Tecniche di analisi ambientali dei cicli di vita

Mi interesserebbe avere informazioni sulla procedura LCA (Life Cycle Analysis) e sulla LCA dei mangimi a uso zootecnico.

Lisa Di Luia
13 aprile 2003
La risposta che segue affronta il problema generale delle analisi del ciclo di vita e non riguarda in maniera specifica l'argomento dei mangimi a uso zootecnico.
Prodotti e processi di produzione ambientalmente compatibili sono elementi vitali per la competitività delle aziende nel prossimo futuro. È importante che la progettazione dei prodotti sia orientata, con un'attenzione sempre maggiore, ai problemi ecologici che il prodotto stesso può incontrare lungo tutto il suo ciclo di vita.
L'analisi del ciclo di vita permette il confronto e la valutazione di diverse alternative di progetto, sia dal punto di vista ecologico, sia da quello economico. Per realizzare questi paragoni tra le diverse alternative possibili, è importante definire l'unità funzionale, che è ciò che sostituisce l'unità di misura fisica (in una linea di produzione in cui si realizzano bottiglie di plastica da 1,5 litri, l'unità funzionale con cui si confrontano le diverse alternative è la bottiglia stessa e non il chilogrammo di plastica).
Negli anni passati, le imprese erano principalmente interessate alla realizzazione dei prodotti richiesti dal mercato e che rispondevano quindi ai requisiti imposti dalla legislazione vigente. Negli ultimi anni, invece, gli aspetti ecologici sono diventati sempre più importanti, sino ad affiancare quelli economici e tecnologici: per avere successo sul mercato, nella progettazione di un prodotto non deve essere tralasciato né l'aspetto tecnologico, né quello economico, né tantomeno quello ambientale.
Per la valutazione ambientale dei prodotti viene utilizzata l'analisi del ciclo di vita (Life Cycle Assessment, LCA), che fa parte di quella nuova strumentazione, messa a punto negli ultimi anni, per rendere eco-sostenibili le nostre attività, sviluppando soprattutto interventi di natura preventiva (H. Weule, Life-Cycle-Analysis: A Strategic Element for Future Products and Manufacturing Technologies, Annals of the CIRP, 1993, Vol. 42, pp. 181-184).
Si esamina di seguito il ciclo di vita di un prodotto "dalla culla alla tomba" e questo principalmente per due motivi:
  • Apportando miglioramenti su una singola fase si trasferisce semplicemente l'inquinamento altrove. In tal modo, i benefici che si ottengono con il miglioramento implementato vengono bilanciati in maniera negativa dai problemi causati nelle altre fasi.
  • Prima della diffusione della metodologia LCA, i progettisti hanno cercato di rendere più efficienti i singoli processi produttivi senza mai considerare l'intero ciclo di vita del prodotto.
    Con la metodologia LCA è possibile ottenere miglioramenti in termini di efficienza anche solo con risistemazioni delle parti componenti il ciclo stesso (V. Badini, G. Baldo, Con metodo, dalla culla alla tomba, Impresa Ambiente, 1996, No.6, pp. 52-57).
È facile prevedere, che dall'attuale applicazione della metodologia LCA a pochi prodotti di grandi imprese, si passerà rapidamente a un uso esteso, che potrà incidere notevolmente sull'accettazione da parte del pubblico e sulla stessa competitività dei prodotti.
L'International Organization for Standardization ha pubblicato nel 1997 la norma ISO 14040, "Gestione ambientale, Analisi del ciclo di vita, Principi e quadro di riferimento", la prima normativa internazionale sulla metodologia LCA.
Questa normativa prevede che la LCA sia usata per:
  • identificare le opportunità di migliorare gli aspetti ambientali dei prodotti in vari punti del loro ciclo di vita;
  • assistere al processo decisionale sia delle industrie sia delle organizzazioni governative e non (ad esempio: pianificazione strategica, definizione di priorità, progettazione o riprogettazione di prodotti e processi);
  • selezionare indicatori rilevanti di performance ambientali;
  • valorizzare il marketing di prodotti eco-sostenibili (ad esempio: etichette ecologiche, pubblicazione di prodotti ambientalmente compatibili).
LE FASI DELLA LCA
L'analisi LCA si suddivide in quattro fasi:
  1. Definizione della finalità e della sua portata: nella fase di definizione delle finalità, si specificano gli interventi che si andranno a implementare in base ai risultati ottenuti dall'analisi, il tipo di informazione richiesta e il livello di dettaglio che si vuole ottenere.
    Con la portata invece, si definiscono i confini del sistema che si analizza e le categorie di dati richiesti; inoltre la portata deve essere identificata con un livello di dettaglio tale che la finalità prefissata sia raggiungibile (C. Bonanno, La progettazione dei prodotti a minor impatto ambientale, Ambiente, Risorse, Salute, 1997, Vol. 6, pp. 14-18).
  2. Inventario: in questa fase si descrivono i flussi di materiali ed energia che attraversano i confini del sistema sia in ingresso sia in uscita dal sistema stesso. L'insieme dei flussi di materia ed energia in entrata ed in uscita, assieme ai rifiuti in uscita dal sistema costituiscono il ciclo di vita di un prodotto.
    Durante la fase di inventario, questi flussi vengono contabilizzati; per facilitare le operazioni di raccolta dei dati si può disegnare un diagramma di flusso che riassuma le fasi principali del ciclo di vita, nonché le entrate e le uscite di ogni fase.
    In sostanza, occorre quantificare:
    i fabbisogni di materie prime (bilancio di massa);
    i fabbisogni di energia (bilancio energetico);
    i reflui totali del processo.
    I dati recuperati dovranno essere riferiti all'unità funzionale da paragonare. La validità dello studio è legata alla precisione nella raccolta e nella catalogazione dei dati relativi all'intero processo (http://www.fita.it/ecocompte/eco_intr.html# inventario).
  3. Valutazione degli impatti: è la fase principale della metodologia LCA. Il problema è che gli impatti sull'ambiente sono difficilmente interpretabili.
    Durante questa fase i dati raccolti vengono aggregati e classificati in relazione agli impatti indotti sull'ambiente (acqua, aria, suolo, ecc.). Le analisi LCA in genere raggruppano gli impatti in quattro categorie :
    consumo di energia;
    emissioni idriche;
    emissioni atmosferiche;
    rifiuti solidi.
    La misurazione di impatto complessiva ha bisogno di un'interpretazione dei dati e di un ordine gerarchico degli impatti stessi. Essendo una delle parti più delicate dell'intera LCA, le definizioni degli obiettivi perseguiti e dei limiti del sistema possono fornire linee di riferimento utili (http://www.fita.it/ecocompte/eco_intr.html#impatti).
  4. Valutazione dei miglioramenti: in questa fase vengono valutate e selezionate le opzioni per ridurre gli impatti ed i carichi ambientali del sistema in studio. In particolare si analizzano le possibilità per quanto riguarda:
    il risparmio di energia in input;
    il recupero di energia in output;
    il riciclo dei materiali;
    la diminuzione dell'inquinamento nel suolo, nell'aria e nell'acqua.
Si tenga presente che i risultati di una LCA devono essere verificati con un'analisi di sensitività, in modo da:
valutare l'effetto sui risultati finali di alcune variabili critiche;
controllare la qualità dei dati di input;
verificare che i risultati siano indipendenti dai dati di input;
valutare gli effetti dei cambiamenti proposti nell'ultima fase della LCA.
Inoltre, come tutte le metodologie basate sul confronto, la LCA non propone una soluzione assoluta, ma un insieme di alternative tra cui scegliere la migliore secondo la situazione che si sta analizzando (C. Bonanno, La valutazione del ciclo di vita dei prodotti, Ambiente, Risorse, Salute, 1996, Vol. 51, pp. 7-11).
PROCEDURE PER L'ANALISI DEL CICLO DI VITA
Esistono diverse procedure per la valutazione dell'impatto ambientale; per brevità si riporteranno solamente le due principali.
Procedura SETAC
La SETAC (Society of Environmental Toxicology and Chemistry) ha realizzato una procedura per la valutazione degli impatti, ma solamente la prima fase di questa metodologia è stata realizzata nella pratica. La procedura SETAC è caratterizzata da tre fasi:
  1. Classificazione e caratterizzazione: nella classificazione tutti gli impatti sono suddivisi in classi secondo l'effetto che hanno sull'ambiente (impatti che contribuiscono all'effetto serra, impatti che contribuiscono alla distruzione dello strato di ozono, ecc.). Gli impatti ambientali sono aggregati all'interno di ciascuna classe in modo che ad essi si possa assegnare un punteggio secondo l'effetto che producono. Non è però sufficiente attribuire questi punteggi secondo la quantità di sostanza coinvolta nell'impatto e questo perché ci possono essere sostanze che, a parità di quantità, hanno un effetto maggiore o minore di altre. Questo problema è risolto con l'applicazione di pesi alle diverse sostanze, in modo che si possa tenere conto della pericolosità di ciascuna di esse. L'attribuzione dei pesi avviene nella fase denominata di caratterizzazione.
  2. Normalizzazione: per comprendere meglio l'importanza relativa di un impatto, è necessario realizzare una normalizzazione dei dati a disposizione. In questa fase, gli effetti sono normalizzati sulla base di un "effetto normale", che non è altro che l'impatto causato da una persona media durante un giorno o un altro periodo specificato. La comprensione degli impatti normalizzati è più significativa.
  3. Valutazione degli effetti normalizzati: la normalizzazione aumenta in maniera considerevole l'importanza dei risultati che si ottengono con la LCA. Tuttavia, nessun giudizio conclusivo sull'analisi può essere fatto, sino a che tutti gli effetti sono considerati di eguale importanza. Nella fase di valutazione, i punteggi degli effetti normalizzati sono moltiplicati per un fattore che rappresenta l'importanza relativa di ciascun effetto.
Procedura EPS
La metodologia EPS utilizza tre passi per la valutazione di un impatto:
  1. calcolo degli effetti sugli ecosistemi;
  2. calcolo delle conseguenze negative di questi effetti su cinque elementi di analisi o "safeguard subjects":
    perdita di risorse (materiali grezzi);
    salute umana;
    perdita di produzione;
    biodiversità;
    estetica, bellezza della natura.
  3. Calcolo dei valori attribuiti da chi compie l'analisi EPS a questi safeguards subjects: in quest'ultimo passo della metodologia EPS, si usa il principio di "pagamento spontaneo", ossia si ricerca l'ammontare di spesa che la società è disposta a sostenere per evitare o correggere gli impatti negativi che i diversi effetti trovati nella prima fase hanno sui safeguard subjects (http://www.pre.nl/lca.html).
LIMITAZIONI DELLA METODOLOGIA LCA
Esistono alcune difficoltà nell'applicazione della metodologia LCA di prodotto, ossia:
  • Allocazione complessa: risulta complesso allocare a ogni singolo prodotto gli impatti ambientali del sistema di produzione, a meno che il sistema stesso non sia facilmente scomponibile in modo da rispettare le unità di prodotto. Con uno studio orientato ai processi l'allocazione non è più necessaria.
  • Dispersione geografica: durante tutto il ciclo di vita, il prodotto è causa di impatti ambientali in diverse regioni geografiche (si pensi per esempio all'estrazione di materiale in una regione, alla produzione in un'altra, alla distribuzione che ha impatto lungo tutto il tragitto che separa il magazzino dall'utilizzatore del prodotto stesso, ecc.). Questi impatti "distribuiti" sono difficilmente valutabili a causa della disomogeneità che le diverse operazioni possono avere nelle diverse regioni. Studiando il sistema produttivo invece, questi problemi non dovrebbero esserci perché l'impatto ambientale è localizzato in una sola regione.
  • LCA oltre l'ambiente: studiando i sistemi produttivi, si possono più facilmente considerare nell'analisi fattori economici (mettendoli in relazione con le normali attività gestionali dell'impresa) e sociali (che sono direttamente connessi con le varie fasi del ciclo di vita del sistema produttivo).
Focalizzare l'attenzione sui processi e non sui prodotti può essere una cosa positiva; quello che non si può fare è applicare una metodologia LCA ai processi e questo principalmente per tre motivi:
  • In una LCA di prodotto, per rendere omogeneo il confronto tra le diverse alternative, si individua un'unità funzionale per ogni categoria di prodotto. Non è invece semplice individuare un criterio di confronto tra i cicli di vita di sistemi diversi, perché non sempre appare chiaro quando un confronto di questo tipo è utile.
  • In una LCA di prodotto non ci sono difficoltà nell'analisi di soluzioni che mettano in discussione la necessità stessa del confronto tra alternative. Nel caso in cui si vogliano invece valutare i cicli di vita di sistemi di produzione differenti, non si possono considerare quelle soluzioni che mettono in discussione la necessità di realizzare uno o più prodotti specifici e questo perché il sistema di produzione è progettato una volta definita la pianificazione di prodotto.
  • La LCA a un prodotto è facilmente applicabile perché questo è scomponibile, senza grossi problemi, nelle sue diverse componenti, che possono essere così seguite fin dalla produzione primaria. La fase inventariale in una LCA di processo non sarebbe altrettanto semplice a causa delle difficoltà che si avrebbero nell'individuare degli elementi di base da seguire in maniera approfondita.
Roberto Bosani ITIA Istituto di Tecnologie Industriali e Automazione, Milano

© Copyright SISSA - Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati - Trieste (Italy) - 2001-2011