Supercritical carbonation of lime based sustainable structural ceramics

Abstract Structural ceramics were manufactured from industrial byproducts and lime by a compression moulding/vacuum dewatering technique. Treatment of these ceramics with supercritical carbon dioxide was found to both significantly increase their flexural strength and activate cementation in the industrial byproducts at least as efficiently as heat curing. Flexural strengths of up to 10 MPa were achieved. Strength improvements were associated with decreased porosity and conversion of calcium hydroxide to calcium carbonate. Life cycle assessment of proposed products made from such materials indicated that the total reduction in embodied carbon dioxide achieved, as a result of combining use of byproducts with recombination of carbon dioxide, was up to 70%. © 2010 Institute of Materials, Minerals and Mining.

An exergy based engineering and economic analysis of sustainable building

To achieve the goal of sustainable development, the building energy system was evaluated from both the first and second law of thermodynamics point of view. The relationship between exergy destruction and sustainable development were discussed at first, followed by the description of the resource abundance model, the life cycle analysis model and the economic investment effectiveness model. By combining the forgoing models, a new sustainable index was proposed. Several green building case studies in U.S. and China were presented. The influences of building function, geographic location, climate pattern, the regional energy structure, and the technology improvement potential of renewable energy in the future were discussed. The building’s envelope, HVAC system, on-site renewable energy system life cycle analysis from energy, exergy, environmental and economic perspective were compared. It was found that climate pattern had a dramatic influence on the life cycle investment effectiveness of the building envelope. The building HVAC system energy performance was much better than its exergy performance. To further increase the exergy efficiency, renewable energy rather than fossil fuel should be used as the primary energy. A building life cycle cost and exergy consumption regression model was set up. The optimal building insulation level could be affected by either cost minimization or exergy consumption minimization approach. The exergy approach would cause better insulation than cost approach. The influence of energy price on the system selection strategy was discussed. Two photovoltaics (PV) systems—stand alone and grid tied system were compared by the life cycle assessment method. The superiority of the latter one was quite obvious. The analysis also showed that during its life span PV technology was less attractive economically because the electricity price in U.S. and China did not fully reflect the environmental burden associated with it. However if future energy price surges and PV system cost reductions were considered, the technology could be very promising for sustainable buildings in the future.

Time, Cost, and Environmental Impact Analysis for Sustainable Design at Multiple Building Levels

Construction projects are complex endeavors that require the involvement of different professional disciplines in order to meet various project objectives that are often conflicting. The level of complexity and the multi-objective nature of construction projects lend themselves to collaborative design and construction such as integrated project delivery (IPD), in which relevant disciplines work together during project conception, design and construction. Traditionally, the main objectives of construction projects have been to build in the least amount of time with the lowest cost possible, thus the inherent and well-established relationship between cost and time has been the focus of many studies. The importance of being able to effectively model relationships among multiple objectives in building construction has been emphasized in a wide range of research. In general, the trade-off relationship between time and cost is well understood and there is ample research on the subject. However, despite sustainable building designs, relationships between time and environmental impact, as well as cost and environmental impact, have not been fully investigated. The objectives of this research were mainly to analyze and identify relationships of time, cost, and environmental impact, in terms of CO2 emissions, at different levels of a building: material level, component level, and building level, at the pre-use phase, including manufacturing and construction, and the relationships of life cycle cost and life cycle CO2 emissions at the usage phase. Additionally, this research aimed to develop a robust simulation-based multi-objective decision-support tool, called SimulEICon, which took construction data uncertainty into account, and was capable of incorporating life cycle assessment information to the decision-making process. The findings of this research supported the trade-off relationship between time and cost at different building levels. Moreover, the time and CO2 emissions relationship presented trade-off behavior at the pre-use phase. The results of the relationship between cost and CO2 emissions were interestingly proportional at the pre-use phase. The same pattern continually presented after the construction to the usage phase. Understanding the relationships between those objectives is a key in successfully planning and designing environmentally sustainable construction projects.

An Exergy Based Engineering and Economic Analysis of Sustainable Building

To achieve the goal of sustainable development, the building energy system was evaluated from both the first and second law of thermodynamics point of view. The relationship between exergy destruction and sustainable development were discussed at first, followed by the description of the resource abundance model, the life cycle analysis model and the economic investment effectiveness model. By combining the forgoing models, a new sustainable index was proposed. Several green building case studies in U.S. and China were presented. The influences of building function, geographic location, climate pattern, the regional energy structure, and the technology improvement potential of renewable energy in the future were discussed. The building’s envelope, HVAC system, on-site renewable energy system life cycle analysis from energy, exergy, environmental and economic perspective were compared. It was found that climate pattern had a dramatic influence on the life cycle investment effectiveness of the building envelope. The building HVAC system energy performance was much better than its exergy performance. To further increase the exergy efficiency, renewable energy rather than fossil fuel should be used as the primary energy. A building life cycle cost and exergy consumption regression model was set up. The optimal building insulation level could be affected by either cost minimization or exergy consumption minimization approach. The exergy approach would cause better insulation than cost approach. The influence of energy price on the system selection strategy was discussed. Two photovoltaics (PV) systems – stand alone and grid tied system were compared by the life cycle assessment method. The superiority of the latter one was quite obvious. The analysis also showed that during its life span PV technology was less attractive economically because the electricity price in U.S. and China did not fully reflect the environmental burden associated with it. However if future energy price surges and PV system cost reductions were considered, the technology could be very promising for sustainable buildings in the future.

Analisi di criteri di gestione di reti complesse di distribuzione dell'energia

La tesi è il risultato di uno studio condotto sulle reti distribuzione dell’energia termica, elettrica e frigorifera; queste reti possono essere sviluppate per aumentare la diffusione della microgenerazione e generazione diffusa con l’obiettivo di renderle autonome elettricamente, termicamente e in alcuni casi indipendenti dal punto di vista del combustibile sfruttando possibilmente cogeneratori integrati e sistemi a fonte rinnovabile. In particolare la tesi si sofferma sull’analisi di criteri di gestione di una rete di teleriscaldamento esistente in modo da ridurne al minimo le dispersioni di energia termica in ambiente e gli scambi di energia elettrica con la rete nazionale. Lo sviluppo della tesi è stato suddiviso sostanzialmente in tre parti: la prima riguarda la caratterizzazione del comportamento di una rete di teleriscaldamento reale nel comprensorio urbano di Corticella a Bologna con determinati sistemi di produzione dell’energia elettrica e termica in centrale; nella seconda parte vengono analizzati nuovi sistemi in centrale di produzione e presso le utenze; infine la terza parte riguarda l’analisi economica ed energetica di tutte le soluzioni di gestione esaminate. Quindi ogni configurazione, data da nuovi sistemi di produzione delle fonti energetiche richieste e di gestione della rete, viene prima analizzata in riferimento a tre tipologie di scambio termico presso le utenze e poi valutata in termini di consumo di combustibile e di scambi di energia elettrica con la rete nazionale attraverso il costo di acquisto del gas naturale, il costo d’acquisto dell’energia elettrica dalla rete e il prezzo di vendita dell’energia elettrica alla rete. Sebbene le utenze vengano considerate sempre in assetto passivo all’interno di alcune configurazioni viene sfruttata la delocalizzazione della produzione di energia termica e la gestione della rete a bassa temperatura per ridurre il più possibile l’impatto ambientale della centrale e della rete di teleriscaldamento.

Potential to decrease GHG emissions from biomass resources in China

This paper describes the environment issues which are caused by fossil fuel utilization, and the available of biomass resources and relevant applications in China and relevant policy for supporting biomass resources development. In addition the sustainable technology for energy and fuels generation in China and the advantages and disadvantages of technologies are presented as well. This paper aims to find out how the policy can promotes the biomass resource development and from environment aspect to see why the biomass resources should replace fossil fuels in the future. In this paper the life cycle assessment of straw biomass resource will be as an example to present the same amount of energy produced by straw and coal, the different amount of emission will be emitted.

Avaliação do ciclo de vida de um pavimento flutuante de cortiça

A consciencialização ambiental vem assumindo um papel preponderante na construção civil. Nesse sentido, o desenvolvimento de materiais sustentáveis e ecológicos é essencial para a satisfação de fabricantes e consumidores, respeitando diversos requisitos: níveis reduzidos de poluição e toxicidade, durabilidade dos materiais, possibilidade de reutilização e/ou reciclagem, a proveniência das matérias-primas e a possibilidade de contaminação do ar no interior dos edifícios. As declarações ambientais de produto (DAP) permitem informar o consumidor do desempenho ambiental dos materiais dos produtos. Assim, ao longo de todo o processo de fabrico são registados os consumos de recursos e emissões ambientais e, através da metodologia de avaliação de ciclo de vida, é quantificada a contribuição resultante para impactes ambientais. Esta dissertação visa analisar os possíveis impactes ambientais no decurso do processo de produção de um pavimento flutuante de cortiça, constituído por cortiça, High Density Fibreboard (HDF) e acabamento de superfície, denominado Artcomfort Floating NPC e elaborar de um relatório de suporte, que servirá de base para a DAP do pavimento Artcomfort Floating NPC do sistema do Institut Bauen und Umwelt (IBU). Esta dissertação inclui um relatório de fundo, para a avaliação do ciclo de vida do pavimento flutuante Artcomfort Floating NPC da empresa Amorim Revestimentos, que servirá de base para a elaboração da declaração ambiental de produto (DAP) do mesmo. Para tal, recorreu-se ao software SimaPro para análise dos impactes ambientais das várias fases do processo de fabrico do pavimento em estudo, sendo as fases consideradas, a produção da camada base de cortiça aglomerada, camada backing de cortiça aglomerada, montagem da sanduiche, placa pintada, placa acabada e corte e embalagem. A fase que tem maior contribuição para os impactes ambientais do processo de fabrico do produto, em todas as categorias de impacte analisadas, com exceção da depleção dos recursos abióticos sem combustíveis fósseis, foi a fase de montagem da sanduiche.

Nitrogen removal and sustainability of vertical flow constructed wetlands for small scale wastewater treatment

The challenge for wastewater professionals is to design and operate treatment processes that support human well being and are environmentally sensitive throughout the life-cycle. This research focuses on one technology for small-scale wastewater treatment: the vertical flow constructed wetland (VFCW), which is herein investigated for the capacity to remove ammonium and nitrate nitrogen from wastewater. Hydraulic regime and presence/absence of vegetation are the basis for a three-phase bench scale experiment to determine oxygen transfer and nitrogen fate in VFCWs. Results show that 90% NH4+-N removal is achieved in aerobic downflow columns, 60% NO3--N removal occurs in anaerobic upflow columns, and 60% removal of total nitrogen can be achieved in downflow-upflow in-series. The experimental results are studied further using a variably saturated flow and reactive transport model, which allows a mechanistic explanation of the fate and transport of oxygen and nitrogen. The model clarifies the mechanisms of oxygen transport and nitrogen consumption, and clarifies the need for readily biodegradable COD for denitrification. A VFCW is then compared to a horizontal flow constructed wetland (HFCW) for life cycle environmental impacts. High areal emissions of greenhouse gases from VFCWs compared to HFCWs are the driver for the study. The assessment shows that because a VFCW is only 25% of the volume of an HFCW designed for the same treatment quality, the VFCW has only 25-30% of HFCW impacts over 12 impact categories and 3 damage categories. Results show that impacts could be reduced by design improvements. Design recommendations are downflow wetlands for nitrification, upflow wetlands for denitrification, series wetlands for total nitrogen removal, hydraulic load of 142 L/m2d, 30 cm downflow wetland depth, 1.0 m upflow wetland depth, recycle, vegetation and medium-grained sand. These improvements will optimize nitrogen removal, minimize gaseous emissions, and reduce wetland material requirements, thus reducing environmental impact without sacrificing wastewater treatment quality.

Caratterizzazione dei consumi idropotabili da tecnologia smart meter - Analisi delle utenze turistiche di Rapallo

La risorsa idrica, nel nostro territorio, è sottoposta a diversi fattori avversi che inficiano fortemente la sua disponibilità. Le cause di maggiore impatto hanno natura climatica o antropica. Tra queste il consumo idropotabile collegato al turismo in particolari contesti può comportare un eccessivo sfruttamento delle fonti idriche e un sovraccarico sulla rete di distribuzione. Lo studio pone l'attenzione sul Comune di Rapallo, ne analizza la domanda idropotabile di alcune strutture ricettive e ne determina caratteristiche comuni su cui basare future valutazioni sulla pianificazione delle infrastrutture e la realizzazione di modelli idraulici. A fondamenta dello studio, è stata effettuata un'analisi climatica dell'area, al fine di determinare la tipologia e la mole di turismo che caratterizza la zona; gli strumenti che lo hanno permesso sono principalmente le stazioni pluviometriche site a Rapallo e nelle aree limitrofe. Successivamente, sono stati ricavati i consumi idropotabili dei grandi utenti, delle strutture recettive e degli stabilimenti balneari dell'area di studio per il biennio 2016-2017. Questi dati sono stati poi correlati ai vari servizi offerti dagli alberghi. Lo studio si è soffermato su una utenza sportivo ricreativa, valutandone il consumo e il suo impatto sul triennio 2018-2020. Inoltre, l’installazione da parte di IREN S.p.A., di smart meter presso 11 strutture alberghiere ha reso disponibili informazioni sul consumo idropotabile ad intervalli inferiori all’ora ed è stato quindi possibile effettuare un'analisi di dettaglio sulla variabilità temporale del consumo negli alberghi. Sono emerse alcune analogie tra strutture simili per servizi offerti e differenze giornaliere nei periodi analizzati, riconducibili anche alla stagionalità che caratterizza le utenze turistiche.

Analisi Energetica ed Efficientamento energetico presso lo stabilimento Bonfiglioli S.P.A. di Forlì

L'elaborato è stato redatto durante il percorso di tirocinio svolto in azienda nel 2021. Esso consiste in un analisi energetica dello stabilimento Bonfiglioli S.p.a. di Forlì e nel piano di intervento realizzato sotto la guida del reparto Maintenance & Facilities. Dopo la raccolta dati dei consumi energetici, sia elettrici che termici, si è seguita la volontà aziendale di percorrere investimenti che rientrassero nel breve-medio periodo. Analizzando quindi i grafici ottenuti, si è valutata la possibilità di intervenire sulla produzione di aria compressa, in particolare sulla rete di distribuzione. Dopo aver riscontrato problemi di dimensionamento ed averne preventivato la sostituzione, si è passata alla ricerca di perdite lungo i vari punti della rete. Tramite un analisi fonometrica è stato possibile effettuarne la catalogazione e valutare l'intervento necessario; si è quindi costruito un file Excel che ha permesso di studiare la distribuzione delle perdite, i componenti più sensibili ed i costi ad esse associate. In conclusione si è analizzato, tramite la continua raccolta dati, l'effettivo andamento dell'investimento e si sono valutate le correlazioni con le variabili che più influenzano il consumo elettrico per la produzione di aria compressa, permettendo di comprendere la differenza fra il rientro teorico calcolato e quello effettivo. Il modello costruito permetterà inoltre di ottimizzare le scelte riguardanti i piani di manutenzione ed interventi futuri, dimostrando la necessità di un regolare controllo delle perdite sulla rete di distribuzione dell'aria compressa.

Metodologie di progettazione di impianti fotovoltaici con sistema di accumulo: applicazione su uno scenario reale

Il presente elaborato di tesi si pone come obiettivo lo studio dei criteri di progettazione di un impianto fotovoltaico connesso alla rete con sistema di accumulo. In primo luogo, è stato introdotto il tema dell’energia rinnovabile, in particolare l’energia solare descrivendo e definendone le caratteristiche. In seguito, è stato descritto dettagliatamente l’effetto fotovoltaico e lo stato dell’arte relativo alla tecnologia fotovoltaica e tipologie di impianto. Si procede con lo studio dello scenario reale, la progettazione e il dimensionamento dell’impianto fotovoltaico, effettuata con l’ausilio di PVGIS Tool, SUNNYDESIGN e Microsoft Excel. In questa fase si scelgono i dispositivi principali, quali pannelli, inverter e sistema di accumulo in funzione delle caratteristiche del sito di installazione, che nel nostro caso è uno stabile adibito ad ufficio sito a Bologna in cui è possibile installare un impianto la cui taglia è di 20.8 kWp. In seguito, è presente lo studio della producibilità energetica pari a 30190 kWh/anno, nella quale è definito e calcolato l’autoconsumo dell’impianto tramite fogli di calcolo Excel. Segue l’introduzione alle normative, che definiscono lo stato dell’arte degli impianti fotovoltaici e il collegamento in BT (CEI 0-21, 64-8), e la progettazione elettrica, con l’utilizzo di AutoCAD, dell’impianto elettrico di collegamento in BT alla rete di distribuzione con allacciamento alla rete. Infine, l’elaborato si conclude con l’analisi economica dell’impianto con e senza sistema di accumulo, nella quale viene calcolato, tramite foglio Excel, il PayBackTime pari a 5.08 anni nel primo caso e 4.17 nel secondo, il risparmio energetico cumulativo nei 25 anni di esercizio previsti dell’impianto che è di 447.7 k€ per la prima tipologia di impianto e di 437.45 k€ per la seconda ed in conclusione i flussi di cassa durante lo stesso periodo che sono di 294.93 k€ per l’impianto fotovoltaico con accumulo e di 320.58 k€ per quello senza sistema di accumulo.

Body composition assessment of undernourished older subjects by dual-energy x-ray absorptiometry and bioelectric impedance analysis

The prevention and treatment of diseases related to changes in body composition require accurate methods for the measurement of body composition. However, few studies have dealt specifically with the assessment of body composition of undernourished older subjects by different methodologies. To assess the body composition of undernourished older subjects by two different methods, dual energy x-ray absorptiometry (DXA) and bioelectric impedance (BIA), and to compare results with those of an eutrophic group. The study model was cross-sectional; the study was performed at the University Hospital of the School of Medicine of Ribeiro Preto, University of So Paulo, Brazil. Forty-one male volunteers aged 62 to 91 years. The groups were selected on the basis of anamnesis, physical examination and nutritional assessment according to the Mini Nutritional Assessment (MNA) score. Body composition was assessed by DXA and BIA. Body weight, arm and calf circumference, body mass index (BMI), fat free mass (FFM) and fat mass (FM) were significantly lower in the undernourished group as compared to the eutrophic group. There were no significant differences between FFM and FM mean values determined by DXA and BIA in both groups, but the agreement between methods in the undernourished group was less strong. Our results suggest caution when BIA is to be applied in studies including undernourished older subjects. This study does not support BIA as an accurate method for the individual assessment of body composition.

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.

Casagrande, Massimo: Gli impiantianti di adduzione idrica romani in Byzacena e in Zeugitana, Studi di Storia Antica e di Archeologia 4, Nuove Grafiche Puddu, Ortacesus, 2008, 351 p.

La obra de Massimo Casagrande es altamente interesante por dos motivos. Por un lado, llena un vacío en los trabajos relativos al norte de África romano y, por otro lado, se integra en una corriente mundial de máxima actualidad: la visión holística y diacrónica de la hidráulica antigua. Esta tendencia en la investigación está siendo protagonizada de modo incuestionable a escala internacional por la profesora Ella Hermon (Université de Laval) y su «Chaire de recherche du Canada en interactions société - environnement natural dans l¿Empire romain». En España es obligatorio mencionar el Seminario Agustín de Horozco (Universidad de Cádiz) y su proyecto «Captación, usos y administración del agua en los municipios de la Bética romana».