Impact of design options in zero energy building conception: the case of large buildings in Portugal

The new recast of Directive 2010/31/EU in order to implement the new concept NZEB in new buildings, is to be fully respected by all Member States, and is revealed as important measure to promote the reduction of energy consumption of buildings and encouraging the use of renewable energy. In this study, it was tested the applicability of the nearly zero energy building concept to a big size office building and its impact after a 50-years life cycle span.

Application of the EcoBlock method to eco-design - electric hand dryers versus paper towels

Sustainable Construction, Materials and Practice, p. 426-432

Sustentabilidade na construção metálica

O desenvolvimento sustentável é um dos grandes desafios dos nossos tempos com inúmeras consequências em várias áreas da nossa sociedade. É uma questão abrangente e essencial para a sobrevivência do modo de vida tal como o conhecemos actualmente. A construção sustentável tem um papel muito importante no desenvolvimento, não só ao nível económico mas também social e cultural. Embora não contemple a energia incorporada, a avaliação do ciclo de vida (ACV), no sector da construção, é um dos métodos mais comuns para avaliar o nível de sustentabilidade. Este trabalho visa os metais como uma das mais promissoras e actuais respostas do sector da construção às crescentes preocupações em relação ao desenvolvimento sustentável. O ferro e derivados são normalmente a base das construções metálicas, residindo no seu potencial de reutilização e reciclagem um dos seus principais factores de sustentabilidade. As estruturas metálicas apresentam características especificas que se coadunam com os requisitos da construção sustentável e que tornam este tipo de construção extremamente versátil e interessante. Neste trabalho, é efectuada uma abordagem sobre a construção metálica ao longo de três partes. A primeira parte é constituída por uma introdução histórica ao ferro e seus derivados enunciando exemplos de construções até aos nossos dias, e pela classificação dos vários tipos de metais e ligas metálicas. Na segunda parte, é abordado o conceito de sustentável e o seu enquadramento no sector da construção, e é feita uma introdução à metodologia de avaliação de ciclo de vida. Na terceira parte, é abordado um exemplo prático de uma estrutura metálica em que são elaboradas e comparadas três soluções. Na origem da diversidade dos elementos comparativos estão o tipo de aço, a origem da energia utilizada no seu fabrico e o tipo de solução técnica adoptada. O objectivo deste trabalho é compreender as repercussões do conceito de sustentabilidade no sector da construção, e desenvolver um método simplificado de avaliação dos impactos ambientais e económicos de soluções metálicas.

Impacto das opções de conceção em edifícios zero energy o caso dos grandes edifícios de serviços

Atualmente, o parque edificado é responsável pelo consumo de 40% da energia total consumida em toda a União Europeia. As previsões apontam para o crescimento do sector da construção civil, nomeadamente a construção de edifícios, o que permite perspetivar um aumento do consumo de energia nesta área. Medidas importantes, como o lançamento da Diretiva 2010/31/EU do Parlamento Europeu e do Conselho de 19 de Maio de 2010 relativa ao desempenho energético dos edifícios, abrem caminho para a diminuição das necessidades energéticas e emissões de gases de efeito de estufa. Nela são apontados objetivos para aumentar a eficiência energética do parque edificado, tendo como objetivo que a partir de 2020 todos os novos edifícios sejam energeticamente eficientes e de balanço energético quase zero, com principal destaque para a compensação usando produção energética própria proveniente de fontes renováveis. Este novo requisito, denominado nearly zero energy building, apresenta-se como um novo incentivo no caminho para a sustentabilidade energética. As técnicas e tecnologias usadas na conceção dos edifícios terão um impacto positivo na análise de ciclo de vida, nomeadamente na minimização do impacto ambiental e na racionalização do consumo energético. Desta forma, pretendeu-se analisar a aplicabilidade do conceito nearly zero energy building a um grande edifício de serviços e o seu impacto em termos de ciclo de vida a 50 anos. Partindo da análise de alguns estudos sobre o consumo energético e sobre edifícios de balanço energético quase nulo já construídos em Portugal, desenvolveu-se uma análise de ciclo de vida para o caso de um edifício de serviços, da qual resultou um conjunto de propostas de otimização da sua eficiência energética e de captação de energias renováveis. As medidas apresentadas foram avaliadas com o auxílio de diferentes aplicações como DIALux, IES VE e o PVsyst, com o objetivo de verificar o seu impacto através da comparação com estado inicial de consumo energético do edifício. Nas condições iniciais, o resultado da análise de ciclo de vida do edifício a 50 anos no que respeita ao consumo energético e respetivas emissões de CO2 na fase de operação foi de 6 MWh/m2 e 1,62 t/m2, respetivamente. Com aplicação de medidas propostas de otimização, o consumo e as respetivas emissões de CO2 foram reduzidas para 5,2 MWh/m2 e 1,37 t/m2 respetivamente. Embora se tenha conseguido reduzir ao consumo com as medidas propostas de otimização de energia, chegou-se à conclusão que o sistema fotovoltaico dimensionado para fornecer energia ao edifício não consegue satisfazer as necessidades energéticas do edifício no final dos 50 anos.

Análise do ciclo de vida da produção do butanol

Este trabalho teve como objetivo avaliar e comparar os impactes ambientais da produção do butanol considerando três processos produtivos: um que usa fontes fósseis e dois que usam fontes renováveis, nomeadamente palha de trigo e milho. Para o primeiro caso considerouse o processo oxo e os restantes usaram o processo de produção ABE (acetona, butanol e etanol). Na primeira etapa estudaram-se e descreveram-se os diferentes processos referidos. A análise do ciclo de vida foi depois aplicada efetuando as quatro fases nomeadamente definição do âmbito e objetivo, inventário, avaliação de impactes e interpretação dos resultados obtidos. O inventário foi efetuado tendo em conta a bibliografia existente sobre estes processos e com o auxílio da base de dados Ecoinvent Versão3 Database™. Na avaliação de impactes utilizou-se o método Impact 2002 + (Endpoint). Concluiu-se que a produção do butanol pelo processo ABE utilizando o milho é a que apresenta maior impacte ambiental e a que produção do butanol pelo processo ABE usando a palha de trigo é a que apresenta um menor impacte ambiental, quando o processo de alocação foi efetuado tendo em conta as massas de todos os produtos produzidos em cada processo. Foi efetuada uma análise de sensibilidade para a produção de butanol usando palha de trigo e milho relativa aos dados de menor qualidade. No processo da palha de trigo fez-se variar a quantidade de material enviado para a digestão anaeróbia e a quantidade de efluente produzida. No processo relativo ao milho apenas se fez variar a quantidade de efluente produzida. As variações tiveram um efeito pouco significativo (<1,3%) no impacte global. Por fim, efetuou-se o cálculo dos impactes considerando uma alocação económica que foi executada tendo em conta os preços de venda para o ano 2013 na Europa, para os produtos produzidos pelos diferentes processos. Considerando o valor económico verificou-se um aumento do peso relativo ao butanol, o que fez aumentar significativamente o impacte ambiental. Isto deve-se em grande parte ao baixo valor económico dos gases formados nos processos de fermentação. Se na alocação por massa for retirada a massa destes gases os resultados obtidos são similares nos dois tipos de alocação.

Sustentabilidade dos produtos de construção - aplicação da análise do ciclo de vida a um perfil de alumínio

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Civil, Perfil de Construçã

Avaliação do ciclo de vida do sistema de produção soja-girassol no cerrado Brasileiro.

RESUMO: O girassol é uma importante cultura na região de Parecis, no Cerrado brasileiro. Em 2014, a região respondeu pela produção de 232.700 t de grãos, 45% da produção nacional. A produção de girassol provém principalmente de um sistema que tem a soja como cultura principal. A associação entre soja e girassol pode reduzir impactos ambientais devido ao uso compartilhado de recursos. Este estudo desenvolveu uma Avaliação de Ciclo de Vida (ACV) ?do berço ao túmulo? do sistema de produção soja-girassol usado na região de Parecis e comparou seu perfil ambiental ao das monoculturas de soja e girassol. Impactos relacionados ao uso do solo (emissões da mudança de uso da terra e calagem) por cada cultura foram alocados em função do tempo de ocupação do solo. O sistema soja-girassol teve impactos ambientais menores em todas as categorias de impacto quando comparado à monocultura de soja e girassol, com o mesmo rendimento. Reduções importantes foram observadas em ?Mudança do Clima?, ?Acidificação Terrestre? e ?Formação de Material Particulado?. ABSTRACT: Sunflower is an important crop in Parecis region of the Brazilian Cerrado. In 2014 the region accounted for the production of 232,700 tons of sunflower grain, 45% of national production. Sunflower production comes mostly from a system that has soybean as the main crop. The association of soybean and sunflower can reduce environmental impacts due to shared use of resources. This study performed a ?cradle to gate? Life Cycle Assessment (LCA) of the soybean-sunflower production system used in Parecis region and compared its environmental profile to that of the monoculture of these two crops. Impacts related to the use of soil (land use change emissions and liming) by each crop were evaluated according to time of soil occupation criterion. Soybean-sunflower system had lower environmental impacts on every impact category comparing to soybean and sunflower monoculture with the same yield. Important reduction were observed on ?Climate change?, ?Terrestrial acidification? and ?Particulate matter formation? categories.

Using glass-fibre reinforced polymer composites in the production of sustainable water storage vessels

The present work focuses on the use of the life cycle assessment (LCA) and life cycle costing (LCC)methodologies to evaluate environmental and economic impacts of polymers and polymer composites materials and products. Initially a literature review is performed in order to assess the scope and limitations of existing LCA and LCC studies on these topics. Then, a case study, based on the production of a water storage glass-fibre reinforced polymer (GFRP) composite storage tank, is presented. The storage tank was evaluated via a LCA/LCC integrated model, a novel way of analysing the life cycle (LC) environmental and economic performances of structural products. The overarching conclusion of the review is that the environmental and economic performances of polymers composites in non-mobile applications are seldom assessed and never in a combined integrated way.

Materiais de isolamento térmico de edifícios. Para além da energia operacional

The use of thermal insulation materials for the achievement of energy efficient buildings intended, in most cases, the fulfilment of the required heating and cooling needs of the operational phase. The main goal of this paper is â by using exploratory methodology, namely literature review â identify more sustainable insulating materials and, concomitantly, exposing the paradoxical effect of other insulation materials with high Global Warming Potential (GWP) highlighting the role of the Life Cycle Assessment (LCA), Ecodesign and Environmental Product Declaration (EPD) tools for the framing, comparison and selection of materials. As a main conclusion, it is noticed the lack of environmental information from the producers which, together with acquisition prices that do not internalize Life Cycle Costs (LCC), has led to the use of insulation materials with high carbon footprint and to the "isolation paradox" as well.

Análise do ciclo de vida usando Lourenço modelo: caso da cidade de Damasco (1960-2015)

Dissertação de mestrado Internacional em Ambiente Construído Sustentável

Bases de trabalho para a avaliação do ciclo de vida de vigas em betão armado reforçadas com laminados de CFRP de acordo com as técnicas EBR e NSM

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Civil

Análise de ciclo de vida de empreendimentos Turísticos no PNPG

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Civil

Les symbioses agro-industrielles en Afrique de l'Ouest : évaluation du potentiel d'une nouvelle stratégie pour un développement durable

RésuméCette thèse traite de l'utilisation des concepts de Symbiose Industrielle dans les pays en développement et étudie le potentiel de cette stratégie pour stimuler un développement régional durable dans les zones rurales d'Afrique de l'Ouest. En particulier, lorsqu'une Symbiose Industrielle est instaurée entre une usine et sa population alentour, des outils d'évaluation sont nécessaires pour garantir que le projet permette d'atteindre un réel développement durable. Les outils existants, développés dans les pays industrialisés, ne sont cependant pas complètement adaptés pour l'évaluation de projets dans les pays en développement. En effet, les outils sont porteurs d'hypothèses implicites propres au contexte socio-économique dans lequel ils ont été conçus.L'objectif de cette thèse est de développer un cadre méthodologique pour l'évaluation de la durabilité de projets de Symbiose Industrielle dans les pays en développement.Pour ce faire, je m'appuie sur une étude de cas de la mise en place d'une Symbiose Industrielle au nord du Nigéria, à laquelle j'ai participé en tant qu'observatrice dès 2007. AshakaCem, une usine productrice de ciment du groupe Lafarge, doit faire face à de nombreuses tensions avec la population rurale alentour. L'entreprise a donc décidé d'adopter une nouvelle méthode inspirée des concepts de Symbiose Industrielle. Le projet consiste à remplacer jusqu'à 10% du carburant fossile utilisé pour la cuisson de la matière crue (calcaire et additifs) par de la biomasse produite par les paysans locaux. Pour ne pas compromettre la fragile sécurité alimentaire régionale, des techniques de lutte contre l'érosion et de fertilisation naturelle des sols sont enseignées aux paysans, qui peuvent ainsi utiliser la culture de biomasse pour améliorer leurs cultures vivrières. A travers cette Symbiose Industrielle, l'entreprise poursuit des objectifs sociaux (poser les bases nécessaires à un développement régional), mais également environnementaux (réduire ses émissions de CO2 globales) et économiques (réduire ses coûts énergétiques). Elle s'ancre ainsi dans une perspective de développement durable qui est conditionnelle à la réalisation du projet.A travers l'observation de cette Symbiose et par la connaissance des outils existants je constate qu'une évaluation de la durabilité de projets dans les pays en développement nécessite l'utilisation de critères d'évaluation propres à chaque projet. En effet, dans ce contexte, l'emploi de critères génériques apporte une évaluation trop éloignée des besoins et de la réalité locale. C'est pourquoi, en m'inspirant des outils internationalement reconnus comme l'Analyse du Cycle de Vie ou la Global Reporting Initiative, je définis dans cette thèse un cadre méthodologique qui peut, lui, être identique pour tous les projets. Cette stratégie suit six étapes, qui se réalisent de manière itérative pour permettre une auto¬amélioration de la méthodologie d'évaluation et du projet lui-même. Au cours de ces étapes, les besoins et objectifs en termes sociaux, économiques et environnementaux des différents acteurs sont déterminés, puis regroupés, hiérarchisés et formulés sous forme de critères à évaluer. Des indicateurs quantitatifs ou qualitatifs sont ensuite définis pour chacun de ces critères. Une des spécificités de cette stratégie est de définir une échelle d'évaluation en cinq graduations, identique pour chaque indicateur, témoignant d'un objectif totalement atteint (++) ou pas du tout atteint (--).L'application de ce cadre méthodologique à la Symbiose nigériane a permis de déterminer quatre critères économiques, quatre critères socio-économiques et six critères environnementaux à évaluer. Pour les caractériser, 22 indicateurs ont été définis. L'évaluation de ces indicateurs a permis de montrer que le projet élaboré atteint les objectifs de durabilité fixés pour la majorité des critères. Quatre indicateurs ont un résultat neutre (0), et un cinquième montre qu'un critère n'est pas atteint (--). Ces résultats s'expliquent par le fait que le projet n'en est encore qu'à sa phase pilote et n'a donc pas encore atteint la taille et la diffusion optimales. Un suivi sur plusieurs années permettra de garantir que ces manques seront comblés.Le cadre méthodologique que j'ai développé dans cette thèse est un outil d'évaluation participatif qui pourra être utilisé dans un contexte plus large que celui des pays en développement. Son caractère générique en fait un très bon outil pour la définition de critères et indicateurs de suivi de projet en terme de développement durable.SummaryThis thesis examines the use of industrial symbiosis in developing countries and studies its potential to stimulate sustainable regional development in rural areas across Western Africa. In particular, when industrial symbiosis is instituted between a factory and the surrounding population, evaluation tools are required to ensure the project achieves truly sustainable development. Existing tools developed in industrialized countries are not entirely suited to assessing projects in developing countries. Indeed, the implicit hypotheses behind such tools reflect the socioeconomic context in which they were designed. The goal of this thesis is to develop a methodological framework for evaluating the sustainability of industrial symbiosis projects in developing countries.To accomplish this, I followed a case study about the implementation of industrial symbiosis in northern Nigeria by participating as an observer since 2007. AshakaCem, a cement works of Lafarge group, must confront many issues associated with violence committed by the local rural population. Thus, the company decided to adopt a new approach inspired by the concepts of industrial symbiosis.The project involves replacing up to 10% of the fossil fuel used to heat limestone with biomass produced by local farmers. To avoid jeopardizing the fragile security of regional food supplies, farmers are taught ways to combat erosion and naturally fertilize the soil. They can then use biomass cultivation to improve their subsistence crops. Through this industrial symbiosis, AshakaCem follows social objectives (to lay the necessary foundations for regional development), but also environmental ones (to reduce its overall CO2 emissions) and economical ones (to reduce its energy costs). The company is firmly rooted in a view of sustainable development that is conditional upon the project's execution.By observing this symbiosis and by being familiar with existing tools, I note that assessing the sustainability of projects in developing countries requires using evaluation criteria that are specific to each project. Indeed, using generic criteria results in an assessment that is too far removed from what is needed and from the local reality. Thus, by drawing inspiration from such internationally known tools as Life Cycle Analysis and the Global Reporting Initiative, I define a generic methodological framework for the participative establishment of an evaluation methodology specific to each project.The strategy follows six phases that are fulfilled iteratively so as to improve the evaluation methodology and the project itself as it moves forward. During these phases, the social, economic, and environmental needs and objectives of the stakeholders are identified, grouped, ranked, and expressed as criteria for evaluation. Quantitative or qualitative indicators are then defined for each of these criteria. One of the characteristics of this strategy is to define a five-point evaluation scale, the same for each indicator, to reflect a goal that was completely reached (++) or not reached at all (--).Applying the methodological framework to the Nigerian symbiosis yielded four economic criteria, four socioeconomic criteria, and six environmental criteria to assess. A total of 22 indicators were defined to characterize the criteria. Evaluating these indicators made it possible to show that the project meets the sustainability goals set for the majority of criteria. Four indicators had a neutral result (0); a fifth showed that one criterion had not been met (--). These results can be explained by the fact that the project is still only in its pilot phase and, therefore, still has not reached its optimum size and scope. Following up over several years will make it possible to ensure these gaps will be filled.The methodological framework presented in this thesis is a highly effective tool that can be used in a broader context than developing countries. Its generic nature makes it a very good tool for defining criteria and follow-up indicators for sustainable development.

Assessing the environmental impact of water consumption by energy crops grown in Spain

The environmental impact of the water consumption of four typical crop rotations grown in Spain, including energy crops, was analyzed and compared against Spanish agricultural and natural reference situations. The life cycle assessment (LCA) methodology was used for the assessment of the potential environmental impact of blue water (withdrawal from water bodies) and green water (uptake of soil moisture) consumption. The latter has so far been disregarded in LCA. To account for green water, two approaches have been applied: the first accounts for the difference in green water demand of the crops and a reference situation. The second is a green water scarcity index, which measures the fraction of the soil-water plant consumption to the available green water. Our results show that, if the aim is to minimize the environmental impacts of water consumption, the energy crop rotations assessed in this study were most suitable in basins in the northeast of Spain. In contrast, the energy crops grown in basins in the southeast of Spain were associated with the greatest environmental impacts. Further research into the integration of quantitative green water assessment in LCA is crucial in studies of systems with a high dependence on green water resources.

Propuesta de implementación del cultivo del manzano (Malus domestica) en la Vall d'Alinyà : análisis de viabilidad ambiental-económica y certificación de créditos voluntarios de carbono

El presente proyecto tiene por objetivo realizar una propuesta de cultivo de manzano (Malus domestica) en la Vall d’Alinyà para el desarrollo de un producto agroalimentario que contribuya a la revitalización de esta área rural y a la mitigación del calentamiento global. Para ello, se pretende proporcionar una metodología para calcular, con mayor precisión, el comportamiento de los cultivos como sumidero de carbono a partir del balance neto de gases con efecto invernadero (GEI) del sistema. Con tal de obtener las emisiones de GEI generadas por los cultivos se desarrolla un análisis del ciclo de vida (ACV), y para obtener la fijación de los cultivos, se realiza un análisis de su capacidad de absorción de dióxido de carbono en la biomasa de la plantación. Además, mediante el uso de sistemas de información geográfica (SIG), se determinaron los terrenos potenciales para el cultivo del manzano en la zona de estudio. Posteriormente, se verifica la certificación de créditos en el mercado de carbono voluntario y se analiza la viabilidad económica del proyecto, obteniendo así un producto (la manzana) con valor ambiental añadido. Como conclusión se obtuvo una viabilidad positiva de la verificación de créditos, puesto que el balance neto de carbono fue positivo, absorbiéndose 234,54 t CO2 en todo el territorio potencialmente cultivable (16,92 ha) y durante 15 años de actividad agrícola. Al mismo tiempo, la propuesta resultó viable económicamente, generándose unos beneficios ligados a la venta de producción frutícola y de los créditos de carbono de 79.484 € durante los 15 años de actividad productiva.