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    Umberto ARENA

    Insegnamento di ANALISI DEL CICLO DI VITA DI PROCESSI INDUSTRIALI

    Corso di laurea magistrale in SCIENZE E TECNOLOGIE PER L'AMBIENTE E IL TERRITORIO

    SSD: ING-IND/25

    CFU: 6,00

    ORE PER UNITÀ DIDATTICA: 48,00

    Periodo di Erogazione: Primo Semestre

    Italiano

    Lingua di insegnamento

    ITALIANO

    Contenuti

    Competenze di base per sviluppare un’Analisi di Ciclo di Vita (LCA), con particolare attenzione a quelle per processi di produzione di beni e servizi. In particolare:
     Principi e obiettivi di una LCA.
     Possibili applicazioni e limitazioni di una LCA.
     Contenuti, scopi e procedure dei diversi stadi di una LCA.
     LCA di un bene o un servizio: confini del sistema in esame; problemi di allocazione; dati rilevanti dalle banche dati LCA; raccolta e uso di dati da altre fonti, soprattutto primarie; implementazione e uso di un modello a computer del sistema in esame col software SimaPro; analisi e interpretazione dei risultati.
     Scrittura di un rapporto sulla LCA sviluppata, in accordo alle linee guida dello standard ISO.

    Testi di riferimento

    - Jolliet O., Saade-Sbeih M., Shaked S., Jolliet A., Crettaz P. (2015). Environmental Life Cycle Assessment, ISBN 9781439887660
    - Curran, M. A. (2015) Life Cycle Assessment Student Handbook.
    - McDougall F., White P., Franke M., Hindle P. (2005). Integrated Solid Waste Management: a Life Cycle Inventory (2nd edition) Blackwell Publishing. ISBN 0-632-05889-7

    Obiettivi formativi

    L’obiettivo del corso è fornire un’introduzione esaustiva sull’Analisi del Ciclo di Vita e gli altri strumenti di valutazione delle prestazioni ambientali di un processo di produzione di un bene o un servizio. Tali informazioni verranno impiegate per avviare gli studenti all'impiago di un software per LCA tra i più utilizzati al mondo.
    In particolare, si descriveranno:
    - L’approccio complessivo usato nella LCA e negli altri principali strumenti di valutazione.
    - La procedura di una LCA, con le quattro fasi stabilite dallo standard internazionale ISO 14040/44.
    - I principali tipi di impatti ambientali considerati e quantificati in una LCA.
    - Come e quando usare la LCA in diversi processi decisionali.

    Prerequisiti

    Conoscenze e abilità fornite dal corso di Impianti di Trattamento degli effluenti Inquinanti.

    Metodologie didattiche

    Lezioni frontali con un'ampia fase di, esercitazioni numeriche e utilizzo di software dedicato per il quale si è acquisita una multi-licenza a scopi didattici fino a 40 utenti.

    Metodi di valutazione

    Prova orale, che comprende sempre anche la discussione di casi studio. Il candidato dovrà dimostrare di conoscere gli aspetti fondamentali della procedura standard di una LCA, aver compreso i principi generali che sono alla base della stessa procedura. Si richiederà anche una capacità, sia pur ad uno stadio preliminare, di impiego del software dedicato.

    Altre informazioni

    Materiale di supporto è disponibili on-line, comprese le diapositive utilizzate durante il corso e gli articoli scientifici per la discussione dei casi studio.

    Programma del corso

    1. Introduzione al Life Cycle Thinking, alla LCA e agli altri strumenti di valutazione delle prestazioni ambientali. Interazione tra il sistema industriale e il sistema ambiente. Diversi approcci (concetti e strumenti) per la valutazione della sostenibilità di processi industriali, relativi vantaggi e svantaggi e situazioni di uso preferenziale.
    2. Definizione di Analisi del Ciclo di Vita. La definizione e gli stadi di una LCA secondo gli standard ISO 14040/44. Generalità sulla metodologia. Diversi tipi di approccio per l'esecuzione di una LCA: attributional e consequential.
    3. La fase di Goal and Scope Definition. L’applicazione prevista, cioè l'obiettivo primo dello studio, le ragioni che inducono a svilupparlo e il tipo di pubblico a cui è destinato (Goal phase). L'ambito di applicazione, cioè il sistema oggetto dello studio; la funzione ed i confini del sistema in esame; l'unità funzionale; le procedure di allocazione dei carichi; le categorie di impatto ambientale sulle quali ci si concentrerà; la qualità dei dati; le assunzioni, le problematiche e i limiti dello studio (Scope phase).
    4. La fase di Analisi di Inventario (LCI). Preparazione di un inventario di dati di carichi ambientali (diretti, indiretti ed evitati). Quantificazione dei flussi di materia e di energia in entrata al sistema e quelli relativi alle emissioni, ai rifiuti e ad altri carichi ambientali in uscita, con riferimento all'intero ciclo di vita del sistema in esame. Impiego del freeware STAN a supporto della quantificazione dei flussi di materia. Banche dati commerciali e pubbliche. Il problema dell’allocazione. Modi per presentare i risultati di un inventario.
    5. La fase di Analisi degli Impatti Ambientali (LCIA). Elementi obbligatori e opzionali di una LCIA: classificazione, caratterizzazione, normalizzazione, pesatura. Categorie relative agli input e agli output. Categorie di impatto o di midpoint: concetti di acidificazione, eutrofizzazione, tossicità, assottigliamento dello strato di ozono, formazione dello smog fotochimico, consumo di risorse, degrado del territorio. Categorie di danno o di endpoint: salute umana, riscaldamento globale, qualità degli ecosistemi, consumo delle risorse. Metodologie per lo sviluppo di una LCIA (CML, Ecoindicator 99, Impact 2002+).
    6. La fase di Interpretazione. Analisi dei contributi. Analisi dell’incertezza. Analisi di sensitività, con il metodo dei parametri e degli scenari.
    7. Casi studio di LCA. Esempi con il supporto del software SimaPro di LCA applicate principalmente a diverse opzioni dei sistemi di gestione rifiuti e al comparto edile.

    English

    Teaching language

    Italian

    Contents

    Basic competences of a Life Cycle Assessment (LCA) analyst. In particular:
    - The purposes and principles of LCA.
    - The possible applications and limitations of LCA.
    - The content and the purpose of the LCA steps.
    - A complete LCA of a product or service system. Then: identify and delimit the system, specify and handle allocation problems, identify and use relevant data from LCA databases, collect and use data from other sources, implement and use a computer model of the system in the LCA software SimaPro, analyse, explain, and interpret model results.
    - Writing of a report of the performed LCA, applying the ISO standard guidelines and terminology.

    Textbook and course materials

    - Jolliet O., Saade-Sbeih M., Shaked S., Jolliet A., Crettaz P. (2015). Environmental Life Cycle Assessment, ISBN 9781439887660
    - Curran, M. A. (2015) Life Cycle Assessment Student Handbook.
    - McDougall F., White P., Franke M., Hindle P. (2005). Integrated Solid Waste Management: a Life Cycle Inventory (2nd edition) Blackwell Publishing. ISBN 0-632-05889-7

    Course objectives

    The course aims to an exhaustive introduction to Life Cycle Assessment and some other tools for the environmental assessment of production processes of good or services. These competences will be utilised in the utilization of one of the most known LCA software in the world. In particular, the course will describe:
    - The overall approach used in LCA and other assessment tools.
    - The standardised procedure of an LCA study, following the four phases established by the ISO 14040/44.
    - The main types of environmental impacts, which are considered and quantified in an LCA.
    - How and when LCA can be used in different decision-making situations.

    Prerequisites

    Knowledges and skills provided by the course of Industrial Pollution Control Engineering.

    Teaching methods

    Front desk lectures, with a large part dedicated to numerical exercises and to the utilization of a LCA software. A multi-license has been acquired that allows the contemporary connection of 40 students

    Evaluation methods

    Oral exam, which always includes the discussion of a case study. The candidate has to demonstrate the knowledge of the main aspects of the LCA procedure and of principles that drive it as well as a preliminary skill in the utilisation of the LCA software.

    Other information

    Supporting material is available on-line, including slides and notes of lectures as well as the scientific papers to be utilised for the analyses of case studies.

    Course Syllabus

    1. Introduction to Life Cycle Thinking, Life Cycle Analysis and other assessment tools for environmental performances of process industries. Interaction between the system of enterprises and the environment. Different approaches (concepts and tools) that can be utilised to assess the sustainability of industrial processes, pros and cons, and when and how it is better utilise a tool instead of another one.
    2. Definition of Life Cycle Analysis. The life cycle assessment framework based on ISO14040/44 standard, with the four phases. Different LCA approaches: attributional and consequential.
    3. Goal and Scope Definition. The intended application; the reasons for carrying out the study; the intended audience, i.e. to whom the results of the study are intended to be communicated (Goal phase). The product system to be studied; the functions of the product system or, in the case of comparative studies, the systems; the functional unit; the system boundary; allocation procedures; LCIA methodology and types of impacts; data requirements; assumptions and limitations; data quality requirements (Scope phase).
    4. Life Cycle Inventory (LCI). Compilation and quantification of inputs and output to obtain an inventory table of (direct, indirect and avoided) burdens. Quantification of material and energy flows in input to the system as well as gaseous, water and waste emissions, with reference to the whole life cycle of interest. Utilisation of the freeware STAN as a support tool for material flow analysis. Available data bank. Allocation procedure. Different way for reporting of an inventory table.
    5. Life Cycle Impact Assessment (LCIA). Mandatory and optional elements of an LCIA: classification, characterisation, normalisation, weighting. Categories for inputs and outputs. Midpoint categories and Endpoint categories. Methodologies to LCIA implementation (CML, Ecoindicator 99, Impact 2002+).
    6. Interpretation. Analysis of contributions. Analysis of uncertainty. Sensitivity analysis, with the method of parameters or that of scenarios.
    7. LCA case studies. Case studies analysed with the support of the SimaPro software, with reference to situation mainly related to waste management options and the building sector.

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