Propuesta metodológica de aplicación sectorial de Análisis de Ciclo de Vida (ACV) para la evaluación ambiental de la edificación en España

La aplicación de criterios de sostenibilidad ha de entenderse como el procedimiento esencial para la necesaria reconversión del sector de la construcción, que movilizando el 10% de la economía mundial, representa más de la tercera parte del consumo mundial de recursos, en torno al 30-40% del consumo energético y emisiones de gases de efecto invernadero, 30-40% de la generación de residuos y el 12% de todo el gasto en agua dulce del planeta. La presente investigación se enmarca en una estrategia general de promover la evaluación de la sostenibilidad en la edificación en el contexto español, dando un primer paso centrado en la evaluación del comportamiento ambiental. El hilo conductor de la investigación parte de la necesidad de establecer un marco teórico de sostenibilidad, que permita clarificar conceptos y definir criterios de valoración adecuados. Como siguiente paso, la investigación se dirige a la revisión del panorama internacional de normativa e instrumentos voluntarios, con el objetivo de clarificar el difuso panorama que caracteriza a la sostenibilidad en el sector de la edificación en la actualidad y enmarcar la investigación en un contexto de políticas y programaciones ya existentes. El objetivo principal reside en el planteamiento de una metodología de evaluación de los aspectos o impactos ambientales asociados al ciclo de vida de la edificación, aplicable al contexto español, como una de las tres dimensiones que constituyen los pilares básicos de la sostenibilidad. Los ámbitos de evaluación de los aspectos sociales y económicos, para los que no existe actualmente un grado de definición metodológico suficientemente congruente, son adicionalmente examinados, de cara a ofrecer una visión holística de la evaluación. Previo al desarrollo de la propuesta, se aborda, en primer lugar, la descripción de las características básicas y limitaciones de la metodología de Análisis de Ciclo de Vida (ACV), para posteriormente proceder a profundizar en el estado del arte de aplicación de ACV a la edificación, realizando una revisión crítica de los trabajos de investigación que han sido desarrollados en los últimos años. Esta revisión permite extraer conclusiones sobre su grado de coherencia con el futuro entorno normativo e identificar dos necesidades prioritarias de actuación: -La necesidad de armonización, dadas las fuertes inconsistencias metodológicas detectadas, que imposibilitan la comparación de los resultados obtenidos en los trabajos de evaluación. -La necesidad de simplificación, dada la complejidad inherente a la evaluación, de modo que, manteniendo el máximo rigor, sea viable su aplicación práctica en el contexto español. A raíz de la participación en los trabajos de desarrollo normativo a nivel europeo, se ha adquirido una visión crítica sobre las implicaciones metodológicas de la normativa en definición, que permite identificar la hoja de ruta que marcará el escenario europeo en los próximos años. La definición de la propuesta metodológica integra los principios generales de aplicación de ACV con el protocolo metodológico establecido en la norma europea, considerando adicionalmente las referencias normativas de las prácticas constructivas en el contexto español. En el planteamiento de la propuesta se han analizado las posibles simplificaciones aplicables, con el objetivo de hacer viable su implementación, centrando los esfuerzos en la sistematización del concepto de equivalente funcional, el establecimiento de recomendaciones sobre el tipo de datos en función de su disponibilidad y la revisión crítica de los modelos de cálculo de los impactos ambientales. Las implicaciones metodológicas de la propuesta se describen a través de una serie de casos de estudio, que ilustran su viabilidad y las características básicas de aplicación. Finalmente, se realiza un recorrido por los aspectos que han sido identificados como prioritarios en la conformación del escenario de perspectivas futuras, líneas de investigación y líneas de acción. Abstract Sustainability criteria application must be understood as the essential procedure for the necessary restructuring of the construction sector, which mobilizes 10% of the world economy, accounting for more than one third of the consumption of the world's resources, around 30 - 40% of energy consumption and emissions of greenhouse gases, 30-40% of waste generation and 12% of all the fresh water use in the world. This research is in line with an overall strategy to promote the sustainability assessment of building in the Spanish context, taking a first step focused on the environmental performance assessment. The thread of the present research sets out from the need to establish a theoretical framework of sustainability which clarifies concepts and defines appropriate endpoints. As a next step, the research focuses on the review of the international panorama regulations and voluntary instruments, with the aim of clarifying the fuzzy picture that characterizes sustainability in the building sector at present while framing the research in the context of existing policies and programming. The main objective lies in the approach of a methodology for the assessment of the environmental impacts associated with the life cycle of building, applicable to the Spanish context, as one of the three dimensions that constitute the pillars of sustainability. The areas of assessment of social and economic issues, for which there is currently a degree of methodological definition consistent enough, are further examined, in order to provide a holistic view of the assessment. The description of the basic features and limitations of the methodology of Life Cycle Assessment (LCA) are previously addressed, later proceeding to deepen the state of the art of LCA applied to the building sector, conducting a critical review of the research works that have been developed in recent years. This review allows to establish conclusions about the degree of consistency with the future regulatory environment and to identify two priority needs for action: - The need for harmonization, given the strong methodological inconsistencies detected that prevent the comparison of results obtained in assessment works. - The need for simplification, given the inherent complexity of the assessment, so that, while maintaining the utmost rigor, make the practical application feasible in the Spanish context. The participation in the work of policy development at European level has helped to achieve a critical view of the methodological implications of the rules under debate, identifying the roadmap that will mark the European scene in the coming years. The definition of the proposed methodology integrates the general principles of LCA methodology with the protocol established in the European standard, also considering the regulatory standards to construction practices in the Spanish context. In the proposed approach, possible simplifications applicable have been analyzed, in order to make its implementation possible, focusing efforts in systematizing the functional equivalent concept, establishing recommendations on the type of data based on their availability and critical review of the calculation models of environmental impacts. The methodological implications of the proposal are described through a series of case studies, which illustrate the feasibility and the basic characteristics of its application. Finally, the main aspects related to future prospects, research lines and lines of action that have been identified as priorities are outlined

Methodological issues of LCA application to building sector: challenges, risks and opportunities

Methodological issues of LCA application to building sector: challenges, risks and opportunitie

Implicancias atmosféricas de la oxidación de compuestos orgánicos volátiles (COVs) fluorados de uso industrial

Tesis (Doctora en Ciencias Químicas) - - Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas, 2019La atmósfera, y especialmente la tropósfera, es la parte de la biosfera más dinámica, con una renovación constante de los materiales presentes a niveles traza. Debido a esto, la atmósfera es considerada el gran reactor químico del sistema Tierra, especialmente por la potente capacidad oxidativa que tienen el ozono (O3), los radicales hidroxilos (•OH), radicales nitrato (NO3•) y átomos de cloro (Cl•) presentes en la misma. Esta capacidad oxidativa está además influenciada por las emisiones de compuestos orgánicos biogénicos y antropogénicos, entre ellos los compuestos orgánicos volátiles (COVs). Las emisiones regionales de una sustancia o grupo de sustancias, si éstas tienen vidas medias atmosféricas de unos días, pueden ser transportadas a larga distancia, llegando a otras regiones. Estos fenómenos de distribución de sustancias antropogénicas han sido extensamente validados al identificar, por ejemplo, contaminantes orgánicos provenientes de la actividad urbana y/o industrial en zonas de montaña remotas, o incluso en zonas antárticas o árticas. En este trabajo de tesis se ha estudiado la cinética y mecanismos de una serie de COVs halogenados (fluoro acrilatos y metacrilatos e hidro-fluoroolefinas). Para el mismo se utilizaron, cámaras de simulación colapsables de teflón y cámaras de simulación de paso múltiple de cuarzo, a través de diferentes técnicas de detección (CG-FID, CG-EM y FTIR). Además de los experimentos cinéticos y mecanísticos se han investigado computacionalmente las reacciones del 2-fluoropropeno con radicales •OH y átomos de Cl•, con el fin de ampliar el conocimiento de las propiedades estructurales y termodinámicas de esta olefina, posteriormente este estudio se podría extender a otras moléculas con características estructurales similares. Los cálculos se realizaron con el programa Gaussian 09 al nivel de teoría M06/6-311++G (2df,2pd). Con la información cinética y mecanística obtenida, se han evaluado los impactos ambientales a escala local, regional y global y sus posibles efectos perjudiciales tanto en humanos como en la biota. Palabras claves: Atmósfera, Compuestos Orgánicos Volátiles Halogenados, Cinética, Productos, Química Computacional.202

Degradación de compuestos halogenados iniciada por radicales OH y átomos de Cl

Una serie de hidrocarburos que contienen cloro son utilizados en la industria solvente intermediaria en reacciones químicas o extracción, desengrasante, removedores de pinturas, etc. Se ha demostrado que estos compuestos causan deterioro en la capa de ozono estratosférico, por lo que se ha prohibido su uso en países como Estados Unidos, Alemania, Suiza, México, etc. Cantidades sustanciales de estos compuestos son introducidos a la atmósfera debido a sus usos antes mencionados sin bien aún no se dispone de información acabada sobre la cinética y la vía de degradación de estos compuestos en la atmósfera. En este trabajo de tesis se estudió la cinética de la reacción de oxidación atmosférica de 3-Cloro-2-metilpropeno con radicales OH y átomos de Cl. Paralelamente se identificó cloropropanona como producto principal formado de las reacciones del compuesto en estudio con el oxidante proponiéndose el mecanismo de degradación atmosférico. Por otro lado el uso de hidrofluoréteres (HFEs) como sustitutos de CFCs y HCFCs ha disparado un gran número de estudios sobre la degradación atmosférica de estos compuestos y más recientemente sobre sus principales productos de oxidación (hidrofluoroésteres). En este trabajo de tesis se realizó el estudio cinético del 2,2,2-Trifluoroetilbutirato (éster de cadena larga), para obtener el tiempo de permanencia de este compuesto en la atmósfera y su reacción con radicales OH y átomos de Cl. Para ello se utilizaron cámaras de simulación colapsables de teflón y a través de diferentes técnicas de detección (CG-FID, CGMS). Además de los experimentos cinéticos y mecanísticos se han investigado teóricamente las propiedades estructurales y termodinámicas del compuesto clorado y de todos los intermediarios que participan en la reacción en los dos mecanismos propuestos al nivel de teoría B3LYP/6-311+G(3df). Con la información cinética y mecanística se evaluó el posible impacto ambiental de los compuestos estudiados.CONACYT - Consejo Nacional de Ciencia y TecnologíaPROCIENCI

Sustainability assessment of energy saving measures : a multi-criteria approach for residential buildings retrofitting—A case study of the Spanish housing stock

The building sector is well known to be one of the key energy consumers worldwide. The renovation of existing buildings provides excellent opportunities for an effective reduction of energy consumption and greenhouse gas emissions but it is essential to identify the optimal strategies. In this paper a multi-criteria methodology is proposed for the comparative analysis of retrofitting solutions. Life Cycle Assessment (LCA) and Life Cycle Cost (LCC) are combined by expressing environmental impacts in monetary values. A Pareto optimization is used to select the preferred strategies. The methodology is exemplified by a case study: the renovation of a representative housing block from the 1960s located in Madrid. Eight scenarios have been proposed, from the Business as Usual scenario (BAU), through Spanish Building Regulation requirements (for new buildings) up to the Passive House standard. Results show how current renovation strategies that are being applied in Madrid are far from being optimal solutions. The required additional investment, which is needed to obtain an overall performance improvement of the envelope compared with the common practice to date, is relatively low (8%) considering the obtained life cycle environmental and financial savings (43% and 45%, respectively)

Energy and economic survey of the renovation of a residential building wall in Madrid

La edificación es un sector de enorme influencia en la evolución del consumo de energía y las emisiones de CO2. Teniendo en cuenta que en estos momentos hay 3,5 millones de viviendas vacías y que los próximos años no va a haber un aumento en la demanda de vivienda nueva, la rehabilitación sostenible del parque residencial existente es una tarea prioritaria y sobre la que hay que prestar especial interés. Dado que aún queda mucho donde actuar, es necesario hacer una reflexión sobre cómo se está rehabilitando para poder mejorar en el futuro. Por ello, el objetivo del presente trabajo es analizar algunas estrategias adoptadas hasta ahora en el parque inmobiliario y su aplicación en un caso de estudio, mediante la mejora de la fachada de un edificio de viviendas situado en Madrid

Recommendations for the application of passive bioclimatic strategies in a rainy mega thermal climate, Tena-Ecuador

Introducción: el presente estudio tiene como objetivo brindar recomendaciones de diseño bioclimáticas pasivas para la ciudad de Tena, caracterizado por ser un clima mega térmico lluvioso. Metodología: la metodología aplicada se basó en el registro de las variables climáticas (temperatura, radiación solar, humedad relativa, velocidad del viento y precipitación) de la estación meteorológica de la Universidad de Ikiam con datos desde el 2016. Los elementos climáticos fueron analizados en relación con los criterios de confort y herramientas bioclimáticas (Carta bioclimática de Olgyay, Carta Psicométrica y Triángulos de Confort). Resultados: los resultados mostraron la necesidad de utilizar el viento, disminuir la humedad y temperatura al interior de las viviendas durante todos los meses del año. Esto permitió identificar que las principales estrategias bioclimáticas recomendadas para la ciudad de Tena están relacionadas a la orientación y forma de la vivienda, generación de sombra, ventanas e inercia térmica. Estas recomendaciones permitirán a los diseñadores arquitectónicos adoptar estrategias adecuadas de enfriamiento pasivo para mejorar el confort térmico.Introduction: the present study aims to provide passive bioclimatic design recommendations for the city of Tena, characterized by being a rainy mega thermal climate. Methodology: the methodology applied was based on the recording of climatic variables (temperature, solar radiation, relative humidity, wind speed and precipitation) of the meteorological station of the University of Ikiam with data from 2016. The climatic elements were analyzed in relation to the comfort criteria and bioclimatic tools (Olgyay Bioclimatic Chart, Psychometric Chart and Comfort Triangles). Results: the results showed the need to use the wind, reduce humidity and temperature inside the houses during all months of the year. This allowed us to identify that the main bioclimatic strategies recommended for the city of Tena are related to the orientation and shape of the house, generation of shade, windows, and thermal inertia. These recommendations will enable architectural designers to adopt appropriate passive cooling strategies to improve thermal comfort

Análisis de Ciclo de Vida para el ecodiseño del sistema Intemper TF de cubierta ecológica aljibe

Artículo que refleja los resultados obtenidos en la evaluación ambiental de la cubierta F ecolójica aljibe, planteando a partir de la identificación de los puntos críticos las estrategias de ecodiseño pertinentes

Semantic catalogs for life cycle assessment data

AbstractLife cycle assessment (LCA) is a highly interdisciplinary field that requires knowledge from different domains to be gathered and interpreted together. Although there are relatively few major data sources for LCA, the data themselves are presented with highly heterogeneous formats, interfaces, and distribution mechanisms. The lack of agreement among data providers for descriptions of processes and flows creates substantial barriers for information sharing and reuse of practitioners’ models.Nevertheless, the many data resources share a common logic. The use of Semantic Web technologies and text mining techniques can facilitate the interpretation of data from diverse sources. Numerous existing efforts have been made to articulate a knowledge model for LCA. In March of 2015 a joint workshop was held that brought together leading international domain experts with ontology engineers to develop a set of simple models called ontology design patterns (ODPs) for LCA information. In this paper we build on the outcomes of the workshop, as well as prior published works, to derive a minimal “consensus model” for LCA. We use the consensus model to derive a description of an LCA “catalog” that can be used to express the semantic content of a data resource. We generate catalogs of several prominent databases, and make those catalogs available to the public for independent use. Finally, we “link” those catalogs to existing knowledge models using JSON-LD, a linked data format that can expose the catalog contents to Semantic Web tools.We then show by example how the catalogs may be used to answer questions about the scope, coverage, and comparability of data, both within and across data sources, that are difficult to answer when the contents of the catalogs are provided independently and inconsistently. We discuss how the use of semantic catalogs can help address challenges that initiatives such as the “Global Network of Interoperable LCA Databases – Global LCA Data Access” are facing today

Environmental profile of green roof material in different locations in Spain: Life Cycle Assessment and optimization

The building construction industry consumes 40% of the materials entering the global economy and generates 40–50% of the global output of greenhouse gases and agents of acid rain. Thus, energy building consumption minimization became one of the basic principles of the European Environmental Legislation and Strategy. [1] Considering this, the benefits provided by green roofs appear to make them a good option. They reduce thermal fluctuation on the outer roof surface and increase thermal capacity; help to mitigate air pollution; reduce urban heat island effect and noise propagation; reduce runoff peaks of rainfall events; and increase biodiversity. [2-5] The use of green roofs has increased noticeably in recent years in many countries, but relevant up-to-date environmental data is needed to allow the environmental comparison of green roofs with conventional solutions. This will help us to assess their behaviour and analyse if, just because they have vegetation, we can call them “ecological roofs”. There are examples of Life Cycle Assessment (LCA) studies of some construction materials, however no comprehensive Life Cycle Inventory (LCI) data for green roofs is available in the literature. The scope of the study is to deepen the knowledge of green roofs by studying the environmental profile of the materials used to build them, and how their adaptation to climatic conditions affects their environmental impact. To do so, LCA methodology has been used to study the environmental profile of the materials