Ecoprofilo LCA di soluzioni costruttive di involucro in calcestruzzo aerato autoclavato

 
RICERCA SULLA CARATTERIZZAZIONE AMBIENTALE DEI SISTEMI COSTRUTTIVI MINERALI YTONG E MULTIPOR.

EPD YTONG e MULTIPOR
Il gruppo Xella ha realizzato diverse EPD per i propri prodotti, in contesti differenti in relazione ai diversi stabilimenti produttivi. Germania e Francia sono i due contesti a livello europeo in cui la richiesta di EPD da parte di progettisti e costruttori è più diffusa, perché a livello nazionale viene promossa la valutazione LCA de-gli edifici basata su EPD tramite gli strumenti di certificazione ambientale DGNB (Germania) e HQE (Francia), e dunque i pro-duttori sono incentivati a certificare i propri prodotti. Le EPD dei prodotti Xella sono contenute nel report di ricerca completo (disponibile su richiesta contattando il servizio tecnico Ytong). In Germania i prodotti Xella certificati EPD, presso l’IBU, sono: i blocchi Ytong, il pannello isolante minerale Multipor e i pannelli armati Hebel (commercializzati in Italia con il marchio Ytong); tutti prodotti in stabilimenti tedeschi. Le attuali certificazioni tedesche fanno ancora riferimento alla ISO 14025. Le certificazioni sono attualmente in corso di aggiornamento rispetto alla nuova norma EN 15804. Solo per i blocchi Ytong è già disponibile la certificazione EPD aggiornata. All’interno delle EPD è possibile trovare i risultati della valutazione LCA espressi in relazione a 1 m3 di prodotto.
In Francia esiste una norma di riferimento specifica per le EPD dei prodotti edilizi, la NF P 01-010 sviluppata da AFNOR, e l’EPD viene chiamata Fiche de Déclaration Environnementale et Sanitaire, promossa da l’Association des Industries de Productions de Construction (AIMCC) che ha sviluppato una banca dati (INIES) contenente più di 1.000 FDES. La specificità delle EPD francesi è quella di esprimere i dati LCA in relazione all’unità funzionale e non all’unità dichiarata (1 kg o 1 m3) come avviene nel resto di Europa. Questa scelta deriva dal fatto di mettere a disposizione dei dati leggibili con più immediatezza dai progettisti. La conversione, se utile, in dati riferiti a 1 kg è comunque fattibile, poiché viene dichiarato il flusso di riferimento (quantità di materiale) dell’unità funzionale considerata. Nel caso della dichiarazione dei prodotti Xella Thermopierre, relativa ai tre stabilimenti produttivi di Mios, Montereau, Saint Savin, l’unità funzionale si riferisce a 1 m2 di muratura realizzata in blocchi di calcestruzzo cellulare da 25-30-36,5 cm (intonaci esclusi) con resistenza termica di 2,56-3,03-3,63 m2K/W e una durata di vita utile (“durée devie typique”) di 100 anni. Emerge una ulteriore peculiarità della dichiarazione, ossia il fatto di dichiarare anche la vita utile del prodotto, questione estremamente importante in una LCA, in quanto i processi di manutenzione ed eventuale sostituzione nel tempo dei componenti entrano nel conteggio degli impatti ambientali nel ciclo di vita e dunque conoscere la durata dei componenti è importante per una valutazione dell’efficacia ambientale della soluzione costruttiva.

Ecoprofilo LCA di soluzioni costruttive di chiusura verticale YTONG, MULTIPOR, HEBEL
Al fine di agevolare l’uso dei dati ambientali LCA da parte dei progettisti, vengono in questa sezione presentati gli ecoprofili (from cradle to gate) di soluzioni costruttive di involucro in AAC, espresse già in funzione di 1 m² di soluzione costruttiva, riferita solo allo strato costituito dal prodotto nei diversi spessori commerciali (intonaci esclusi). Sia nelle banche dati, sia nelle EPD, si trovano dati ambientali espressi in relazione a 1 kg o 1 m³ di materiale, e occorre poi procedere a una serie di calcoli (in relazione a spessori e densità del prodotto) per ricondursi alla soluzione costruttiva “parete”. In questo caso si intendono invece presentare i dati LCA già in relazione alle prestazioni tecniche della parete (trasmittanza, isolamento acustico, ecc.), in modo da affiancare l’informazione ambientale all’informazione tecnica, come ulteriore parametro in mano al progettista al momento della scelta progettuale. Le soluzioni costruttive esaminate si riferiscono ai principali prodotti Xella: i blocchi Ytong, i pannelli isolanti Multipor, i pannelli armati Hebel. I dati ambientali LCA sono tratti dalle EPD tedesche, che rispondono agli standard internazionali ISO 14025 e EN 15804. Si è preferito fare riferimento a dati primari, anche se riferiti a un contesto che non è quello italiano, non essendo ancora stato possibile realizzare una EPD riferita allo stabilimento di Pontenure (PC) dal momento che non sono ancora disponibili adeguati dati di monitoraggio. I dati relativi ai consumi di energia primaria (PEI) comprendono sia l’energia non rinnovabile sia l’energia rinnovabile.

Valutazione comparativa LCA con soluzioni costruttive convenzionali

L’analisi comparativa ha coinvolto 14 soluzioni di chiusura verticale suddivise in 3 gruppi:
 - chiusure verticali di tamponamento,
 - chiusure verticali con muratura portante,
 - chiusure verticali a cappotto con differenti tipi di isolamento termico.
Per poter operare una valutazione comparativa LCA è stata scelta come unità funzionale 1 m² di soluzione di chiusura verticale con trasmittanza termica omogenea (0,27 W/m²K e 0,18 W/m²K). In questo documento viene presentata una sintesi dei risultati: in particolare sono stati selezionati i confronti con trasmittanza termica 0,27 W/m²K.
Nel report di ricerca completo (disponibile su richiesta contattando il servizio tecnico Ytong) sono illustrati anche i confronti di chiusure verticali di tamponamento e di chiusure verticali portanti con trasmittanza termica 0,18 W/m²K, dove l’andamento dei risultati varia in maniera proporzionale.

Il primo gruppo è costituito dalle chiusure verticali di tamponamento con trasmittanza termica di 0,27 W/m²K e ne fanno parte le 4 soluzioni tipologiche elencate a seguire:
- soluzione monostrato con blocco Ytong Clima 350,
- soluzione leggera stratificata a secco con struttura in profili metallici, lastra esterna a matrice cementizia e lastra interna in cartongesso e con isolante interposto in lana di roccia,
- soluzione a doppia parete costituita da un paramento esterno in blocchi di laterizio porizzato e un paramento interno in mattoni forati con interposto un pannello semirigido in lana di roccia,
- soluzione bistrato costituita da blocchi in laterizio porizzato e isolamento a cappotto in polistirene espanso sinterizzato.

Il secondo gruppo raccoglie le chiusure verticali portanti con livelli di prestazione termica di 0,27 W/m²K. Ad essi appartengono le seguenti 5 soluzioni:
- soluzione bistrato con blocco Ytong Sismico 575 e cappotto in pannelli Multipor
- soluzione bistrato con blocco Ytong Thermo 450 e cappotto in pannelli Multipor
- soluzione bistrato con blocco Ytong Clima 350 e cappotto in pannelli Multipor
- soluzione bistrato con blocco in laterizio porizzato e isolamento a cappotto in polistirene espanso sinterizzato
- soluzione stratificata in legno con pannello portante X-lam, cappotto in fibra di legno e controparete isolata su struttura metallica intelaiata con pannelli in cartongesso.

L’ultimo gruppo mette in confronto 5 materiali isolanti applicabili a cappotto su una chiusura verticale in blocchi Ytong Sismico 575 fino a raggiungere una trasmittanza termica di 0,25 W/m²K. I 5 materiali sono:
- Ytong Multipor
- polistirene espanso sinterizzato
- lana di roccia
- fibra di legno
- sughero

Ciascun gruppo è stato costituito selezionando le soluzioni di chiusura più frequentemente utilizzate nel panorama edilizio nazionale, in raffronto con le soluzioni costruttive Ytong. L’analisi del profilo ambientale è stata effettuata dopo aver eguagliato la prestazione di trasmittanza termica (unità funzionale) delle soluzioni inserite nella medesima categoria, agendo sullo spessore dell’isolante dopo aver definito il costituente principale della chiusura (tipo di blocco, pannello X-lam, lastre per chiusura a secco). In considerazione del fatto che sul mercato è possibile reperire molteplici prodotti diversi per ogni materiale considerato, ciascuno di essi con caratteristiche termofisiche proprie, risulta particolarmente difficoltoso e avulso dalla realtà condurre una valutazione facendo riferimento ai materiali generici. Per ovviare a questo problema sono stati scelti alcuni prodotti specifici facilmente reperibili sul mercato, dei quali sono state assunte le relative caratteristiche tecniche, al fine di definire correttamente le quantità di prodotto necessarie al raggiungimento del valore di trasmittanza termica prefissato. Le quantità di materiale che sono state definite per condurre la valutazione del profilo ambientale delle varie soluzioni sono quindi dipendenti dai valori prestazionali dei prodotti selezionati (le specifiche tecniche e i dati termofisici sono stati assunti dalle schede tecniche dei prodotti selezionati). Sebbene questo tipo di approccio porti a risultati fortemente dipendenti dai prodotti specifici assunti, si è voluto evitare di riferirsi alla categoria materica, in quanto soggetta a oscillazioni anche significative dei valori prestazionali e di densità che avrebbero comportato il dover assumere dei range, rendendo impossibile la comparazione. Il riferirsi a prodotti effettivi di mercato rende più realistico il confronto e simula l’approccio tipico del progettista durante le scelte di progetto. Il confronto qui proposto può ovviamente essere ampliato o aggiornato con eventuali altre soluzioni e prodotti alternativi. Il report di ricerca completo (disponibile su richiesta contattando il servizio tecnico Ytong) illustra la procedura di calcolo consentendo di valutare le prestazioni ambientali di altre soluzioni. Occorre dunque sottolineare che i risultati della valutazione comparativa sono strettamente relazionati alle assunzioni relative ai materiali specifici scelti per la comparazione e dunque non possono essere generalizzate. Per poter impostare i confronti, l’unità funzionale è stata definita assumendo come prestazione prevalente la trasmittanza termica¹, vista l’attuale attenzione ai temi del risparmio energetico. Come si è però dimostrato nel capitolo precedente, focalizzare l’attenzione su un solo parametro prestazionale, necessario per poter dimensionare gli elementi costruttivi al fine del confronto, rischia di non mettere in luce l’insieme delle prestazioni che una soluzione costruttiva garantisce. Per questo sono stati affiancati altri parametri prestazionali di tipo termico, come gli indicatori relativi all’inerzia termica (sfasamento termico, fattore di attenuazione e trasmittanza termica periodica), al fine di permettere una lettura più ampia del comportamento prestazionale delle soluzioni analizzate. Il quadro prestazionale non è ancora completo perché occorrerebbe confrontare anche la prestazione acustica, la resistenza al fuoco, la permeabilità/resistenza al vapore, ecc. Occorrerebbe inoltre fare alcune considerazioni relative alla durata nel tempo delle soluzioni costruttive, ma in questo senso si è già sottolineato come sia difficile reperire tale informazione nelle dichiarazioni dei produttori. I dati ambientali per effettuare le valutazioni sono stati assunti dalle dichiarazioni EPD tedesche dei prodotti Xella e dalla banca dati Ecoinvent 2.2 (elaborati con SimaPro 7.3.2 e i metodi EPD2008 e Cumulative Energy Demand) per tutti gli altri pro-dotti, non essendo disponibili le EPD di tutti i prodotti considerati. Per i prodotti Ytong e Multipor sono stati indicati anche i dati ambientali tratti dalla banca dati Ecoinvent, poiché esiste uno scostamento tra la procedura LCA utilizzata per elaborare le EPD e la procedura LCA utilizzata per i dati ambientali in Ecoinvent, per cui, non avendo la disponibilità di tutte le EPD per gli altri prodotti, si ritiene più significativo il confronto tra i dati LCA da banca dati, per omogeneità nelle modalità di calcolo ed elaborazione delle LCA. I confronti con dati da banca dati sono riquadrati nei seguenti grafici. Si è comunque ritenuto opportuno illustrare nei grafici anche i risultati elaborati con i dati LCA dei prodotti Xella provenienti da EPD, nella prospettiva che sia questo il dato utile per il confronto tra prodotti, quando tutti i prodotti saranno dotati di EPD. Si evidenzia che i dati ambientali dei blocchi in calcestruzzo aerato autoclavato contenuti nella banca dati sono differenti rispetto a quelli estraibili dall’EPD Ytong proprio perché le assunzioni nel calcolo LCA differiscono. In generale l’EPD costituisce un dato più completo e attuale rispetto al valore contenuto in banca dati (risalente al 2004), e i nuovi standard sulle EPD sono più dettagliati rispetto agli standard sulla procedura LCA nell’indicare cosa deve essere computato nella valutazione. I valori di impatto ambientale riferiti ai pannelli isolanti Multipor sono stati estratti dalla dichiarazione EPD del 2006 e non è stato possibile reperire alcun dato di confronto all’interno della banca dati Ecoinvent.
La valutazione è stata effettuata considerando tutti i principali indicatori ambientali:
- Consumo di energia primaria (PEI), MJ
- Effetto serra (GWP. Global Warming Potential), kg CO₂ eq.
- Riduzione dello strato di ozono (ODP. Ozone Depletion Po-tential), kg CFC-11 eq.
- Formazione di smog fotochi-mico (POCP. Photochemical Ozone Creation Potential), kg C₂H₄ eq.
- Acidificazione di suoli e acque (AP. Acidification Potential of land and water), kg SO2 eq. Eutrofizzazione (EP. Eutrophication Potential), kg (PO₄)^3- eq.
Si è scelto però di presentare nei grafici riassuntivi solo tre indicatori, al fine di semplificare la lettura ai progettisti. Sono stati selezionati i tre indicatori più noti e più significativi in ambito edilizio: consumo di energia (PEI), effetto serra (GWP) e acidificazione di suoli e acque (AP).
Occorre sottolineare che l’indicatore dell’eutrofizzazione ha tendenzialmente un andamento simile a quello dell’acidificazione, dunque l’omissione non altera la valutazione e il giudizio complessivo. L’indicatore relativo alla riduzione dello strato di ozono è poco significativo in edilizia (i valori sono molto bassi) e soprattutto verifica un impatto causato da sostanze che sono oggetto di una serie di normative cogenti (Protocollo di Montreal e successivi regolamenti europei) che stanno progressivamente introducendo il divieto alla produzione e all’immissione sul mercato del-le sostanze che causano la riduzione dello strato di ozono. Sono necessarie anche alcune precisazioni relative ai valori di consumo di energia primaria. Innanzitutto occorre sottolineare che nel consumo di energia primaria sono stati conteggiati sia i consumi di energia prodotta da fonte non rinnovabile, sia i consumi di energia prodotta da fonte rinnovabile. Per distinguere questi due tipi di fonte, nei grafici la quota di consumo di energia primaria da fonte rinnovabile viene evidenziata con un tratteggio laddove ha una incidenza significativa (superiore al 10%). Va precisato inoltre che nel consumo di energia primaria è compresa l’energia feedstock (in accordo con le norme ISO 14040), ossia il contenuto energetico dei materiali potenzialmente combustibili, impiegati nei pro-cessi analizzati lungo il ciclo di vita come materiali e non come combustibili, calcolato in base al potere calorifico superiore, potenzialmente recuperabile a fine vita. Il legno, le plastiche, i prodotti organici utilizzati nell’industria petrolchimica contengono energia feedstock, mentre i minerali e i metalli no. L’importanza di conteggiare questo valore risiede nel fatto che viene conteggiato lo “stoccaggio” di una risorsa che potenzialmente poteva essere usata per produrre energia e invece viene “congelata” in un materiale da costruzione, quindi temporaneamente destinata ad altri usi. L’energia feedstock può essere recuperata a fine vita tramite termovalorizzazione del materiale. Infatti in un bilancio LCA completo, l’energia feedstock “consumata” a inizio vita viene bilanciata dall’energia “prodotta” dalla combustione del materiale a fine vita (se si ipotizza come scenario di fine vita la termovalorizzazione), portando il bilancio complessivo a zero. Nel caso di recupero energetico a fine vita, si ottiene dunque un vantaggio ambientale dal punto di vista del bilancio di energia, ma occorre precisare che devono essere conteggiate le emissioni prodotte a fine vita dalla combustione stessa e dunque viene peggiorato il bilancio ambientale per esempio del GWP e degli altri indicatori di impatto legati alle emissioni in aria.
 

¹Per il calcolo della trasmittanza termica sono stati considerati i valori di conducibilità termica specifici dei prodotti selezionati, tenendo conto delle percentuali di maggiorazione previste dalla norma UNI 10351:1994, che tengono conto del contenuto di umidità nelle condizioni medie di esercizio, dell’invecchiamento, dell’installazione, della tolleranza di spessore