP 2003 il
processo che produce il danno massimo è lenergia
dovuta al fabbisogno invernale a causa della
trasmissione nel vetro. Con EDIP 2003 diventa più
impattante la produzione del telaio. - Con tutti i Metodi il danno massimo è quello
dovuto alla fase di uso. Con EDIP 2003 il danno
della fase di produzione si avvicina a quella di
uso a causa del peso minore dato dal Metodo
modificato alla valutazione di risorse e
combustibili fossili. La fase di produzione
produce un danno la cui percentuale varia da un
minimo di 8.9 con IPCC 100a 2007 ad un massimo
del 42.24 con EDIP 2003. - Elementi prestazionalmente più validi si rivelano
in generale meno impattanti rispetto a elementi a
prestazioni più contenute. - Lelemento che produce limpatto ambientale più
rilevante è il campione 1 (vetro singolo) con
0.503375 Pti mentre limpatto minimo è generato
da campione 13 (Heat Mirror) con 0.203184 Pti. - il vetro vergine produce un danno maggiore
dell11,82 di quello prodotto da vetro riciclato
al 50 (rapporto calcolato sul solo vetro e non
sullintero serramento). - Tra i diversi tipi di riempimento quello che
produce il danno minimo è aria a bassa densità
(vetro evacuato).
38LCA CONCLUSIONI GENERALI (2)
- I depositi a controllo solare quelli (entrambi
costituiti da TiO2 con diverso spessore)
producono lo stesso impatto ambientale. Il
deposito basso emissivo soft ottenuto con
TiN-Ag-TiN produce un danno leggermente superiore
a quello dei due depositi precedentemente
considerati. Il deposito basso emissivo hard
ottenuto con In2O3 produce un danno superiore a
quello dei tre depositi precedentemente
considerati. - La minore trasmittanza ottenuta aumentando il
numero di vetri diminuisce il consumo energetico
dovuto alla trasmissione del calore. - La separazione in materiale polimerico riduce il
consumo di energia termica durante la fase duso.
Ciò è dovuto al fatto che migliora la resistenza
alla trasmissione del calore e diminuisce il
fattore solare. - La rigenerazione produce un impatto minore del
3,06 di quello della sostituzione (rapporto
calcolato sul solo vetro e non sullintero
serramento). - Il danno del riciclo è minore del 23.74 del
danno della discarica (rapporto calcolato sul
solo vetro e non sullintero serramento). - Lintroduzione dellindicatore Wood nel Metodo
IMPACT per tenere conto del legame che la
rinnovabilità del legno ha con il tempo, aumenta
il danno dovuto al legno massello e riduce il
vantaggio rispetto al legno riciclato.
39LCA CONCLUSIONI GENERALI (3)
- La modifica ai Metodi fatta durante lo
svolgimento del presente lavoro e che in pratica
tende ad uniformare il criterio di IPCC 2007
usato per calcolare il Global warming, non
produce sostanziali cambiamenti nei risultati
ottenuti. Anche lintroduzione della categoria di
impatto Wood, produce un danno piccolo. Invece il
cambiamento dei coefficienti di normalizzazione
di Eco-indicator 99 proposto dagli autori del
Metodo, lintroduzione dei nuovi materiali in
EDIP con un unico fattore di valutazione che
preveda la riduzione del 5 dei consumi,
producono un aumento di danno sensibile. - Il foglio di calcolo permette di calcolare, con
buona approssimazione, il danno rappresentato da
7 indicatori ambientali al variare di alcune
variabili scelte in base a relazioni semplici tra
lunità funzionale del processo principale e
lUnità Funzionale dei sottoprocessi che lo
compongono. - I due metodi per il calcolo dei costi esterni
generano due valori di costo esterno che
differiscono di un fattore 15 - Il costo interno è il 42.22 del costo esterno
calcolato con EPS.
40GRAZIE PER LATTENZIONE