Studio sull'evoluzione temporale degli impatti di un impianto di trattamento di rifiuti organici mediante metodologia LCA

Lo scopo di questo studio è quello di valutare come sono variati gli impatti dell’impianto di compostaggio Romagna Compost a seguito dell’intervento di ampliamento e adeguamento, che ha portato ad un’evoluzione impiantistica notevole: dal processo di compostaggio tradizionale ad un sistema integrato anaerobico-aerobico. Per fare ciò si è scelto di utilizzare la metodologia di valutazione del ciclo di vita Life Cycle Assessment (LCA). Il vantaggio di questa analisi, è quello di riuscire a considerare tutti gli aspetti del ciclo di vita dei diversi sotto-processi considerati, dal compostaggio vero e proprio, all’utilizzo di reagenti, combustibili e materiali ausiliari, dal trasporto e smaltimento dei flussi di rifiuti finali al recupero energetico. A tal proposito si è rivelata utile una ricerca bibliografica per individuare studi LCA applicati al campo d’interesse.Inoltre, è stato effettuato un riesame delle tecnologie utilizzate negli impianti di recupero dei rifiuti organici e del concetto di Best Available Techniques (BAT). Mediante l’analisi di inventario, è stato studiato in maniera approfondita l’impianto e le attività svolte al suo interno. Per quanto riguarda la valutazione degli impatti, eseguita con il metodo Recipe 2014, è stato preso in esame il periodo temporale dal 2007 al 2013, esaminando tutti gli anni di funzionamento. Nello specifico, ci si è posto l’obiettivo di valutare se e quanto l’introduzione del sistema di recupero energetico abbia portato ad un reale miglioramento del processo con una diminuzione complessiva degli impatti. Nella seconda fase dello studio, sono stati estesi i confini del sistema per valutare gli impatti associati al trasporto del rifiuto dal luogo di raccolta all’impianto Romagna Compost e alla diversa gestione dei rifiuti nell’ambito nazionale. La modellazione è stata effettuata con il programma di calcolo SimaPro e il database Ecoinvent, Infine, per convalidare i dati ottenuti è stato effettuata un’analisi di incertezza mediante il metodo Monte Carlo.

Life Cycle Assessment di un impianto integrato di trattamento della frazione organica dei rifiuti. Il caso di Voltana di Lugo (RA)

La metodologia Life Cycle Assessment (LCA) è un metodo oggettivo di valutazione e quantificazione dei carichi energetici ed ambientali e degli impatti potenziali associati ad un processo o attività produttiva lungo l’intero ciclo di vita. Il lavoro presentato in questa tesi ha avuto come obiettivo l’analisi del ciclo di vita dell’impianto di trattamento della FORSU (la frazione organica di rifiuti solidi urbani) di Voltana di Lugo, in provincia di Ravenna. L’impianto attuale si basa sull'utilizzo accoppiato di digestione anaerobica a secco (sistema DRY) e compostaggio. Si è voluto inoltre effettuare il confronto fra questo scenario con quello antecedente al 2012, in cui era presente solamente il processo di compostaggio classico e con uno scenario di riferimento in cui si è ipotizzato che tutto il rifiuto trattato potesse essere smaltito in discarica. L’unità funzionale considerata è stata “le tonnellate di rifiuto trattate in un mese“, pari a 2750 t. L’analisi di tutti i carichi energetici ed ambientali dell’impianto di Voltana di Lugo è stata effettuata con l’ausilio di “GaBi 5”, un software di supporto specifico per gli studi di LCA. Dal confronto fra lo scenario attuale e quello precedente è emerso che la configurazione attuale dell’impianto ha delle performance ambientali migliori rispetto alla vecchia configurazione, attiva fino a Dicembre 2012, e tutte e due sono risultate nettamente migliori rispetto allo smaltimento in discarica. I processi che hanno influenzato maggiormente gli impatti sono stati: lo smaltimento del sovvallo in discarica e la cogenerazione, con produzione di energia elettrica da biogas. Il guadagno maggiore, per quanto riguarda lo scenario attuale rispetto a quello precedente, si è avuto proprio dal surplus di energia elettrica prodotta dal cogeneratore, altrimenti prelevata dal mix elettrico nazionale.

Life cycle assessment of biodiesel production from micro-algae: a case study in Denmark

Le sperimentazioni riguardanti la produzione di biodiesel da alghe sono state condotte solo in laboratorio o in impianti pilota e il processo produttivo non è ancora stato sviluppato su scala industriale. L’obiettivo di questo lavoro di tesi è stato quello di valutare la potenziale sostenibilità ambientale ed energetica della produzione industriale di biodiesel da microalghe nella realtà danese ipotizzando la coltivazione in fotobioreattori. La tesi ha analizzato le diverse tecnologie attualmente in sperimentazione cercando di metterne in evidenza punti di forza e punti di debolezza. La metodologia applicata in questa tesi per valutare la sostenibilità ambientale ed energetica dei processi analizzati è LCA strumento che permette di effettuare la valutazione sull’intero ciclo di vita di un prodotto o di un processo. L’unità funzionale scelta è 1 MJ di biodiesel. I confini del sistema analizzato comprendono: coltivazione, raccolta, essicazione, estrazione dell’olio, transesterificazione, digestione anaerobica della biomassa residuale e uso del glicerolo ottenuto come sottoprodotto della transesterificazione. Diverse categorie d’impatto sono state analizzate. In questo caso studio, sono stati ipotizzati 24 diversi scenari differenziati in base alle modalità di coltivazione, di raccolta della biomassa, di estrazione dell’olio algale. 1. la produzione di biodiesel da microalghe coltivate in fotobioreattori non appare ancora conveniente né dal punto di vista energetico né da quello ambientale. 2. l’uso di CO2 di scarto e di acque reflue per la coltivazione, fra l’altro non ancora tecnicamente realizzabili, migliorerebbero le prestazioni energetiche ed ambientali del biodiesel da microalghe 3. la valorizzazione di prodotti secondari svolge un ruolo importante nel processo e nel suo sviluppo su larga scala Si conclude ricordando che il progetto di tesi è stato svolto in collaborazione con la Danish Technical University of Denmark (DTU) svolgendo presso tale università un periodo di tirocinio per tesi di sei mesi

Integrating health and sustainability in life cycle assessment

Until now health impact assessment and environmental impact assessment are two different issues, often not addressed together. Both issues have to be dealt with for sustainable building. The aim of this paper is to link healthy and sustainable housing in life cycle assessment. Two strategies are studied: clean air as a functional unity and health as a quality indicator. The strategies are illustrated with an example on the basis of Eco-Quantum, which is a Dutch whole-building assessment tool. It turns out that both strategies do not conflict with the LCA methodology. The LCA methodology has to be refined for this purpose.

A life cycle assessment approach to quantifying greenhouse gas emissions from land-use change for beef production in eastern Australia

In life cycle assessment studies, greenhouse gas (GHG) emissions from direct land-use change have been estimated to make a significant contribution to the global warming potential of agricultural products. However, these estimates have a high uncertainty due to the complexity of data requirements and difficulty in attribution of land-use change. This paper presents estimates of GHG emissions from direct land-use change from native woodland to grazing land for two beef production regions in eastern Australia, which were the subject of a multi-impact life cycle assessment study for premium beef production. Spatially- and temporally consistent datasets were derived for areas of forest cover and biomass carbon stocks using published remotely sensed tree-cover data and regionally applicable allometric equations consistent with Australia's national GHG inventory report. Standard life cycle assessment methodology was used to estimate GHG emissions and removals from direct land-use change attributed to beef production. For the northern-central New South Wales region of Australia estimates ranged from a net emission of 0.03 t CO2-e ha-1 year-1 to net removal of 0.12 t CO2-e ha-1 year-1 using low and high scenarios, respectively, for sequestration in regrowing forests. For the same period (1990-2010), the study region in southern-central Queensland was estimated to have net emissions from land-use change in the range of 0.45-0.25 t CO2-e ha-1 year-1. The difference between regions reflects continuation of higher rates of deforestation in Queensland until strict regulation in 2006 whereas native vegetation protection laws were introduced earlier in New South Wales. On the basis of liveweight produced at the farm-gate, emissions from direct land-use change for 1990-2010 were comparable in magnitude to those from other on-farm sources, which were dominated by enteric methane. However, calculation of land-use change impacts for the Queensland region for a period starting 2006, gave a range from net emissions of 0.11 t CO2-e ha-1 year-1 to net removals of 0.07 t CO2-e ha-1 year-1. This study demonstrated a method for deriving spatially- and temporally consistent datasets to improve estimates for direct land-use change impacts in life cycle assessment. It identified areas of uncertainty, including rates of sequestration in woody regrowth and impacts of land-use change on soil carbon stocks in grazed woodlands, but also showed the potential for direct land-use change to represent a net sink for GHG.

A method for Estimating the Degree of Uncertainty With Respect to Life Cycle Assessment During Design

Life cycle assessment (LCA) is used to estimate a product's environmental impact. Using LCA during the earlier stages of design may produce erroneous results since information available on the product's lifecycle is typically incomplete at these stages. The resulting uncertainty must be accounted for in the decision-making process. This paper proposes a method for estimating the environmental impact of a product's life cycle and the associated degree of uncertainty of that impact using information generated during the design process. Total impact is estimated based on aggregation of individual product life cycle processes impacts. Uncertainty estimation is based on assessing the mismatch between the information required and the information available about the product life cycle in each uncertainty category, as well as their integration. The method is evaluated using pre-defined scenarios with varying uncertainty. DOI: 10.1115/1.4002163]

Local systems, global impacts : Using life cycle assessment to analyse the potential and constraints of industrial symbioses

Human activities extract and displace different substances and materials from the earth s crust, thus causing various environmental problems, such as climate change, acidification and eutrophication. As problems have become more complicated, more holistic measures that consider the origins and sources of pollutants have been called for. Industrial ecology is a field of science that forms a comprehensive framework for studying the interactions between the modern technological society and the environment. Industrial ecology considers humans and their technologies to be part of the natural environment, not separate from it. Industrial operations form natural systems that must also function as such within the constraints set by the biosphere. Industrial symbiosis (IS) is a central concept of industrial ecology. Industrial symbiosis studies look at the physical flows of materials and energy in local industrial systems. In an ideal IS, waste material and energy are exchanged by the actors of the system, thereby reducing the consumption of virgin material and energy inputs and the generation of waste and emissions. Companies are seen as part of the chains of suppliers and consumers that resemble those of natural ecosystems. The aim of this study was to analyse the environmental performance of an industrial symbiosis based on pulp and paper production, taking into account life cycle impacts as well. Life Cycle Assessment (LCA) is a tool for quantitatively and systematically evaluating the environmental aspects of a product, technology or service throughout its whole life cycle. Moreover, the Natural Step Sustainability Principles formed a conceptual framework for assessing the environmental performance of the case study symbiosis (Paper I). The environmental performance of the case study symbiosis was compared to four counterfactual reference scenarios in which the actors of the symbiosis operated on their own. The research methods used were process-based life cycle assessment (LCA) (Papers II and III) and hybrid LCA, which combines both process and input-output LCA (Paper IV). The results showed that the environmental impacts caused by the extraction and processing of the materials and the energy used by the symbiosis were considerable. If only the direct emissions and resource use of the symbiosis had been considered, less than half of the total environmental impacts of the system would have been taken into account. When the results were compared with the counterfactual reference scenarios, the net environmental impacts of the symbiosis were smaller than those of the reference scenarios. The reduction in environmental impacts was mainly due to changes in the way energy was produced. However, the results are sensitive to the way the reference scenarios are defined. LCA is a useful tool for assessing the overall environmental performance of industrial symbioses. It is recommended that in addition to the direct effects, the upstream impacts should be taken into account as well when assessing the environmental performance of industrial symbioses. Industrial symbiosis should be seen as part of the process of improving the environmental performance of a system. In some cases, it may be more efficient, from an environmental point of view, to focus on supply chain management instead.  

Exploratory analysis of resource demand and the environmental footprint of future aquaculture development using Life Cycle Assessment

Increases in fish demand in the coming decades are projected to be largely met by growth of aquaculture. However, increased aquaculture production is linked to higher demand for natural resources and energy as well as emissions to the environment. This paper explores the use of Life Cycle Assessment to improve knowledge of potential environmental impacts of future aquaculture growth. Different scenarios of future aquaculture development are taken into account in calculating the life cycle environmental impacts. The environmental impact assessments were built on Food and Agriculture Organization statistics in terms of production volume of different species, whereas the inputs and outputs associated with aquaculture production systems were sourced from the literature. The matrix of input-output databases was established through the Blue Frontiers study.