Life Cycle Assessment : Il ciclo di vita di un prodotto e il suo impatto ambientale

La sostenibilità è diventata una questione di fondamentale importanza per quanto riguarda le azioni che svolgiamo nella vita di tutti i giorni. Il cambiamento climatico è una delle maggiori preoccupazioni del genere umano e, valutando le cause che portano ad esso, si possono trovare metodi innovativi per rendere migliori i processi legati alle nostre attività quotidiane e mitigare gli effetti del riscaldamento terrestre.

Il Life Cycle Assessment (LCA), in italiano Ciclo di Vita del prodotto, può essere utilizzato per analizzare i potenziali impatti ambientali di qualsiasi processo, prodotto, sistema o servizio. Ad esempio, l’integrazione delle energie rinnovabili nella rete nazionale (sia di trasmissione che di distribuzione), ha fatto sorgere diverse domande sulla sostenibilità degli impianti solari ed eolici.  Lo sviluppo di un LCA in questo contesto è necessario per analizzare gli impatti ambientali delle nuove tecnologie, oltre che a permettere di aumentare l’integrazione delle energie rinnovabili nel mix energetico mondiale.

Se si aumenta la penetrazione delle energie rinnovabili nella rete, allo stesso tempo servono metodi di stoccaggio per l’elettricità che non viene immediatamente utilizzata e che può essere distribuita quando i parchi eolici o solari non sono in funzionamento. È quindi imprescindibile valutare gli impatti che avrebbe l’installazione di grandi batterie per immagazzinare l’elettricità e confrontarli con possibilità alternative.

Questo articolo spiega e fornisce dettagli sulla metodologia seguita a livello europeo, secondo riferimenti standardizzati come le ISO 14040 e 14044 per valutare i potenziali impatti ambientali di prodotti o servizi.

Definizione di ciclo di vita di un prodotto

LCA, o Life Cycle Assessment, è uno strumento che consente di valutare i potenziali impatti ambientali di un prodotto durante la sua intera vita, a partire da una serie di input e output relativi al prodotto stesso. L’Organizzazione Internazionale di Standardizzazione (ISO) ha specificato negli anni passati gli standard ISO 14040 e ISO 14044, i quali forniscono un quadro piuttosto complesso su come eseguire le varie operazioni relative allo sviluppo di un LCA.

Esistono molte applicazioni possibili per un LCA:

• Confronto di beni e servizi specifici;
• Monitoraggio degli impatti ambientali di un prodotto e persino di un intero settore industriale;
• Ecologizzazione della catena di approvvigionamento.

Inoltre, è molto utile come informazione per la politica: può aiutare le istituzioni pubbliche e le industrie, consentendo loro di scegliere il progetto giusto per sviluppare una nuova infrastruttura, rispettando l’ambiente. Dal momento che le aziende affrontano ogni giorno sfide relative al proprio rapporto con i clienti finali, l’LCA emerge come uno strumento privilegiato che funziona da riferimento per ottenere l’approvazione della società e di potenziali acquirenti.

Ad esempio, i millennial, i ragazzi nati dopo il 2000, costituiscono un segmento di mercato più orientato alla sostenibilità e al rispetto dell’ambiente in confronto alle generazioni precedenti ed è di fondamentale importanza includere i più giovani nel mondo decisionale.

I fondi di investimento di grandi dimensioni si concentrano sempre più su società che sono responsabili in materia di società e di natura. I media prestano un’attenzione precisa a possibili violazioni di una corretta condotta per il benessere delle persone e alle minacce ambientali. La maggior parte dei partner aziendali promuove una responsabilità sociale in relazione alla sostenibilità.

La domanda principale a cui bisogna dare una risposta è se tali dichiarazioni di responsabilità sociale siano autentiche (l’azienda che dice di produrre olio a km 0, lo fa davvero?).

LCA è uno strumento efficace anche perché  in grado di eseguire un’analisi multi-mediale (su aria, acqua, rifiuti, esaurimento delle risorse, ecc.)  e allo stesso tempo, i risultati coprono svariati indicatori ambientali (Potenziale di riscaldamento globale, Potenziale di esaurimento abiotico, Potenziale di acidificazione, ecc.).

L’LCA è considerato un processo iterativo. Il primo ciclo di iterazione è chiamato screening. Tramite lo screening si definiscono i vari step facenti parte del ciclo del prodotto, il modello di calcolo e la raccolta dei dati. Solitamente, i dati che vengono considerati sono disponibili in database opportunamente definiti o si trovano in letteratura. Preferibilmente i dati dovrebbero essere raccolti direttamente sul campo, ma questo non è molto spesso possibile.

Gli step da seguire

La struttura raccomandata per eseguire un’analisi del ciclo di vita è composta da quattro passaggi fondamentali:

• Definizione dell’obiettivo e dell’ambito dello studio;
• Inventario del ciclo di vita;
• Valutazione dell’impatto del ciclo di vita e interpretazione dei risultati.

Come già detto, essendo un processo iterativo, i passaggi possono essere rieseguiti più volte, a causa di diversi motivi (cambiamento dei dati, obiettivo e durata dello studio, ecc.).

Obiettivo e ambito dello studio

Il primo passo di un LCA è definire gli obiettivi che si vogliono perseguire. Questi devono essere coerenti con il prodotto/progetto e devono essere chiaramente definiti. Per definire l’obiettivo di un LCA, è necessario prendere in considerazione diversi aspetti:

• L’applicazione prevista: marketing, miglioramento del prodotto, sviluppo del prodotto, valutazione del prodotto, pianificazione strategica, ecc;
• Scopo dello studio: lo studio è stato realizzato per un’analisi interna o per essere pubblicato? Obiettivi diversi richiedono diversi tipi di scrittura, più o meno tecnici e completi;
• Destinatari: chi utilizzerà i risultati LCA? Può essere un partner esterno del progetto, la pubblica amministrazione, gli ingegneri, i clienti, ecc;
• Analisi comparativa: se l’LCA confronta due alternative diverse, questo dovrebbe essere definito all’inizio dello studio.

Campo d’applicazione

Lo scopo dello studio chiarisce qual è il sistema che verrà analizzato. In questa fase, le ipotesi considerate e la metodologia del processo devono essere definite con precisione. È una priorità in questa fase, far sì che il lettore abbia una chiara comprensione su quali siano i punti rilevanti dello studio:

• Funzione del prodotto: fa riferimento a una descrizione di base su come funziona il prodotto/sistema;
• Unità funzionale: è una delle definizioni più importanti poiché i risultati si basano su questa unità. L’unità è correlata al prodotto o sistema da analizzare e deve fornire una buona descrizione qualitativa e quantitativa del processo. Non è sempre facile valutarla correttamente, perché spesso le funzioni e le prestazioni del prodotto non possono essere facilmente descritte o isolate l’una dall’altra. Il confronto tra diversi sistemi è fatto sulla base di questa unità equivalente (cosa inquina di più? Un kWh prodotto grazie all’uso del carbone o un kWh prodotto tramite una centrale a fissione nucleare?);
• Flusso di riferimento: il flusso di riferimento è la misura delle quantità di materiali e di componenti del prodotto necessari durante tutto il ciclo di vita dello stesso;
• Descrizione del sistema: la descrizione del sistema studiato consente al lettore di comprendere meglio le specifiche del prodotto/servizio analizzato;
• Confini del sistema: Per non lasciare che l’analisi sia troppo ampia o troppo poco specifica, chi effettua un LCA dovrebbe stabilire dei limiti per semplificare il suo studio. Ci sono diverse opzioni per impostare i limiti del sistema: la più completa viene detta Cradle to Grave; meno dettagliata è la Cradle to Gate che prende in considerazione solamente gli step antecedenti l’utilizzo del prodotto. Il Gate to Grave include i processi che si svolgono tra l’uscita del prodotto della fabbrica fino al suo smaltimento o riciclo; il Gate to Gate inizia con l’estrazione dei materiali necessari e si conclude prima che il prodotto finale venga assemblato;
• Procedure di allocazione: ad esempio, nei processi dove vengono fabbricati sottoprodotti diversi, è necessario suddividere gli input e gli output del sistema per allocare le quantità relative a ciascun sottoprodotto (materiale, energia, rifiuti). Trovare il fattore di allocazione adatto allo scopo può essere a volte problematico e un’errore può portare un impatto significativo sui risultati dell’LCA. Pertanto, secondo le raccomandazioni ISO 14040 e ISO 14044, la procedura di allocazione deve essere evitata quando possibile.
• Categorie di impatto ambientale e metodi di valutazione:  la metodologia include in genere diversi impatti ambientali come ad esempio, il Global Warming Potential (GWP). Le categorie di impatto ambientale includono fattori di caratterizzazione specifici per le emissioni, in modo da esprimere il potenziale impatto ambientale (ad esempio per quanto riguarda l’atmosfera: GWP, riduzione dell’ozono, formazione di smog; idrosfera: eutrofizzazione, acidificazione; biosfera: uso del suolo, deforestazione).
• Requisiti dei dati: è necessario valutare la qualità dei dati per le analisi da svolgersi. Tutti i requisiti relativi ai dati devono essere adeguatamente documentati. Quanto più dettagliati sono i dati, tanto più rilevante è l’LCA.

Inventario dei dati

L’obiettivo principale di questa fase è compilare un inventario degli input di energia e materiali e degli output ambientali durante l’intero ciclo di vita. La raccolta dei dati sta alla base della creazione dell’inventario ed è una delle fasi che richiede più lavoro e tempo. Inoltre, richiede una conoscenza dettagliata dei processi che fanno parte del sistema analizzato.

Gli standard ISO 14040 e 14044, suggeriscono alcuni criteri per la raccolta dei dati al fine di eseguire un LCA consistente:

• Qualità dei dati: i dati devono essere in grado di soddisfare i requisiti primari dell’analisi;
• Acquisizione dati: i dati vengono direttamente misurati sul campo, calcolati a posteriori o sono una stima di processi simili?
• Riferimento temporale: quando sono stati ottenuti i dati e fino a quando si suppone che questi siano validi?
• Riferimento geografico: da dove sono stati ottenuti i dati (paese o regione)?
• Definizione della tecnologia: è una tecnologia singola o un mix di prodotti diversi?
• Incertezza delle informazioni: definizione di ipotesi e limiti del modello;
• Life Cycle Impact Assessment (LCIA)

Le emissioni, le materie prime utilizzate e la domanda di energia necessaria durante i processi vengono successivamente tradotte nei relativi indicatori d’impatto ambientale, tramite tre diversi passaggi: selezione delle categorie d’impatto, classificazione e caratterizzazione.

Le categorie di impatto più comuni includono riscaldamento globale, acidificazione, eutrofizzazione, deplezione di ozono stratosferico, creazione di smog, tossicità, esaurimento delle risorse, esaurimento delle risorse idriche, uso e trasformazione del territorio, domanda di energia primaria, particolato atmosferico e radiazioni ionizzanti.

Conoscendo il sistema analizzato, è possibile decidere le corrette categorie di impatto ambientale. Ad esempio il Global Warming Potential (GWP) misura il riscaldamento globale in termini di forzatura radiativa di un’unità di massa [kg CO2-eq]).

Il modello di caratterizzazione serve a calcolare gli impatti ambientali descrivendo la relazione tra i risultati dell’inventario e gli indicatori relativi. I modelli più usati sono denominati CML, TRACI e ReCiPe. Il più completo, il CML,  è un metodo per l’LCA sviluppato dall’Istituto di scienze ambientali dell’Università di Leida.

Ha lo scopo di offrire le migliori pratiche atte a calcolare gli indicatori ambientali e di rendere operativa la serie di standard ISO 14040 e ISO 14044. Utilizza i modelli europei di valutazione dell’impatto ambientale ed il suo primo modello è stato rilasciato nel 1996. Nel 2001, gli sviluppatori hanno optato per un sostanziale aggiornamento metodologico e da allora, si hanno continui aggiornamenti relativi a diverse sostanze e materiali.

Interpretazione dei risultati

Questo step è l’ultimo ed anche il più interessante dell’intero ciclo di vita. L’interpretazione dei risultati è necessaria per valutare l’effettivo impatto ambientale del prodotto o del progetto che è stato studiato. Successivamente, i risultati possono essere confrontati con la letteratura esistente, per osservare se sono allineati con l’obiettivo e la portata del progetto.

In questa fase è possibile capire se sono stati presi in considerazione i dati e le ipotesi corrette, comprendendo quali sono i punti deboli e i limiti dell’analisi e, nel caso, ripetere alcune procedure.

Pertanto, l’interpretazione dell’LCA dovrebbe sempre includere:

• Identificazione dei risultati significativi sulla base di output della valutazione del ciclo di vita;
• Una valutazione finale del sistema che dovrebbe considerare tutti i punti principali presenti nel processo;
• Conclusioni, limiti e raccomandazioni.

Inoltre, per garantire che l’LCA sia stata sviluppato in modo valido, la ISO 14044 suggerisce di utilizzare tre ulteriori passaggi per stimare la qualità del report:

• Controllo di completezza: assicura che tutte le informazioni e i dati rilevanti necessari per l’interpretazione finale siano disponibili e completi;
• Analisi di sensibilità: valuta l’accuratezza dei risultati, valutando la loro dipendenza dalle incertezze nei dati del modello;
• Controllo di coerenza: conclude se le ipotesi, i dati e la metodologia utilizzati sono coerenti con l’obiettivo e l’ambito del progetto.

Al fine di effettuare la valutazione del ciclo di vita in modo efficiente, è necessario utilizzare database e software adeguati. Gli strumenti per l’LCA consentono all’utente di sviluppare un modello per un prodotto o un sistema specifico. In genere dispongono anche di una libreria di dati relativi ai processi più vari. L’utente deve solo raccogliere tutti gli input (relativi all’energia, alla massa, ecc.) e gli output (energia, massa, emissioni, rifiuti) e successivamente il software valuta i potenziali impatti ambientali.

Ad esempio, GaBi è un software sviluppato dalla società tedesca PE International, thinkstep. Questo software contiene un’architettura modulare e parametrizzata. Ad ogni modo, l’utente può anche aggiungere tipi di dati esterni come i costi e/o le informazioni sugli impatti sociali.

Se siete curiosi di vedere i risultati di alcune analisi del ciclo di vita di un prodotto, vi consiglio di visitare la pagina web dell’azienda Tetrapak, che ha analizzato gli impatti ambientali delle sue confezioni e dei suoi packaging, e poi confrontare i risultati con un’azienda produttrice di imballaggi in plastica: resterete sorpresi da quanto sia più environmentally-friendly comprare una spremuta d’arancia in un contenitore di carta piuttosto che in uno di plastica!