Influência de regras de corte de inventário nos resultados de ACV de edificações

A escassa literatura disponível sobre avaliação do ciclo de vida de edificações (ACVed) aponta a necessidade de reduzir os fluxos considerados. As regras de corte auxiliam a viabilizar a modelagem, mas o efeito de variações na sua aplicação é inexplorado na literatura. O objetivo deste trabalho é investigar a influência da aplicação das duas principais abordagens de corte de inventário utilizadas em ACVed - por massa e energia, indicada pela norma EN 15804, e por subsistema construtivo, como adotado pela certificação LEED v4 - relativamente ao inventário mais completo possível (“best-of-knowledge”). Impactos do berço ao túmulo foram calculados para dois casos. A plataforma SimaPro v8.5/9.0 apoiou a composição dos processos e adaptações da base Ecoinvent. Foram utilizados os métodos CML-IA baseline e CED para avaliação de impacto, e clusterização k-means para prospecção de relações entre categorias ambientais. Enquanto a regra de corte europeia retém uma parcela considerável dos impactos em todas as categorias, os subsistemas excluídos pelo LEED afetam principalmente categorias não avaliadas, mas em que a produção de materiais de construção tem efeito relevante, como ecotoxicidades, toxicidade humana e depleção abiótica. Adicionalmente, a livre escolha de três categorias ambientais propicia redundância de informação, caso elas façam parte de um mesmo cluster. Para equilibrar a viabilidade da ACVed, enquanto se assegura a integridade das conclusões, recomendamos que a certificação adicione subsistemas na avaliação até que mais de 75% dos metais sejam computados, e amplie estrategicamente o conjunto de categorias avaliadas mandatoriamente. Estudos adicionais são agora necessários para confirmar estas proposições

Influence of cutoff rules on whole building life cycle assessment results

Orientadores: Vanessa Gomes da Silva, Leticia de Oliveira NevesDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e UrbanismoResumo: As certificações ambientais apresentam metodologias qualitativas amigáveis para avaliar o desempenho das edificações, porém podem apresentar resultados distorcidos. Na tentativa de melhorar estes resultados e indicar benefícios ambientais reais, as principais certificadoras (LEED, BREEAM, DGNB, etc.) têm inserido o uso da técnica de avaliação do ciclo de vida (ACV) em seu sistema, ainda que de forma facultativa e com pequena participação no resultado final. A ACV busca compreender os aspectos ambientais e potenciais impactos a partir de uma abordagem quantitativa dos fluxos de massa e energia ao longo da existência de um produto. Porém, a grande quantidade de dados, por vezes indisponíveis ou inexistentes e a extensa vida útil da edificação estão dentre os principais limitadores do uso desta técnica como meio de avaliar ambientalmente as construções. Para tanto, são utilizadas diferentes estratégias de simplificação, dentre elas as exclusões de insumos menos importantes dos inventários ACV, regularizadas através das regras de corte. Esta pesquisa têm como objetivo maior investigar a influência que duas diferentes regras de corte implicam sobre os resultados da ACV de edificações completas (ACVed), a partir da comparação de três cenários: 1) Modelagem baseline; 2) Modelagem sob a regra de corte por massa e energia, conforme a norma europeia EN 15804:2012, aplicada sobre a etapa de produto; 3) Modelagem sob a regra de corte por subsistemas construtivos, segundo a certificação ambiental LEED v4 (considerando apenas estrutura e envelope). Estes cenários foram aplicados sobre quatro estudos de caso com diferentes tipologias construtivas e funcionais. Para as modelagens do berço ao túmulo (A1-5, B4, C1-2), em um período de 50 anos, foram utilizados o software SimaPro 8.5/9.0, a base de dados Ecoinvent 3.4/3.5 e as metodologias de avaliação de impacto CED v1.11 e CMI-IA baseline v3.05, observando apenas os impactos incorporados, portanto desconsiderando energia e água operacionais da etapa de uso (B6 e B7). A vida útil dos elementos, distribuídos em 11 subsistemas construtivos, seguiu a NBR 15575-1:2013. Os achados demonstraram que apesar de ambas regras reduzirem consideravelmente os esforços na fase de inventário ACVed, o corte por massa e energia possui maior abrangência de materiais em diferentes subsistemas construtivos, mantendo uma alta aderência dos resultados de impactos em todas as categorias analisadas, principalmente na etapa de uso, quando há maior intensidade de reposições e substituições. Já o corte por subsistemas, por excluir da avaliação todos os elementos internos, apresenta maior desvio nos resultados finais, principalmente nas categorias de ecotoxicidades, toxicidade humana e depleção de recursos, quando empregada sobre estudos de edificações com grande intensidade de sistemas prediais. Esta situação implica em recomendações para revisão do protocolo ACVed adotado pela certificação LEED, uma vez que seu público alvo tende a edifícios corporativos, consumidores massivos de sistemas e elementos internos com alta taxa de manutenção (reposições e substituições). Também, foram identificadas associações entre as categorias de impacto, os subsistemas construtivos e os materiais de construção, permitindo melhorar a compreensão sobre o comportamento ambiental das edificaçõesAbstract: Environmental rating systems are friendly qualitative methodologies to assess building performance, however, it can show not reliable results. To improve the results and indicate real environmental benefits, some buildings environmental rating systems (e.g. LEED, BREEAM, DGNB, etc.) have included in its methodology the use of life cycle assessment (LCA), although on an optional way and with a little participation in final results. LCA seeks to understand environmental aspects and potential impacts from a quantitative approach of mass and energy flows through the product life span. However, the use of LCA is challenged mainly due to the large amount of data, sometimes unavailable, and the long buildings life span, preventing the integration of LCA into typical design practice. Thus, there are many different ways to simplify this kind of assessment, such as excluding less important flows and elements from the LCA inventories, based on cutoff rules. This research therefore aims at investigating the influence of two different cutoff rules over the whole building LCA (wbLCA), comparing three simulation scenarios: 1) Baseline modeling; 2) Mass and energy cutoff modeling, according to European Standard (EN 15804:2012) and applied over the product stage; 3) Element building cutoff modeling, according to LEED v4 rating systems approach, i.e. considering structure and envelope only. These scenarios were applied on four case studies with different typologies of use and structural systems. The SimaPro v.8.5/9.0 software, the Ecoinvent database v.3.4/3.5 and the CED v1.11 and CML-IA baseline v3.05 LCIA method were used in the cradle to grave modeling (A1-5, B4, C1-2), considering 50 years of building life span and only embodied impacts, that is, disregarding operational energy and water use (B6 and B7 modules). The components were distributed into 11 building elements, and these reference service lives were established according with the NBR 15575-1:2013. The results showed that both cutoff rules reduce the flows in the inventory phase, but mass and energy approach retain materials in different building elements, mainly those intensively replaced in use stage, computing more impacts through all analyzed categories. The building element cutoff approach excludes building systems and internal components, presenting low coverage of final results, mainly in Abiotic depletion ¿ resources, and Human and eco-toxicity impacts categories, when applied in studies with high intensity of building systems. It is necessary a review about the LCA adopted by the LEED certification, since its main audience are corporate buildings, that typically presents a massive consumption of building systems and internal elements with high number of replacements. Also, some associations were identified between the impact categories, the building elements and the construction material, making possible to understand buildings' environmental behaviorMestradoArquitetura, Tecnologia e CidadeMestra em Arquitetura, Tecnologia e Cidade05-P-04795-2019CAPE

Comparison of 16 national methods in the life cycle assessment of carbon storage in wood products in a reference building

Wood and bio-based construction products are perceived as a way to use renewable resources, to save energy and to mitigate greenhouse gas (GHG)-emissions during production and to store carbon during the entire service life of the building. This article compares the carbon footprint per kilogram of wood products (softwood beams, plywood, oriented strand board panel, and fibre board) from the perspective of the life cycle assessment methodology for greenhouse gas (GHG) emissions of practitioners from 16 countries participating in the IEA Annex 72. These materials are used in PAL6 softwood structure multi-residential building. This article aims at comparing the carbon footprint accounting methods from 16 countries for PAL6 multi-residential building. Each national team applied the reference study period (RSP), life cycle modules covered, modelling rules, the geographical scope of inventory data as well as the LCA database according to its specific national method. The results show that there are three types of methodology to assess a building with biogenic content (0/0, -1/+1, -1/+1*). The results were more variable plywood, oriented strand board, and fibreboard than the softwood beams due to the variability in the wood transformation processes among the countries. A net negative carbon balance was obtained for the softwood beam for the countries using -1/+1* with a clear assumption of the fraction of the carbon permanently stored at the end-of-life (EoL). The carbon storage is only possible if it is secured at the EoL. Participating countries apply different definitions of permanence and EoL scenarios. Guideline on assessing, monitoring, and legally reporting carbon storage at the EoL are needed, based on concertation between standard, life cycle assessment, wood industry, and climate experts