Relazione LCA Comparativa Infissi in Legno, PVC ed Alluminio. Commissionata da

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1 Relazione LCA Comparativa Infissi in Legno, PVC ed Alluminio Commissionata da Dicembre 2012

2 Sommario Elementi del Sistema...3 Infisso in Legno...8 Risultati...9 Infisso in PVC...13 Risultati...14 Infisso in Alluminio...17 Risultati...18 Analisi Comparativa

3 Elementi del Sistema Unità Funzionale 1 infisso in legno 123*148 cm trasmittanza U w 1,8 W/m 2 K utilizzo di 5 anni Obiettivo dello studio L obiettivo dell analisi è la valutazione del carico ambientale prodotto da un infisso in legno con misure 123*148 cm e una trasmittanza di 1,8 W/m 2 K e successivo confronto con telai in PVC ed Alluminio. La metodologia impiegata per la quantificazione della prestazione ambientale del servizio è la Valutazione del Ciclo di Vita LCA (Life Cycle Assessement), regolata dalle norme ISO della serie I Dati Raccolti Per i dati specifici, sono stati raccolti dei dati medi da aziende produttrici di infissi in legno in Provincia di Treviso, mentre per i dati generici si è utilizzata la banca dati Ecoinvent V.2. Per la realizzazione dei calcoli si è utilizzato il software SimaPro E stata utilizzata una check list per la raccolta dati presso le aziende. In particolare, la check list richiedeva le seguenti informazioni: Legno della struttura Colla consumata Impregnante e vernice consumati Energia Consumata (elettrica + metano) Acqua Consumata Emissioni in aria prodotte Produzione di rifiuti Diverse aziende hanno compilato il questionario con i propri dati, con i quali si è proceduto a calcolare un dato medio per ciascuna informazione raccolta. Nello specifico, il telaio considerato ha una dimensione di 123*148 cm e uno spessore di 68 mm e viene elaborato principalmente con legno di pino. Le sezioni vengono incollate con colla vinilica e viene usato dell impregnante/vernice per la protezione del materiale. L energia elettrica, il metano e l acqua vengono utilizzati per il funzionamento dei macchinari e le pulizie dei locali. Sono stati inoltre raccolti dati di produzione di emissioni atmosferiche legate al processo di verniciatura (COV e Polveri), e di generazione di rifiuti (scarti e trucioli di legno, rifiuti da imballaggio, ecc.). 3

4 Per il trasporto della materia prima (legno) è stato utilizzato invece un dato stimato in km. Per l utilizzo e smaltimento finale sono state fatte considerazioni che vengono presentate nelle sezioni successive del presente documento. Le Fasi Analizzate Del ciclo di vita del prodotto sono state analizzate le seguenti fasi: a) Produzione materiali e componenti del infisso b) Trasporto materiali e componenti nello stabilimento produttivo c) Assemblaggio dell infisso d) Utilizzo infisso (potenza termica) e) Fine vita del telaio Dal ciclo di vita sono state escluse le seguenti operazioni: Distribuzione infisso. Manutenzione Costruzione e fine vita impianti e macchinari. Trasporto dipendenti. 4

5 Varianti Per realizzare l analisi comparativa, sono state identificate due varianti del prodotto: a) 1 infisso in PVC 123*148 cm trasmittanza di U w 1,8 W/m 2 K b) 1 infisso in Alluminio 123*148 cm trasmittanza di U w 1,8 W/m 2 K Si può notare la trasmittanza termica delle tre varianti è pari a 1,8. Tale prestazione ottimale è concorde con quanto definito nel Dlgs. N.311 del 29 dicembre Per il calcolo della trasmittanza termica del serramento finito si è utilizzata la formula U w = (A g *U g +A f *U f +L g *Ψ g )/(A g +A f ), dove: U g trasmittanza termica del vetro U f trasmittanza termica del telaio Ψ g trasmittanza termica lineare del bordo vetro A f superficie opaca del serramento 5

6 A g superficie della vetrata L g lunghezza bordo vetro. Al fine di rendere confrontabile le 3 varianti del prodotto, sono stati omogeneizzati i seguenti parametri, materiali e/o fasi: Il trasporto della materia prima (PVC, Legno, Alluminio) è stato stabilito in km per tutte è tre le varianti; L energia consumata per la produzione dei telai (es. taglio) si considera omogenea; La trasmittanza del telaio è uguale per tutte e tre le varianti considerate. U f 1,5 W/m 2 K. Il vetro utilizzato dai telai è uguale per tutte e tre le varianti. Superficie pari al 70% dell infisso (infisso 1,8 m2) e trasmittanza U g 1,7 W/m 2 K. Si precisa inoltre, che per la variante in legno e alluminio si è considerata una fase di verniciatura del telaio, mentre per la variante in PVC considera l utilizzo di colorante da aggiungere al granulo polimerico. I dati sul peso della materia prima (variante PVC e Alluminio) provengono da studi e pesature dirette realizzate da Treviso Tecnologie. Gli Indicatori Nel presente studio vengono considerati 3 diversi indicatori d impatto dell intero ciclo di vita del prodotto. In particolare: GWP100 è un indicatore (Global Warming Potential) che comprende in primo luogo le emissioni di anidride carbonica prodotte lungo l intero ciclo di vita del prodotto, principale gas serra, oltre ad altri gas con minore grado di assorbimento dei raggi infrarossi, quali il metano (CH 4 ), protossido di azoto (N 2 O), clorofluorocarburi (CFC). L indicatore viene espresso in funzione del grado di assorbimento della CO 2 (kg di CO 2 equivalente). Cumulative Energy Demand è un indicatore che si focalizza sull analisi dell impiego delle risorse energetiche distinte in cinque categorie d impatto: risorse non rinnovabili fossili e nucleari, risorse rinnovabili distinte in biomasse, acqua, fonti energetiche derivate dal vento, dal sole o dalla terra. Tramite questo indicatore è possibile calcolare sia l energia diretta, impiegata in un processo produttivo, che quella indiretta, che permette di avere la quota di energia diretta pronta per essere consumata. L indicatore è misurato in MJ di energia consumati dal prodotto. Life Cycle Inventory Dall inventario del ciclo di vita del prodotto è stato strapolato il consumo di acqua dalle diverse operazioni e fasi al fine di valutare l impronta del prodotto legata al consumo idrico. L indicatore è misurato in litri di acqua consumati. 6

7 Pertanto, i 3 indicatori considerati misurano sia le emissioni inquinanti prodotto lungo l intero ciclo di vita del prodotto, che i consumi idrici ed energetici. 7

8 Infisso in Legno Come già specificato precedentemente, i dati per l infisso in legno sono stati raccolti presso alcune aziende produttrici delle Province di Verona, Vicenza e Padova. Il telaio considerato è fatto in legno di pino con una densità stimata in 540 kg/m 3. La trasmittanza dell infisso è U w 1,8 W/m 2 K, e le dimensioni considerate sono 123 cm * 148 cm ed una sezione di 68 mm. I valori medi rilevati presso le aziende delle materie prime e materiali utilizzati sono i seguenti: Materiale Quantità Unità Misura Legno essiccato 0,05385 m 3 Impregnante e Vernice 1,2 kg Colla 0,05 kg Per il legno essiccato, il valore medio rilevato è stato di 28 kg. Se il legno di pino ha una densità di 540 kg/m 3, il consumo totale è di 0,5385 m 3. Il telaio ha una trasmittanza termica di U f 1,5 W/m 2 K. Per il trasporto e l assemblaggio dei materiali sono stati rilevati i seguenti dati medi: Elemento Quantità Unità Misura Trasporto 28 tkm Acqua usata in processo 1,1 kg Elettricità usata in processo 38,3 kwh Metano usato in processo 70,23 MJ Emissioni di COV 0,0502 kg Emissioni di Polveri 0,00408 kg Rifiuti di legno 7,8 kg Rifiuti in plastica 3,0 kg Rifiuti ferrosi 0,1 kg Rifiuti da verniciatura 4,7 kg Il metano consumato rilevato è stato pari a 1,81 m 3, la cui potenza calorifica è di 38,8 MJ, pertanto si ha un valore medio di 70,23 MJ. In più, si è ipotizzato l utilizzo di un vetro con una superficie di 1,26 m 2, ovvero il 70% dell intera superficie dell infisso e una trasmittanza termica U g di 1,7 W/m 2 K.. La dimensione e la tipologia del vetro sarà uguale nelle 3 diverse ipotesi di infisso (legno, PVC ed alluminio). 8

9 Per quanto riguarda l utilizzo, si è considerato un periodo di 5 anni e sono stati realizzati i calcoli per determinare la potenza termica impiegata in tale periodo. Per calcolare la potenza termica sono state utilizzate le seguenti formule (flusso di potenza termica) W=U w *A*ΔT, dove: U w Trasmittanza termica infisso A Area infisso ΔT Differenza di temperatura tra l interno e l esterno Come già detto precedentemente, U w è pari a 1,8, l'area (A) dell infisso è di 1,8 m 2, e una differenza di temperatura tra l'interno e l'esterno (ΔT) di 20 C. Pertanto la potenza termica è di 65 W. Per trasformare il flusso di potenza in Energia Joule si è utilizzato la seguente formula E = W*t, dove: t è il tempo trascorso in secondi. Se si considera l'accensione di un impianto di riscaldamento a metano per 180 giorni/anno (5 mesi di accensione) e un utilizzo medio di 12 ore al giorno, il consumo di energia risulta essere pari a 505 MJ/anno, ovvero MJ nei 5 anni. Per fine vita del legno, si considerano i dati dichiarati da RILEGNO per il 2011, ovvero la destinazione finale degli scarti di legno è stata: 55,18% al riciclo; 2,92% al recupero energetico; 41,90% in discarica. Risultati Emissioni di CO 2 equivalente GWP 100 L infisso lungo l intero ciclo di vita, ovvero costruzione, utilizzo per 5 anni e smaltimento telaio produce un totale di 283 kg di CO 2 equivalente (metodo IPPC GWP 100). In particolare, il contributo delle diverse fasi è il seguente: 9

10 Fase Produzione Telaio Produzione Vetro Uso Smaltimento Telaio Kg di CO 2 equivalente 47,9 39, ,75 La fase d uso genera l impatto maggiore, mentre lo smaltimento del telaio registra il peso minore. Consumo di Energia Cumulative Energy Demand L infisso lungo l intero ciclo di vita, ovvero costruzione, utilizzo per 5 anni e smaltimento telaio consuma un totale di 5.290,65 MJ di energia (metodo Cumulative Energy Demand). In particolare, il contributo delle diverse fasi è il seguente: 10

11 Fase Produzione Telaio Produzione Vetro Uso Smaltimento Telaio MJ 1.390,25 592, ,92 3,96 La fase d uso genera l impatto maggiore, mentre lo smaltimento del telaio registra il peso minore. Consumo di Acqua Life Cycle Inventory L infisso lungo l intero ciclo di vita, ovvero costruzione, utilizzo per 5 anni e smaltimento telaio consuma un totale di 2.515,35 litri di acqua (metodo Selected LCI Results). In particolare, il contributo delle diverse fasi è il seguente: 11

12 Fase Produzione Telaio Produzione Vetro Uso 1 Smaltimento Telaio Litri 1.314, ,11 5,19 La fase di produzione del telaio genera l impatto maggiore, mentre lo smaltimento del telaio registra il peso minore. 1 Il consumo nella fase d uso è legato all impiego di acqua nei processi di produzione del combustibile e dell energia impiegata. 12

13 Infisso in PVC L infisso in PVC ipotizzato ha una trasmittanza di U w 1,8 W/m 2 K, e le dimensioni considerate sono 123 cm * 148 cm ed una sezione di almeno 3 camere. I valori stimati delle materie prime e materiali utilizzati sono i seguenti: Materiale Quantità Unità Misura PVC 19 kg Colorante 0,5 kg Colla 0,05 kg Il telaio ha una trasmittanza termica di U f 1,5 W/m 2 K. Per il trasporto e l assemblaggio dei materiali sono stati utilizzati i seguenti dati: Elemento Quantità Unità Misura Trasporto 19 tkm Acqua usata in processo 1,1 kg Elettricità usata in processo 38,3 kwh Metano usato in processo 70,23 MJ Rifiuti di legno 7,8 kg Rifiuti in plastica 3,0 kg Rifiuti ferrosi 0,1 kg In più, si è ipotizzato l utilizzo di un vetro con una superficie di 1,26 m 2, ovvero il 70% dell intera superficie dell infisso e una trasmittanza termica U g di 1,7 W/m 2 K.. La dimensione e la tipologia del vetro sarà uguale nelle 3 diverse ipotesi di infisso (legno, PVC ed alluminio). Per quanto riguarda l utilizzo, si è considerato un periodo di 5 anni e sono stati realizzati i calcoli per determinare la potenza termica impiegata in tale periodo. Per calcolare la potenza termica sono state utilizzate le seguenti formule (flusso di potenza termica) W=U w *A*ΔT, dove: U w Trasmittanza termica infisso A Area infisso ΔT Differenza di temperatura tra l interno e l esterno 13

14 Come già detto precedentemente, U w è pari a 1,8, l'area (A) dell infisso è di 1,8 m 2, e una differenza di temperatura tra l'interno e l'esterno (ΔT) di 20 C. Pertanto la potenza termica è di 65 W. Per trasformare il flusso di potenza in Energia Joule si è utilizzato la seguente formula E = W*t, dove: t è il tempo trascorso in secondi. Se si considera l'accensione di un impianto di riscaldamento a metano per 180 giorni/anno (5 mesi di accensione) e un utilizzo medio di 12 ore al giorno, il consumo di energia risulta essere pari a 505 MJ/anno, ovvero MJ nei 5 anni. Per fine vita del PVC, si considerano i dati dichiarati da COREPLA per il 2011, ovvero la destinazione finale degli scarti in Plastica è stata: 61% al riciclo; 35% al recupero energetico; 4% in discarica. Risultati Emissioni di CO 2 equivalente GWP 100 L infisso lungo l intero ciclo di vita, ovvero costruzione, utilizzo per 5 anni e smaltimento telaio produce un totale di 397 kg di CO 2 equivalente (metodo IPPC GWP 100). In particolare, il contributo delle diverse fasi è il seguente: 14

15 Fase Produzione Telaio Produzione Vetro Uso Smaltimento Telaio Kg di CO 2 equivalente , ,9 La fase d uso genera l impatto maggiore, seguita dalla produzione del telaio, mentre lo smaltimento del telaio registra il peso minore. Consumo di Energia Cumulative Energy Demand L infisso lungo l intero ciclo di vita, ovvero costruzione, utilizzo per 5 anni e smaltimento telaio consuma un totale di 6.537,27 MJ di energia (metodo Cumulative Energy Demand). In particolare, il contributo delle diverse fasi è il seguente: Fase Produzione Telaio Produzione Vetro Uso Smaltimento Telaio MJ 2.596,73 592, ,92 44,12 La fase d uso genera l impatto maggiore, seguita dalla produzione del telaio, mentre lo smaltimento del telaio registra il peso minore. Consumo di Acqua Life Cycle Inventory 15

16 L infisso lungo l intero ciclo di vita, ovvero costruzione, utilizzo per 5 anni e smaltimento telaio consuma un totale di 6.221,03 litri di acqua (metodo Selected LCI Results). In particolare, il contributo delle diverse fasi è il seguente: Fase Produzione Telaio Produzione Vetro Uso 2 Smaltimento Telaio Litri 4.822, ,11 202,67 La fase di produzione del telaio genera l impatto maggiore, mentre lo smaltimento del telaio e la fase d uso registrano il peso minore. 2 Il consumo nella fase d uso è legato all impiego di acqua nei processi di produzione del combustibile e dell energia impiegata. 16

17 Infisso in Alluminio L infisso in Alluminio ipotizzato ha una trasmittanza di U w 1,8 W/m 2 K, e le dimensioni considerate sono 123 cm * 148 cm. I valori stimati delle materie prime e materiali utilizzati sono i seguenti: Materiale Quantità Unità Misura Alluminio 20 kg Vernice 2,5 kg Colla 0,05 kg Il telaio interamente in alluminio ha una trasmittanza termica di U f 1,5 W/m 2 K. Per il trasporto e l assemblaggio dei materiali sono stati utilizzati i seguenti dati: Elemento Quantità Unità Misura Trasporto 20 tkm Acqua usata in processo 1,1 kg Elettricità usata in processo 38,3 kwh Metano usato in processo 70,23 MJ Rifiuti di legno 7,8 kg Rifiuti in plastica 3,0 kg Rifiuti ferrosi 0,1 kg In più, si è ipotizzato l utilizzo di un vetro con una superficie di 1,26 m 2, ovvero il 70% dell intera superficie dell infisso e una trasmittanza termica U g di 1,7 W/m 2 K.. La dimensione e la tipologia del vetro sarà uguale nelle 3 diverse ipotesi di infisso (legno, PVC ed alluminio). Per quanto riguarda l utilizzo, si è considerato un periodo di 5 anni e sono stati realizzati i calcoli per determinare la potenza termica impiegata in tale periodo. Per calcolare la potenza termica sono state utilizzate le seguenti formule (flusso di potenza termica) W=U w *A*ΔT, dove: U w Trasmittanza termica infisso A Area infisso ΔT Differenza di temperatura tra l interno e l esterno 17

18 Come già detto precedentemente, U w è pari a 1,8, l'area (A) dell infisso è di 1,8 m 2, e una differenza di temperatura tra l'interno e l'esterno (ΔT) di 20 C. Pertanto la potenza termica è di 65 W. Per trasformare il flusso di potenza in Energia Joule si è utilizzato la seguente formula E = W*t, dove: t è il tempo trascorso in secondi. Se si considera l'accensione di un impianto di riscaldamento a metano per 180 giorni/anno (5 mesi di accensione) e un utilizzo medio di 12 ore al giorno, il consumo di energia risulta essere pari a 505 MJ/anno, ovvero MJ nei 5 anni. Per fine vita dell Alluminio, si considerano i dati dichiarati da RICREA per il 2011, ovvero la destinazione finale degli scarti in Alluminio è stata: 75,8% al riciclo; 24,2% in discarica. Risultati Emissioni di CO 2 equivalente GWP 100 L infisso lungo l intero ciclo di vita, ovvero costruzione, utilizzo per 5 anni e smaltimento telaio produce un totale di 392 kg di CO 2 equivalente (metodo IPPC GWP 100). In particolare, il contributo delle diverse fasi è il seguente: 18

19 Fase Produzione Telaio Produzione Vetro Uso Smaltimento Telaio Kg di CO 2 equivalente , ,10 La fase d uso insieme alla produzione del telaio generano l impatto maggiore, mentre lo smaltimento del telaio registra il peso minore. Consumo di Energia Cumulative Energy Demand L infisso lungo l intero ciclo di vita, ovvero costruzione, utilizzo per 5 anni e smaltimento telaio consuma un totale di 6.041,41 MJ di energia (metodo Cumulative Energy Demand). In particolare, il contributo delle diverse fasi è il seguente: Fase Produzione Telaio Produzione Vetro Uso Smaltimento Telaio MJ 2.142,33 592, ,92 2,65 La fase d uso genera l impatto maggiore, mentre lo smaltimento del telaio registra il peso minore. 19

20 Consumo di Acqua Life Cycle Inventory L infisso lungo l intero ciclo di vita, ovvero costruzione, utilizzo per 5 anni e smaltimento telaio consuma un totale di 5.153,65 litri di acqua (metodo Selected LCI Results). In particolare, il contributo delle diverse fasi è il seguente: Fase Produzione Telaio Produzione Vetro Uso 3 Smaltimento Telaio Litri 3.954, ,11 2,78 La fase di produzione del telaio genera l impatto maggiore e prevalente, mentre lo smaltimento del telaio registra il peso minore. 3 Il consumo nella fase d uso è legato all impiego di acqua nei processi di produzione del combustibile e dell energia impiegata. 20

21 Analisi Comparativa Confrontando le performance ottenute dalle tre diverse alternative proposte si ottengono i seguenti grafici: 21

22 Dalle immagini, si può notare che il serramento in legno registra la performance migliore su tutti e tre gli indicatori d impatto considerati (Produzione di CO 2 equivalente, consumo di energia e consumo di acqua). L utilizzo del materiale rinnovabile (in questo caso il legno) genera meno emissioni e meno consumo per la sua estrazione, trasformazione e smaltimento finale rispetto all utilizzo di materiale di origine fossile non- rinnovabile. Si può notare inoltre, che il consumo idrico dell infisso in legno è meno della metà rispetto alle altre due varianti. La lavorazione dell alluminio e la produzione del polimero PVC richiedono un consumo maggiore di energia e di conseguenza una maggiore generazione di emissioni atmosferiche inquinanti. In più l alto consumo d acqua è da imputarsi all estrazione dei materiali e la loro raffinazione e/o trasformazione. Gli impatti dell alluminio risultano leggermente più contenuti rispetto al PVC perché si è considerato l ingresso di parte di materiale da riciclo dati gli alti livelli di recupero esistenti in Italia e nel Mondo. 22

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