Calcolo LCA: esempio pratico di un mattone

Capire la teoria è utile, ma molto spesso non basta. Per comprendere davvero come funziona uno studio LCA, è necessario vedere come vengono inseriti i dati, come si modellano le fasi upstream, core e downstream e come vengono calcolati gli impatti ambientali.

Per questo abbiamo costruito un esempio di calcolo LCA semplificato su un mattone di argilla.

Si tratta di un esempio didattico: i dati utilizzati sono forfettari e non rappresentano un prodotto reale: l’obiettivo è mostrare la logica del calcolo LCA e la struttura di un modello applicato a un prodotto.

Esempio di Life Cycle Assessment di un prodotto

Per comprendere meglio come si fa un Life Cycle Assessment, abbiamo elaborato un esempio di calcolo LCA applicato a un prodotto semplice.

Per farlo, abbiamo utilizzato SimaPro, il software specialistico che normalmente utilizziamo per lo sviluppo dei modelli LCA.

In questo esempio di LCA di un prodotto, abbiamo scelto come caso studio un ipotetico mattone di argilla.

(Ricordiamo di nuovo che i dati mostrati qui sono forfettari e non rappresentano un prodotto reale)

Vediamo ora quali step si devono seguire per elaborare un modello LCA di un prodotto.

Come si fa un LCA: esempio passo per passo

Prima di entrare nel dettaglio, abbiamo suddiviso il ciclo di vita del mattone in tre macro-fasi: Upstream, Core e Downstream.

Proseguiamo esaminando i vari step per la costruzione del modello.

Step 1: Selezione delle Librerie (Database)

Per prima cosa occorre selezionare le librerie di dati che si utilizzeranno per l’analisi del ciclo vita. Tra le più comuni, citiamo Ecoinvent ed EXIOBASE. Per maggiori info, potete visitare l’elenco completo dei database inclusi nel software LCA Simapro.

A cosa servono i database LCA?

Quando si svolge uno studio LCA, non sempre l’azienda dispone di tutti i dati ambientali relativi ai materiali, ai trasporti o ai processi a monte della propria filiera.

Per questo motivo si utilizzano i database LCA, chiamati anche Life Cycle Inventory (LCI). Queste librerie contengono dati ambientali su migliaia di materiali, processi produttivi e scenari di trasporto o fine vita.

Nel nostro esempio di studio LCA, questi database ci permettono di associare un impatto ambientale ai materiali e ai processi considerati, costruendo un modello LCA più completo e realistico.

Step 2: Creazione del modello e calcolo LCA

Entriamo quindi nell’analisi vera e propria delle fasi del ciclo di vita. La prima fase è la cosiddetta fase Upstream, che riguarda tutto ciò che accade prima che il materiale arrivi in azienda.

2.1 Fase Upstream

Nel nostro caso esempio di azienda che produce mattoni, ipotizziamo l’acquisto di 1 kg di argilla. Questa, per arrivare alla mia azienda, viene trasportata su camion EURO 5 per 100 km.

Acquistando l’argilla, infatti, mi trascino dietro tutti gli impatti lungo il suo ciclo di vita: gli impatti della sua estrazione (emissioni, consumi energetici dei macchinari che estraggono l’argilla); gli impatti del trasporto dell’argilla da dove viene estratta fino al cancello della mia azienda, ecc.

Nel software LCA, inseriamo quindi due processi per modellare l’upstream:

• Produzione di 1 kg di argilla
• Trasporto su strada di 1 kg di materiale per 100 km

Questi due input sono solamente una parte minima di un LCA completo, che conterrebbe centinaia di input diversi. Tuttavia, sono sufficienti per vedere come il software li elabora per calcolare gli impatti.

Le emissioni generate in questa fase contribuiscono alla carbon footprint del prodotto.

Fig.1: Da questo schema vediamo un rudimentale modello della fase di upstream: i due riquadri in basso indicano l’impatto mostrato in CO2 equivalente, di a) la produzione di 1 kg di argilla (riquadro verde) e 2) il trasporto per 100 km di 1 kg di materiale su camion EURO5 (riquadro bianco). Questi due vanno a sommarsi nel riquadro complessivo “Upstream” in alto. La rappresentazione grafica nello schema aiuta a comprendere quali processi hanno un impatto più importante (spessore della freccia rossa, livello di riempimento della colonnina a destra).

ℹ️ La struttura dello studio LCA di un prodotto è come una matrioska: possiamo infatti spacchettare i processi, risalendo fino all’estrazione delle materie prime, e analizzando gli impatti ambientali di ogni passaggio intermedio.

Fig. 2: In questo schema (Fig. 2), il cut-off è stato abbassato rispetto alla Fig. 1: lo si nota dal numero maggiore di processi evidenziati. L’impatto ambientale totale non cambia, ma viene scomposto con maggiore dettaglio (aggiungendo ulteriori “pacchetti”). Abbassando ulteriormente il cut-off, otteniamo uno schema come quello della Fig. 3:

Il Cut-Off nell’LCA

Un concetto importante è quello di cut-off, ossia una soglia al di sotto della quale alcuni impatti vengono esclusi dall’analisi per semplificare il modello (soglia di esclusione). Più si abbassa la soglia di cut-off, più dettagli vengono inclusi nell’analisi, creando una struttura a matrioska, in cui ogni processo porta a nuove informazioni da includere, rendendo l’analisi sempre più complessa.

In quel kg di argilla, infatti, sono incluse: le emissioni prodotte dall’infrastruttura primaria che produce l’argilla (indicato dal numero 1 in fig. 3); quelle legate all’usura dell’infrastruttura che trasporta il gas naturale utilizzato nella produzione dell’argilla (per realizzare i gasdotti utilizzo acciaio, la cui produzione genera emissioni, 2 in fig. 3); le emissioni generate per produrre il packaging (3 in fig.3), e molte altre ancora.

Avete capito bene: l’LCA considera addirittura la quota parte di usura del gasdotto imputabile all’utilizzo del gas per produrre l’argilla. Si tratta chiaramente di emissioni minime, ma ci aiuta a capire quanto l’analisi possa spingersi in profondità: dalla semplice cottura dell’argilla si può risalire fino alle emissioni legate alla fabbricazione dell’acciaio necessario per costruire il gasdotto che trasporta il combustibile.

Fig. 3: Abbassando ulteriormente il cut-off aumentiamo il livello di dettaglio. Qui possiamo vedere lo zoom in del box riguardante la produzione dell’argilla (clay brick production). Nel dettaglio: 1: emissioni dell’infrastruttura primaria di produzione dell’argilla; 2: emissioni legate all’usura dei gasdotti che trasportano il gas utilizzato nella produzione; 3: emissioni generate dalla produzione del packaging.

2.2 Fase Core

La fase Core è la parte gestita e controllata direttamente dall’azienda. Nel nostro esempio di calcolo LCA, si tratta della cottura dell’argilla, ipotizziamo in un forno a gas. Anche qui, andiamo ad inserire gli input:

• 2 MJ di calore da gas naturale
• 0,05 kWh di elettricità (= 0,18 MJ, come si vede nello schema)

Lanciamo anche questa volta il calcolo e vediamo gli impatti della fase di produzione (Core), ovvero quelli del nostro impianto che cuoce il mattone.

Arrivati a questo punto, il modello corrisponde ad un LCA “dalla culla al cancello” perché non stiamo ancora considerando quello che accade dopo l’uscita del prodotto dallo stabilimento (Downstream). A seconda delle fasi del ciclo di vita che decidiamo di includere, determineremo dei diversi confini del sistema.

Questa fase, essendo sotto il diretto controllo dell’azienda, è anche quella analizzata durante una diagnosi energetica. È proprio qui che si individuano le principali opportunità di efficientamento e riduzione delle emissioni Scope 1 e Scope 2.

Fig. 4: Schema del modello LCA con fase Upstream e fase Core. Se l’analisi si fermasse a questo punto, rappresenterebbe un LCA from cradle to gate

2.3 Fase Downstream

La fase Downstream comprende quello che succede dall’uscita del cancello dell’azienda fino al fine vita. Ipotizziamo che il mattone esca dal nostro stabilimento, venga trasportato per 100 km da un camion EURO 5; venga utilizzato per costruire un edificio; dopo 100 anni, l’edificio viene demolito e i nostri mattoni vengono portati in discarica o in un impianto di riciclo.

Inseriamo anche qui gli input:

• Trasporto del mattone finito su un camion EURO 5 (ipotizziamo per 100 km)
• Fase d’uso del mattone (in questo caso trascurabile, perché non genera impatti stando fermo dentro il muro dell’edifici)
• Fine vita del mattone (smaltimento finale o riciclo)

In un LCA completo si farebbero dei calcoli per modellare anche i minimi dettagli (per esempio quanto diesel consuma la ruspa che demolisce la casa fatta con i nostri mattoni). Nel nostro LCA semplificato, utilizziamo uno scenario standard di SimaPro chiamato “Waste brick”.

Quando lo studio LCA comprende anche la fase di downstream, l’LCA è completo, o “dalla culla alla tomba”.

Le emissioni che avvengono nella fase Downstream, insieme a quelle upstream, compongono la carbon footprint di prodotto.

Fig. 5: Schema di modello LCA con le tre fasi: Upstream, Core e Downstream (LCA from cradle to grave, dalla culla alla tomba).

Cosa c’è dietro lo smaltimento di un mattone?

Siamo curiosi, quindi vogliamo capire meglio quali elementi compongono uno scenario standard come il “Waste brick”. Come anticipato, lo studio LCA funziona come un sistema a matrioska, in cui è possibile spacchettare gli impatti risalendo lungo le fasi del ciclo di vita. Ad esempio, nella fase di smaltimento di un mattone, il livello di dettaglio fornito da SimaPro è notevole. Il modello include, tra le altre cose:

• trasporto del mattone all’impianto di smistamento (sorting facility)
• impatto della ruspa che smista questi materiali (emissioni, diesel bruciato)
• usura dei macchinari dell’impianto di smistamento
• consumo di elettricità dell’impianto, per illuminazione e altri usi
• percentuale del materiale che viene recuperato (una parte va in produzione di clinker, un’altra va in discarica)

Insomma, anche con il nostro esempio di analisi LCA possiamo riconoscere il grado di profondità e dettaglio cha caratterizza la metodologia LCA. Nel nostro studio ipotetico di un mattone, abbiamo infatti mostrato il livello di complessità dello studio LCA. Abbiamo visto come l’analisi del ciclo di vita tenga conto di centinaia di processi e impatti che, seppur minimi, contribuiscono all’impatto complessivo del ciclo di vita del prodotto.

Step 3: Interpretazione LCA e report

Per ultimo, ma non meno importante, l’analisi LCA ci permette di capire dove si concentrano gli impatti maggiori e quali processi sono più critici. Si tratta della fase di interpretazione dell’analisi LCA, una fase cruciale per sviluppare solide strategie di miglioramento.

Infatti, è proprio in questa fase che l’analisi LCA diventa un mezzo per prendere decisioni strategiche. I dati raccolti vengono interpretati per trovare le strategie di miglioramento più efficaci, ad esempio per ridurre le emissioni, ridurre i consumi energetici o aumentare l’efficienza dei processi produttivi.

I risultati vengono poi raccolti all’interno del report LCA, o relazione LCA, il documento tecnico che descrive il metodo utilizzato, i dati considerati, i risultati ottenuti e le principali conclusioni dello studio.

Il nostro metodo consiste nello sviluppare modelli matematici affidabili per simulare scenari futuri. In altre parole, possiamo testare diverse ipotesi – nuovi materiali, fornitori alternativi, modifiche di processo – e valutarne in anticipo gli impatti ambientali.

Le strategie di miglioramento elaborate in questo modo sono basate su dati scientifici, riducono l’incertezza e minimizzano i rischi legati agli investimenti aziendali in sostenibilità.

L’interpretazione dell’LCA, quindi, non è un punto di arrivo, ma un punto di partenza per costruire strategie solide e consapevoli verso la transizione ecologica.

Dal modello LCA allo strumento digitale di calcolo

In alcuni casi, i modelli matematici sviluppati durante lo studio LCA possono essere integrati in strumenti digitali di calcolo, che permettono alle aziende di simulare in autonomia diversi scenari migliorativi.

Attraverso questi strumenti è possibile confrontare l’impatto ambientale di varianti di prodotto, materiali alternativi, fornitori diversi o modifiche di processo. Questo approccio è particolarmente utile quando l’azienda ha un catalogo ampio o vuole integrare l’LCA nei propri processi di progettazione e sviluppo prodotto.

Per approfondire questo approccio, leggi il nostro articolo dedicato agli strumenti digitali per gestire l’LCA su cataloghi complessi.

Come possiamo supportarti

L’esempio del mattone mostra come uno studio LCA riesca a mappare ogni fase del ciclo di vita del prodotto, dall’estrazione delle materie prime fino allo smaltimento finale, individuando con precisione dove si concentrano gli impatti ambientali.

Ollum è specializzata in studi LCA e nelle certificazioni collegate: supportiamo le aziende dalla raccolta dei dati fino alla costruzione del report LCA e alla definizione di piani di miglioramento