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Introdução à AVALIAÇÃO DO CICLO DE VIDA (ACV) F. Antunes Pereira DAO/UA, Maio 3005 1.INTRODUÇÃO A Avaliação de Ciclo de Vida (ACV) é uma metodologia que permite compilar os fluxos mássicos e energéticos de entrada e saída, e avaliar os potenciais impactos ambientais associados a um produto/processo ao longo de todo o seu ciclo de vida (ISO 14040). O ciclo de vida inclui todos os estados consecutivos e interligados de um produto/processo, desde a extração das matérias-primas ou transformação de recursos materiais, até à deposição final no ambiente (desde o “berço” ao “túmulo”). A aplicação mais significativa da ACV é como instrumento de apoio à tomada de decisões em áreas como: inovação, regulamentação (industrial, ambiental), estratégias e políticas Em 1994 a ISO criou o comité técnico TC 207 com vista à uniformização das metodologias de várias ferramentas estruturadas de gestão ambiental. No contexto da ACV resultaram quatro normas importantes (ISO 14040:1997, ISO 14041:1998, ISO 14042:2000, ISO 14043:2000, ISO/TS 14048:2000 e ISO/TS 14049:2000). Estas normas providenciam uma base estrutural metodológica para aplicação da ACV (são ferramentas metodológicas), mas não constituem em si mesmas um manual de aplicação concreta desta técnica (ferramenta processual ou operacional). Na prática existem disponíveis vários manuais; no presente trabalho seguiu-se predominantemente o LCA-Guide da escola de Leiden (Heijungs et al., 1992), posteriormente actualizado pelo CML-2000 (Guinée et al., 2000). Contudo, para se ficar com um panorama mais vasto das metodologias disponíveis, faz-se no ANEXO 4 referência a uma metodologia diferente (Eco-indicator 99); ambas as metodologias (Leiden e Eco-indicator 99) são representativas da maioria das existentes. Assim, a 1

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Pedagogical university level introduction to Life Cycle Analysis (LCA) (in Portuguese)

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Introdução àAVALIAÇÃO DO CICLO DE VIDA

(ACV)

F. Antunes PereiraDAO/UA, Maio 3005

1.INTRODUÇÃO

A Avaliação de Ciclo de Vida (ACV) é uma metodologia que permite compilar os fluxos mássicos e energéticos de entrada e saída, e avaliar os potenciais impactos ambientais associados a um produto/processo ao longo de todo o seu ciclo de vida (ISO 14040). O ciclo de vida inclui todos os estados consecutivos e interligados de um produto/processo, desde a extração das matérias-primas ou transformação de recursos materiais, até à deposição final no ambiente (desde o “berço” ao “túmulo”). A aplicação mais significativa da ACV é como instrumento de apoio à tomada de decisões em áreas como: inovação, regulamentação (industrial, ambiental), estratégias e políticas

Em 1994 a ISO criou o comité técnico TC 207 com vista à uniformização das metodologias de várias ferramentas estruturadas de gestão ambiental. No contexto da ACV resultaram quatro normas importantes (ISO 14040:1997, ISO 14041:1998, ISO 14042:2000, ISO 14043:2000, ISO/TS 14048:2000 e ISO/TS 14049:2000). Estas normas providenciam uma base estrutural metodológica para aplicação da ACV (são ferramentas metodológicas), mas não constituem em si mesmas um manual de aplicação concreta desta técnica (ferramenta processual ou operacional). Na prática existem disponíveis vários manuais; no presente trabalho seguiu-se predominantemente o LCA-Guide da escola de Leiden (Heijungs et al., 1992), posteriormente actualizado pelo CML-2000 (Guinée et al., 2000).

Contudo, para se ficar com um panorama mais vasto das metodologias disponíveis, faz-se no ANEXO 4 referência a uma metodologia diferente (Eco-indicator 99); ambas as metodologias (Leiden e Eco-indicator 99) são representativas da maioria das existentes. Assim, a metodologia de Leiden é representativa das metodologias do tipo orientadas para temas ambientais (”mid-points”, ou “top-down”), enquanto que a do Eco-indicator 99 é orientada para danos ambientais, ou societais (“end-points”, ou “bottom-up”). Contudo para um principiante, a metodologia de Leiden será porventura mais intuitiva e transparente.

Para a execução de ACVs existem actualmente vários modelos matemáticos (Menke et al., 1996) e metodologias operacionais (Guinée et al., 2000; Jensen et al., 1999). Uma das primeiras aplicações à gestão de resíduos, para ajudar à tomada de decisões ambientalmente mais correctas foi feita pela Procter & Gamble (White et al., 1996); posteriormente foi apresentado novo modelo dedicado (CSR, 2000). Outros estudos de ACV foram já publicados na área de gestão de RSU (Consonni et. al, 2005; Dalemo, 1999; Weitz et al., 1999; Denison, 1996; Camobreco et al., 1999; Tsiliyannis, 1999; Finnveden, 2000).

Textos básicos para o estudo desta matéria incluem: Baumann, H. and Tillman, A.M., 2004; Clift and Cowel, 1997; Thorneloe, S. et al. 1997; SETAC, 1992; Fava, J.A. et

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Figura 1-Fases ou actividades deuma ACV.

al. (eds.) 1991, 1993, 1994; Consoli, F. et al. (eds.) 1993; Huppes, G. and Schneider,

F. (eds.) 1994; Udo de Haes, H.A. et al. (eds) 1994; Udo de Haes, H.A. 1996.

Genericamente o objectivo da ACV é determinar as cargas ambientais associadas a um dado bem ou serviço (Produto, ou Processo) identificando e quantificando o uso de matérias primas, consumos energéticos e descargas de resíduos no Ambiente, com o intuito de determinar o seu impacto (incidência, carga) e avaliar e implementar medidas práticas de melhoria ambiental. Estes cálculos são feitos para todo o ciclo de vida do processo ou produto que envolvam:

extracção de recursos naturais processamento de matérias-primas produção, transporte e distribuição dos produtos uso, reutilização, manutenção reciclagem e destino (ou eliminação) final

A operacionalização desta metodologia consiste (ver Figura 1) em quatro fases (componentes):

Objectivo e Âmbito Inventário de Ciclo de Vida (fase LCI) Avaliação de Impactos de Ciclo de Vida (fase AICV) Interpretação

Nestas condições numa ACV todos os fluxos (materiais, energia, emissões gasosas, líquidas, sólidas, etc.) correspondentes a uma dada unidade funcional que atravessam a fronteira do sistema em estudo são contabilizadas para todo o ciclo de vida do processo/produto (“from craddle-to-grave”). Deste inventário resulta uma quantidade muito grande de dados numéricos (fase LCI) os quais, para serem manipuláveis e interpretáveis têm de ser agrupados (através de factores de equivalência adequados – fase AICV) em cargas ambientais globais, também designadas por categorias de impacto (aquecimento global, depleção da camada de ozono, eutrofização, depleção de energia, etc.). Os seus valores poderão opcionalmente ser subsequentemente ponderados ou agregados num valor único (Índice ambiental).

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Se fosse possível sintetizar os passos mais importantes dos cálculos num diagrama único utilizaríamos a Figura 2!...

Assim, resumidamente temos as fases:

Estabelecimento dum plano ou metodologia global que conduza à ACV, através da correta definição do objetivo e âmbito do estudo.

Compilação dos dados mensuráveis relativos aos processos e intervenções ambientais (fluxos materiais, emissões poluentes, etc) que servirão de base ao estabelecimento duma análise de inventário (Inventário de Ciclo de Vida – ICV).

Transformação das intervenções ambientais (materializadas no ICV anterior) em efeitos ambientais potenciais (categorias de impacto), conduzindo à avaliação de impactos (Avaliação de Impactos de Ciclo de Vida – AICV).

Elaboração dum relatório claro e objetivo que resulte dum processo sistemático de identificação, qualificação, verificação de consistência e de avaliação da conformidade dos dados de ICV e AICV com o objetivo e âmbito inicialmente propostos para o estudo: esta atividade designa-se por interpretação.

Figura 2-Passos mais significativos numa rotina simplificada de cálculo manual de uma ACV.

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Podemos analisá-las agora um pouco mais em pormenor.

Fase 1: OBJETIVO E ÂMBITO

A ACV começa com o estabelecimento das premissas iniciais que irão determinar o subseqüente plano de trabalhos do estudo. O objetivo é formulado tendo em atenção a definição concreta da aplicação pretendida, bem como a audiência a quem é dirigida. O âmbito é formulado em termos da cobertura geográfica, temporal e tecnológica, e do nível de sofisticação do estudo, relativamente ao objetivo estabelecido. Compreende os seguintes elementos: objetivo, âmbito, função e unidade funcional, fronteira inicial do sistema, descrição das categorias de dados, critérios para inclusão ou exclusão inicial de dados de entrada e saída, requisitos de qualidade de dados, revisão crítica e relatório (ISO 14 041).

Fase2: INVENTÁRIO (ICV)

É a recolha de dados referente às intervenções ambientais (na nomenclatura de Leiden), ou fluxos elementares (na das ISO). Estas são alterações provocadas no ambiente como conseqüência direta da atividade antropogénica associada à consecução da função do produto/processo. Mais concretamente são parâmetros físicos mensuráveis (entradas e saídas pela fronteira do sistema) tais como: fluxos de matérias-primas e energia, emissões poluentes (sólidas, líquidas, gasosas), ruídos, etc, associadas a uma unidade funcional do ciclo de vida. Daqui resulta uma lista de dados: tabela de inventário (ICV).

O ICV compreende os seguintes elementos, que têm a ver com os dados e são: preparação da coleta, coleta, validação, relacionamento com os processos unitários e com a unidade funcional, alocação/afetação, reciclagem, agregação, e redefinição da fronteira do sistema (ISO 14041).

Fase3: AVALIAÇÃO DE IMPACTOS (AICV)

Pretende-se nesta fase avaliar a magnitude e significado do impacto ambiental potencial dum produto/processo usando categorias de impacto e respectivos indicadores, com base na fase de ICV (ISO 14043:2000).

A tabela de inventário do ICV contém uma quantidade tão abundante de informação numérica que será impossível tratá-la e torná-la compreensível se não for reduzida a um conjunto mais pequeno de valores numéricos (tipicamente 4 a 10). Obtém-se este conjunto, estimando a contribuição relativa de cada emissão para um conjunto de impactos ambientais: temas ambientais (Leiden), ou categorias de impacto (ISO). A AICV compreende os seguintes três elementos obrigatórios: estabelecimento das categorias, classificação, e caracterização (ver Figura 3 adiante). Subsequente e opcionalmente podem ainda considerar-se: normalização, agrupamento, ponderação, e análise da qualidade dos dados (ISO 14043:2000).

1.Classificação: as normas ISO não estabelecem quais as categorias que devem ser usadas. As mais vulgarizadas são: Potencial de acidificação (AP), Potencial de aquecimento global (GWP), Potencial de depleção de ozono estratosférico (ODP), Potencial de formação de oxidantes fotoquímicos (POCP), Eutrofização (NP), Toxicidade humana (HT), Ecotoxicidade (ECA, ECT), Potencial de depleção de recursos abióticos (ADP).

As intervenções ambientais (emissões poluentes, extração de recursos naturais, etc) têm como conseqüência efeitos ambientais (também designados por categorias de impacto) a nível local, regional e planetário (aquecimento global, depleção da camada de ozono, etc). A

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mesma intervenção pode estar associada a mais do que uma categoria, e terá de ser, portanto multiplamente contabilizada (ver Figura 3); por ex. as emissões de NOx são contabilizadas nas categorias de acidificação, eutrofização, toxicidade humana, e formação de oxidantes fotoquímicos, excepto se forem fenómenos não simultâneos no espaço e no tempo. A ligação entre uma intervenção e o respectivo efeito é descrita por modelos. A afetação das várias intervenções ambientais às várias categorias designa-se por classificação.

Figura 3 – Elementos constitutivos duma AICV.

2.Caracterização: uma intervenção ambiental não tem o mesmo peso relativo em todas as categorias onde é contabilizada. São-lhes por isso atribuídos fatores de caracterização (ou de equivalência, ou de classificação) para que se possam somar as contribuições de todas as intervenções numa dada categoria; o resultado obtido é o indicador dessa categoria (ou impacto); o conjunto de todos os indicadores de todas as categorias designa-se por perfil ambiental. O indicador duma categoria, ou impacto, é obtido pela expressão:

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em que mi é a quantidade de intervenção (em massa ou volume). Da caracterização resulta uma lista de valores numéricos que pretende quantificar as potenciais cargas ambientais do ciclo estudado, e designada, como se disse atrás, por perfil ambiental (ver Figuras 2 e 3). No ANEXO 1, sistematiza-se o cálculo e o significado dos vários factores de caracterização (Jensen et al., 1999) (http://reports.eea.eu.int/GH-07-97-595-EN-C/en/tab_content_RLR). Os factores de caracterização implicam portanto que em cada categoria de impacto haja um elemento de referência (Ver Quadro 1). Neste quadro resumem-se também as principais características individuais das categorias de impacto, bem como o seu alcance geográfico.

Quadro 1-Categorias ambientais e seu alcance geográfico típico

Alcance geográfico

Categoria de impacto Natureza dos impactos

IMP

AC

TO

S

GL

OB

AIS

GWPAquecimento global

Derretimento das calotes polares, extremos climáticos, alterações dos padrões de ventos e correntes oceânicas, desertificação, alteração das zonas florestais

ODPDepleção da camada de

ozono

Aumento da radiação UV-B à superfície da Terra, de risco de melanomas, de destruição da micro fauna oceânica, de degradação do património construído

ADPDepleção de recursos

abióticos

Diminuição dos recursos naturais (materiais, energéticos)

IMP

AC

TO

S

RE

GIO

NA

IS

POCPFormação de oxidantes fotoquímicos (smog)

Diminuição da visibilidade, aumento de doenças dos olhos, respiratórias (asma, pulmões) e cardiovasculares, degradação das plantas vasculares

APAcidificação

Degradação do património construído (corrosão), acidificação dos solos e dos habitats aquáticos, degradação da flora

IMP

AC

TO

S

LO

CA

IS

HTToxicidade Humana

Aumento da morbilidade e mortalidade humanas

ECTEcotoxicidade terrestre

Diminuição da biodiversidade e produtividade vegetais, e da área dos ecossistemas naturais

ECAEcotoxicidade aquática

Diminuição da biodiversidade e produtividade da fauna e micro fauna

NPPotencial de eutrofização

Diminuição do oxigénio dissolvido no habitat aquoso pela vegetação, causado por excesso de nutrientes

3.Normalização: é a operação em que os valores do perfil ambiental podem ser referidos arbitrariamente a uma base comum, em geral os correspondentes valores a nível local, regional ou planetário e num dado período de tempo. Este período é arbitrário já que o perfil ambiental normalizado assim obtido se exprime geralmente em anos. Valores mundiais para normalização podem ser consultados em Jensen et al. (1999) e Guinée et al. (2000). O facto de ser arbitrário não introduz geralmente um erro significativo já que a maioria dos estudos de

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ADP (Abiotic Depletion Potencial): potencial de depleção abióticaEDP (Energy Depletion Potencial): potencial de depleção de energiaGWP (Global Warming Potencial): potencial de aquecimento globalPOCP (Photochemical Oxidant Formation Potencial): potencial de formação de oxidantes fotoquímicosAP (Acidification Potencial): potencial de acidificaçãoHT (Human Toxicity): toxicidade humanaECA (Ecotoxicity, Aquatic): ecotoxicidade aquáticaNP (Nutrification Potencial): potencial de eutrofizaçãoODP (Ozone Depletion Potencial): potencial de depleção de ozono (estratosférico

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ACV se destina a comparar diferentes processos/produtos para a mesma unidade funcional, ou diferentes estádios do mesmo produto/processo (“eco-design”).

4.Agregação. Ponderação. Análise de qualidade de dados: os valores correspondentes às várias categorias podem ser opcionalmente agrupados em sub-conjuntos de categorias; também os valores do perfil ambiental normalizado podem ser ponderados (usando fatores arbitrários, definidos consoante o objetivo e utilização final do estudo de ACV) e agregados num valor único, que designaremos por índice ambiental (Leiden); este índice exprime duma maneira singular o efeito global do ciclo de vida estudado no ambiente. O processo de ponderação é relativamente explícito no caso da metodologia do Eco-indicator 99 (Ver ANEXO 4). Por este processo torna-se assim simples comparar quantitativamente vários produtos/processos utilizando um único número, que por sua vez condensa em si uma quantidade maciça de informação, impossível de comparar de outro modo; salvaguarda-se naturalmente o carácter subjectivo destas fases.

Fase 4: INTERPRETAÇÃO

Consiste em fazer uma retrospectiva e análise crítica do ciclo de vida (nomeadamente resumindo e discutindo os resultados de ICV e AICV) com vista a, duma maneira transparente, poder tirar conclusões e fazer recomendações de suporte à tomada de decisão, de acordo com o estabelecido no objetivo e âmbito do estudo. (ISO 14043:2000).

Numa situação típica, nesta fase far-se-á uma identificação, por exemplo, das fases do ciclo susceptíveis de ter maiores cargas ambientais e onde se possam introduzir melhoramentos no produto/processo.

A Interpretação compreende os seguintes elementos: identificação dos problemas mais relevantes (com base no ICV e AICV), avaliação (verificação de consistência, completividade e análise de sensibilidade), conclusões, recomendações, divulgação.

Nos ANEXOS 2 e 3 dão-se exemplos de resultados de alguns “case studies”.

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2.MODELOS E BASES DE DADOS PARA ACV

Ver http://www.epa.gov/ORD/NRMRL/lcaccess/resources.htm para um conjunto razoavelmente actualizado de informações sobre ACV, incluindo modelos operativos. Existe uma revisão crítica dos vários modelos matemáticos actualmente existentes para a realização de ACVs (Menke et al., 1996). Modelos mais usados:

Software para ACV e ICVNome Vendedor URL

1. ECO-it 1.0 PRé Consulting http://www.pre.nl/eco-it.html2. BOUSTEAD 4 Boustead Consulting Ltd http://www.boustead-consulting.co.uk/products.htm3. EcoPro 1.5 EMPA http://www.sinum.com/4. GaBi 4.0 IPTS http://www.gabi-software.com/5. IDEMAT Delft Univ. of Technology http://www.io.tudelft.nl/research/dfs/idemat/index.htm6. KCL-ECO 3 KCL http://www.kcl.fi/eco/index.html7. LCAiT 4.0 CIT EkoLogik http://www.lcait.com/01.html8. LCAPIX V2.0 KM Limited http://www.kmlmtd.com/demodld/index.html9. SimaPro 5 PRé Consulting http://www.pre.nl/simapro.html10. TEAM 3.0 Ecobalance http://www.ecobalance.com/software/team/gb_teamidx.html11. Umberto 3.0 IFEU http://www.ifu.com/software/umberto-e/

Naturalmente que não é possível executar ACVs sem recorrer a bases de dados de emissões. Alguns destes modelos vêm com bases de dados associadas, mas nos casos em que isso não acontece é sempre possível consultar bases de dados dedicadas: algumas das mais conhecidas são:

ECOINVENT (Suíça): http://www.ecoinvent.ch/

SPINE: http://www.globalspine.com/

ExternE: http://www.externe.info/faq.html

BUWAL: http://www.umwelt-schweiz.ch/buwal/de/index.html

GEMIS: http://www.oeko.de/service/gemis/en/index.htm

TEAM: http://www.ecobalance.com/uk_team.php

SPOLD: http://lca-net.com/spold/

Alguns destes modelos e bases de dados são de utilização gratuita, e estão disponíveis para baixar nos “sites” das entidades referidas. Os que não são gratuitos estão disponíveis na forma de “demo” (gratuito) o qual, para efeitos pedagógicos, é perfeitamente razoável, mesmo tendo algumas funções de utilização limitadas. No caso particular da gestão de bio-resíduos foram elaborados modelos matemáticos sumariados no ANEXO 5.

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3.LIMITAÇÕES DA ACV

Considera apenas o critério ecológico: não entra em conta com os aspectos económico e social.

Fase de Avaliação de Impactos (Normalização, Agregação, Ponderação) ainda tem um carácter subjectivo.

Não pode servir para propaganda comercial de comparação entre dois produtos concorrentes.

Não pode servir de base para regulamentação legislativa sobre limites de emissão.

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4.BIBLIOGRAFIA

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ANEXO 1Significado físico dos fatores de caracterização e cálculo dos impactos

Potencial de aquecimento global (GWP)Caracterização: é o aumento da temperatura do globo por efeito de certas substâncias (exemplo: CO 2, CH4, N2O, etc) provenientes da atividade antropogénica, na absorção de energia radiante, tendo conseqüências adversas no equilíbrio dos ecossistemas, saúde pública e bem-estar material.Fator de caracterização (GWPi): é o cociente entre a contribuição para a absorção de energia radiante resultante da libertação instantânea de 1 Kg dum dado gás e o provocado por uma quantidade equivalente de CO2, integradas ao longo do tempo:

[ Kg CO2,equiv/Kg substância]

em que a é a força radiativa por unidade de concentração gasosa, e T o tempo de atuação.

Cálculo: o impacto é aditivo pelo que: [Kg CO2,equiv]

Potencial de depleção de ozono estratosférico (ODP)Caracterização: consiste na diminuição da camada de ozono, por reação com determinados gases provenientes da troposfera (exemplo: CFCs, HCFCs), de que resulta uma maior quantidade de radiação UVB que chega à superfície terrestre, afetando adversamente a saúde humana, os ecossistemas aquático e terrestre, os ciclos bioquímicos, e os materiais.Fator de caracterização (ODPi): é o cociente entre a taxa de desaparecimento de ozono em estado de equilíbrio, devido às emissões anuais (Kg/ano) duma dada substancia, e a de desaparecimento de ozono em equilíbrio com uma quantidade igual de CFC-11.

Cálculo: o impacto é aditivo pelo que: [Kg CFC-11, equiv]

Toxicidade humana (HT)Caracterização: resulta da libertação e difusão de determinadas substâncias tóxicas nos vários compartimentos ambientais (ar, água, solo) (exemplo:C6H6, Cd, Hg, etc), com conseqüências adversas na saúde humana.Fatores de caracterização (HCAi, HCWi, HCSi): são definidos fatores para cada um dos meios:

Ar: Água: Solo:

HCA = VIa *W / Va *ADI HCW = VIw *W / Vw *ADI HCS = M *W *N/ Vs *C

em que os VI são os volumes de ingestão diária e por pessoa (ar: 20 m3/dia, água: 2 l), Wa a população mundial (5 109 pax), V os volumes dos três compartimentas (ar: 3 108 m3, água: 3,5 1015 m3, solo: 2,7 106 Kg), e ADI a dose máxima de absorção aconselhável (Kg subst/dia*Kg peso corporal).Cálculo: o impacto é aditivo pelo que:

[Kg peso corporal, equiv]

Ecotoxicidade (ET)Caracterização: resulta da libertação e difusão de determinadas substâncias tóxicas nos vários compartimentos ambientais (ar, água, solo) (exemplo:Cd, Pb, PCB, etc ), com conseqüências adversas nos equilíbrios dos ecossistemas.Fator de caracterização: são definidos fatores para cada um dos meios (ECAi, ECTi):

Água: Solo:

ECA = 1 / MTC a

[m3 H2O /mg subst]ECT = 1 / MTC s

[Kg solo /mg subst]

em que os MTC são os limites de tolerância nos meios.

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Page 14: Introdução à Análise de Ciclo de Vida

Cálculo: o impacto é aditivo pelo que:

[Kg água (ou solo)]

Potencial de formação de oxidantes fotoquímicos (POCP)Caracterização: é a formação de substâncias reativa na troposfera (exemplo: ozono, hidrocarbonetos, etc) por oxidação fotoquímica (luz UV) de moléculas orgânicas (COVs) e inorgânicas (CO), catalisada por NOx na troposfera, com efeitos negativos sobre os ecossistemas, saúde pública e culturas vegetais.Fator de caracterização: é o cociente entre a variação de concentração de ozono por unidade de variação de concentração de COV e a variação de concentração de ozono por unidade de variação de concentração de etileno:

[Kg C2H4, equiv /Kg subst]

em que a é a variação de concentração de ozono por unidade de concentração de COV, e b a emissão cumulativa durante o período de tempo de referência (9 dias na atmosfera).

Cálculo: o impacto é aditivo pelo que: [Kg C2H4, equiv]

Potencial de acidificação (AP)

Caracterização: é o efeito do lançamento e dispersão de gases acidificantes (exemplo: NH3, SO2, HCl, etc) nos compartimentos ambientais, causando danos nos seus ecossistemas, na saúde pública e nos materiais.Fator de caracterização (APi): cada substância X tem um rendimento estequiométrico de produção de protões dado por: X +….v H+ + … ; n H+,X = v/Mx [mole H+ / Kg X]em que M é o peso molecular. Identicamente se pode definir um rendimento equivalente para uma substância de referência (SO2). O fator APi é definido em relação à substância de referência: AP i = n H+,i / n H+,SO2 [Kg SO2,equiv / Kg i ]ou seja, é o número de moles de H+ que podem ser geradas por Kg de substância i, relativamente ao SO2.

Cálculo: o impacto é aditivo pelo que: [Kg SO2, equiv]

Potencial de Eutrofização (NP)

Caracterização: é o efeito do lançamento e dispersão de macronutrientes (exemplo: orgânicos biodegradáveis, N, P, etc) nos compartimentos ambientais, tendo como conseqüência um enriquecimento em biomassa algal, causando desequilíbrios nos ecossistemas marinhos e terrestres, e degradando a qualidade da água para consumo humano.Fator de caracterização (NPi): cada substância X tem um rendimento estequiométrico de produção de biomassa dado por:

X +….v C106H263O110N16P + …; n X = v/Mx [mole biomassa / Kg X]

em que M é o peso molecular. Identicamente se pode definir um rendimento equivalente para uma substância de referência (fosfato PO4

-3). O fator APi para qualquer substância i é definido em relação à substância de referência: NP i = n biom,i / n biom,PO4

-3 [Kg PO4-3, equiv / Kg i ]

ou seja, é o número de moles de biomassa que podem ser produzidas por um Kg de substância i, relativamente ao PO4

-3.

Cálculo: o impacto é aditivo pelo que: [Kg PO4-3,equiv]

ANEXO 2

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Page 15: Introdução à Análise de Ciclo de Vida

ESTUDO DE CASO Comparação de quatro processos de tratamento biológico de RSU

A entrada em vigor da Directiva 1999/31/CE veio enfatizar a potencial importância do tratamento biológico na gestão integrada de RSU, uma vez que já estão a ser impostas restrições significativas à deposição da componente orgânica (bio resíduos) em aterro sanitário, devido aos problemas ambientais resultantes da sua decomposição e lixiviação.

Progressos recentes nas tecnologias de compostagem, biometanização e de aterro sanitário, bem como na legislação da Comunidade Europeia, conferem a estas tecnologias um potencial para elevadas eficiências, tanto do ponto de vista técnico, como económico, como ambiental. No final, contudo, dada a diversidade e complexidade das emissões produzidas por estas tecnologias, o processo decisório da selecção de alternativas não pode realizar-se sem a ajuda de ferramentas de gestão ambiental recentes, como sejam Avaliação de Ciclo de Vida (ACV).

No exemplo que se segue faz-se uma comparação de ciclos de vida de 4 opções de tratamento biológico de RSU: aterro sanitário, biometanização, compostagem (em pilha), compostagem (em reactor). A unidade funcional é a quantidade de bio resíduos existente numa produção de 60000 ton/ano de RSU (50%), produzida por um agregado populacional de cerca de 250000 pessoas; a recolha é selectiva em sacos de papel e de plástico. As características operacionais mais importantes do sistema são:

Aterro: com 90% de recuperação do gás (10% de perdas para a atmosfera), e queima em regime de cogeraçãoBiometanização: digestão húmida (15% de SS, termófila, reactor CSTR); queima do biogás em regime de cogeraçãoCompostagem (em pilha): com remeximento periódico, tratamento de gases com bio filtroCompostagem (em reactor): com arejamento forçado, reactor tipo túnel, tratamento de gases com bio filtro Os resultados mais importantes estão resumidos nas Figuras 1, 2 e 3. As Figuras 1 e 2 analisam com certo detalhe as categorias ambientais de depleção de energia e de aquecimento global, para ilustrar a aplicação da metodologia; na Figura 3 mostram-se os resultados para as restantes categorias numa forma comparativa.

Na categoria de depleção de energia (Figura 1) observa-se que apenas o aterro e a biometanização são energeticamente auto-suficientes, sendo esta última a mais favorável, apesar dos importantes consumos para aquecimento do reactor, bombagem, mistura, etc. Por outro lado na compostagem liberta-se uma grande quantidade de calor, mas a sua recuperação ainda não é técnica e economicamente atractiva; assim, ela é essencialmente consumidora de energia, ocorrendo apenas produção aquando da queima da fracção do bio gás libertado no aterro pela fermentação das embalagens (de recolha selectiva) e os componentes que constituem refugo da compostagem.

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Page 16: Introdução à Análise de Ciclo de Vida

Balanço de energia

-40

-20

0

20

40

60

80

100

120

Ate

rro

Bio

met

aniz

ação

Co

mp

ost

agem

(pil

ha)

Co

mp

ost

agem

(rea

cto

r)

Opção

TJ Produzida

Consumida

Figura 1 – Comparação de ciclos de vida: depleção de energia

Aquecimento Global (só tratamento)

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

Ate

rro

Bio

me

tan

iza

çã

o

Co

mp

os

tag

em

(pilh

a)

Co

mp

os

tag

em

(re

ac

tor)

Opção

Ton

CO

2 e

qu

iv.

CO2

NOx

COVs

N2O

Figura 2 – Comparação de ciclos de vida: aquecimento global (só tratamento)

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Page 17: Introdução à Análise de Ciclo de Vida

Aquecimento global: contribuição de todos os processos

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

Ate

rro

Bio

met

aniz

ação

Co

mp

ost

agem

(pilh

a)

Co

mp

ost

agem

(rea

cto

r)

Opção

To

n C

O2

equ

ival

.

Tratamento

Produção energia

Colecta+Transporte

Figura 3A – Comparação de ciclos de vida: aquecimento global (todos os processos)

Figura 3 – Comparação de ciclos de vida de 4 opções de gestão de resíduos: avaliação de impactos

Na categoria de aquecimento global a opção compostagem em reactor é a mais favorável, seguida da biometanização, compostagem (em pilha) e aterro (Figura 2); neste último a maior contribuição resulta das emissões de metano (contabilizado nos

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Page 18: Introdução à Análise de Ciclo de Vida

COVs). Na compostagem a maior contribuição resulta das emissões de gases biológicos (N2O e CO2), enquanto que na biometanização predominam os gases resultantes da queima do bio gás (NOx).

Considerando agora as restantes categorias (Figura 3), normalizados os valores relativamente ao valor médio (considerado como referência = 1), pode observar-se que (com excepção do aquecimento global), é a compostagem a opção com menos impactos ambientais; a sua maior contribuição relativa para a categoria de aquecimento global é o resultado do seu balanço energético desfavorável já referido (Figura 1). A biometanização é a categoria mais desfavorável em termos de acidificação e saúde humana, essencialmente devido ás emissões de NOx e SO2 da combustão do bio gás. O aterro é a opção mais desfavorável no que respeita à eutrofização, devido às perdas de N e P (nos lixiviados).

Estas conclusões são válidas apenas para o caso específico em estudo, embora possam dar uma ideia de valores típicos em geral. Devido às diferenças na natureza dos combustíveis e veículos usados na recolha e transporte dos bio resíduos, bem como as distâncias percorridas, etc., cada caso tem de ser analisado separadamente.

A Figura 3 não permite uma tomada de decisão inequívoca quanto à melhor opção (problema comum a quase todos os estudos de ACV). Para o fazer seria necessário continuar os cálculos fazendo uma normalização e ponderação dos valores das várias categorias para encontrar um índice global para cada opção, que permitisse uma hierarquização evidente. Este processo, contudo só poderá ser executado após definir critérios objectivos, ou de acordo com os objectivos da ACV particular, para aqueles factores de normalização e ponderação.

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Page 19: Introdução à Análise de Ciclo de Vida

ANEXO 3ESTUDO DE CASO

Produção de electricidade em Portugal(Comparação de três alternativas de combustível: carvão, petróleo, gás)

Ilustrar-se-á agora a aplicação da metodologia de ACV com um exemplo concreto da produção de energia eléctrica em Portugal (Domingues et al.,2001).

É um conceito relativamente generalizado que a queima dos três principais combustíveis fósseis usados na produção nacional de energia eléctrica produz diferentes emissões poluentes, sendo o gás natural o mais “limpo”. Este conceito é, contudo muito restritivo, pois apenas tem em atenção as incidências ambientais durante a produção da energia. A avaliação dos impactos só ficará, contudo completa se se contabilizarem também as incidências ambientais a montante da produção, ou seja, quando se considera o ciclo de vida completo do combustível. Em termos técnicos isto equivale a dizer que deve ser feita uma Avaliação de Ciclo de Vida (ACV) ao processo. Na contabilização das incidências a montante entra-se em linha de conta com os processos de extracção, purificação e transporte do combustível, que podem porventura já não ser tão favoráveis ao gás natural.

Os pressupostos principais da metodologia usada neste estudo estão descritos a seguir, antes da apresentação propriamente dita dos resultados e sua discussão.

Objectivo e âmbito: foram definidos como segue:

-Avaliar as incidências ambientais da produção de electricidade em três tipos diferentes de centrais termoeléctricas nacionais, e comparar as respectivas ACV-Identificar as maiores cargas ambientais-Função: produzir electricidade por conversão energética dum combustível fóssil; unidade funcional: 1 kWh (el)-Contexto geográfico-espacial: centrais a carvão (Sines), a fuel (Setúbal) e a gás (Tapada do Outeiro). Transportes: gás: Argélia (2600 km), carvão: A. Sul (11000 km) e fuel: Europa (1120 km).-Contexto temporal: dados mensuráveis mais recentes (médias anuais, desde 1998), em funcionamento estável e representativo da tecnologia usada.

Inventário (ICV): a fronteira do sistema inclui as componentes: pré-combustão (extracção e refinação do combustível), transporte e combustão (ver Figura 1). Exclui o uso e distribuição da electricidade, bem como a construção e demolição das infraestruturais técnicas (pipeline, edifícios, etc.). As intervenções ambientais (fluxos mássicos e energéticos, emissões sólidas, líquidas e gasosas) foram fornecidas pelas empresas; nos casos em que não existiam dados mensuráveis recorreu-se às bases BUWAL 132 e BUWAL 250, com as devidas correcções para as eficiências energéticas (real, e da base). No entanto é importante frisar que as emissões mais relevantes em ACVs semelhantes eram dados mensuráveis, provenientes das empresas termoeléctricas. Não é possível neste espaço descrever com pormenor os diagramas de fluxo, as tecnologias empregues, e os balanços mássicos e energéticos: apresenta-se apenas a tabela de inventário que resume os dados recolhidos.

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Page 20: Introdução à Análise de Ciclo de Vida

Avaliação de impactos (AICV): existem várias ferramentas para realizar a avaliação (Eco-indicator 95 ou 99, ExternE, EPS, etc.) todas seguindo as normas ISO; no presente trabalho foi usada a metodologia “provisional orientada para os problemas” descrita no LCA-Guide (Heijungs et al., 1992), incluindo os valores dos factores de caracterização. A normalização foi feita com valores à escala mundial (van den Berg et al., 1995). A única excreção é o caso do cálculo do Potencial de depleção abiótica (ADP), em que se seguiu a metodologia CML-2000 mais recente (Guinée et al., 2000) que usa o metal antimónio como referência. Na ponderação usaram-se pesos iguais para todas as categorias.

Interpretação: foi feita numa óptica de análise das cargas ambientais mais significativas e possíveis medidas mitigadoras (melhoramentos).

Existem vários programas de cálculo dedicados exclusivamente e executar ACVs (TEAM, Humberto, SimaPro, KCL-Eco, etc.); no caso relativamente simplificado deste trabalho uma simples folha de cálculo foi suficiente. Basicamente a estrutura matricial de cálculo é a seguinte:

Tabela de inventário: , em que bj é a quantidade de intervenção j

Impactos: , é a matriz de factores de caracterização, em que Fij caracteriza a

contribuição relativa da intervenção j na categoria i; o correspondente termo no indicador da categoria será Fij bj (contribuição da carga ambiental j na categoria i)

Perfil ambiental: , em que

Avaliação: se a contribuição relativa do impacto i for wi (factor de ponderação), o índice

ambiental será: .

Figura 1- Fronteiras do sistema em estudo

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Page 21: Introdução à Análise de Ciclo de Vida

Os dados de inventário estão resumidos nas Tabelas 1 e 2; a Tabela 3 apresenta os dados de fluxos de matérias-primas, energia e combustíveis. Nas Tabelas 4 e 5 indicam-se os valores para as categorias de impacto de ADP (depleção de recursos abióticos) e ED (depleção de energia. Estas tabelas são o ponto de partida para o cálculo subsequente dos perfis ambientais. Nas Figuras 2 a 6 faz-se a representação gráfica dos perfis ambientais; na Figura 9 a da % de contribuição de cada fase (pré-combustão, transporte e combustão) para o perfil total. Destas representações pode concluir-se o seguinte:

Das três actividades do ciclo de vida: pré-combustão, transporte e combustão, esta última é claramente dominante (Figura 7).

Em todas as categorias consideradas, a opção gás é a ambientalmente mais favorável, quando se considera o ciclo de vida completo (Figuras 2 a 6).

Na pré-combustão a categoria mais afectada (em todas as opções) é a de GWP (ver Figura 2), e reflecte a utilização intensiva de energia fóssil nos vários processos. Para ela contribuem exclusivamente as emissões de N2O. Nas restantes categorias predominam as emissões de hidrocarbonetos (em POCP), de NOx (em AP) e de SOx (em HT).

No transporte a categoria mais afectada (em todas as opções) é a de ADP (ver Figura 3), e a seguir temos as de AP, de HT e de ED, o que acontece nas centrais de carvão e fuelóleo. Nestas duas centrais, os impactos nas categorias de AP e de HT são predominantemente devidos às contribuições das emissões de NOx e SOx, que resultam da escolha do tipo de combustível (fuelóleo) utilizado no transporte marítimo. Verifica-se que as emissões são sistematicamente maiores no caso da opção carvão, o que reflecte a comparativamente maior distância percorrida no transporte.

Na combustão a categoria mais afectada (nas três centrais) é a de ECA (ver Figura 4), sendo, contudo as de carvão e fuelóleo as mais desfavorecidas. Para esta categoria contribuem predominantemente as emissões líquidas, e dentro destas as de metais pesados (Ni, Cd, Cr, Hg) e hidrocarbonetos (PAHs, fenóis), as quais podem, com certa justificação serem correlacionadas com os sistemas de depuração gasosa e líquida (onde aquelas substâncias, que fazem parte da constituição química intrínseca daqueles dois combustíveis, não foram totalmente eliminadas). A outra categoria mais importante é a de GWP, onde a contribuição predominante é devida ao CO2 (segundo a ordem: carvão > fuelóleo > gás), agravado no caso do carvão pela presença adicional de CH4 (provavelmente resultante de voláteis inqueimados – notar a correlação com CO). Segue-se um conjunto de categorias com impactos semelhantes: AP, HT, POCP e NP; as duas características comuns são: (1)as emissões líquidas não têm contribuição significativa face às gasosas, (2)nas emissões gasosas predominam NOx e SOx (em AP, HT e NP) e COVs (em POCP), sendo mais desfavoráveis nas opções carvão e fuelóleo. Podemos encontrar uma justificação plausível para esta correlação entre a natureza das emissões gasosas e a do combustível, se recordarmos que durante a combustão do carvão e do fuelóleo, as emissões de NOx e SOx resultam quase exclusivamente da oxidação do N e S da sua constituição química intrínseca, e semelhantemente com os metais nas emissões líquidas. Por outro lado a predominância de COVs na queima do fuelóleo também se pode correlacionar com a natureza orgânica deste combustível. (Notar também o paralelismo entre as emissões de COVs e as de CO, o qual sendo o produto intermédio no passo mais lento da oxidação dos hidrocarbonetos pode ser encarado como um “surrogate”, ou indiciador da presença de hidrocarbonetos). Nestas condições os impactos observados reflectem muito claramente a “impressão digital” dos combustíveis utilizados. Notar que estas observações são compatíveis com a constatação de que a queima de gás natural era a menos agressiva: de fato na constituição química deste gás estão praticamente ausentes os elementos metálicos, N e S.

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Page 22: Introdução à Análise de Ciclo de Vida

O perfil ambiental do ciclo de vida completo (Figura 5) não difere praticamente do de combustão (Figura 4). Quando se considera o perfil normalizado (Figura 6) a ordem das categorias de ECA, GWP e ADP é invertida, para além de que passa a ser a de POCP a mais afectada. Contudo não se dará muita relevância a esta observação, dadas as arbitrariedades deste estudo (factores de ponderação iguais; valores de referência à escala mundial, e não nacional – por inexistência de dados), mas constitui uma chamada de atenção para a necessidade de definir mais detalhadamente os objectivos sociais, económicos, políticos, ambientais e de regulamentação a atingir com este tipo de estudo.

Com base nos perfis ambientais normalizados foram também calculados os índices ambientais (Figura 8), tendo-se obtido a seguinte relação (expressa em anos):

Gás (9,35 10 –15) < carvão (2,36 10-14) < fuelóleo (6,27 10-14)

resultando assim mais favorável a opção gás e a menos favorável a de fuelóleo. A relativa proximidade dos perfis e índices ambientais destes três combustíveis faz ressaltar a necessidade de realizar uma análise de sensibilidade. Ela, contudo não foi feita no presente caso, pois não se dispunha de dados numéricos de inventário (medidos) mais fiáveis e em maior número para as centrais estudadas; infelizmente tal nunca será possível de fazer sem uma substancial melhoria do actual nível de qualidade da monitorização das centrais portuguesas.

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Page 23: Introdução à Análise de Ciclo de Vida

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Pré-comb. Transp. Comb. Total Pré-comb. Transp. Comb. Total Pré-comb. Transp. Comb. TotalNH3 0 0 1,30E-07 1,30E-07 0 0 5,84E-06 5,84E-06 2,05E-05 0 9,51E-07 2,15E-05C6H6 0 0 2,77E-06 2,77E-06 0 0 1,30E-07 1,30E-07 0 0 3,16E-06 3,16E-06Cd 0 0 1,54E-10 1,54E-10 0 0 4,66E-09 4,66E-09 0 0 7,50E-08 7,50E-08Pb 0 0 2,42E-09 2,42E-09 0 0 1,83E-07 1,83E-07 0 0 6,51E-07 6,51E-07CO 5,86E-06 8,38E-06 3,97E-05 5,39E-05 1,84E-05 1,19E-05 1,25E-03 1,28E-03 5,92E-05 2,64E-06 2,80E-04 3,42E-04CO2 0 0 5,14E-01 5,14E-01 0 0 8,90E-01 8,90E-01 0 0 7,20E-01 7,20E-01H1301 0 0 9,92E-11 9,92E-11 0 0 2,02E-09 2,02E-09 0 0 8,26E-08 8,26E-08HC tot 3,47E-03 1,46E-06 6,50E-05 3,54E-03 8,08E-03 3,96E-06 1,10E-03 9,18E-03 1,59E-03 2,64E-06 1,10E-03 2,69E-03HC arom 0 0 1,36E-06 1,36E-06 0 0 2,23E-05 2,23E-05 0 0 7,85E-06 7,85E-06HC hal 0 0 1,04E-12 1,04E-12 0 0 1,54E-11 1,54E-11 0 0 7,16E-12 7,16E-12COV (nm) 0 0 8,24E-05 8,24E-05 0 0 1,00E-04 1,00E-04 0 0 2,74E-03 2,74E-03HCl 0 0 4,15E-07 4,15E-07 0 0 3,23E-04 3,23E-04 0 0 1,22E-05 1,22E-05HF 0 0 3,54E-08 3,54E-08 0 0 3,37E-05 3,37E-05 0 0 1,22E-06 1,22E-06Mn 0 0 1,98E-09 1,98E-09 0 0 1,11E-07 1,11E-07 0 0 1,99E-07 1,99E-07Hg 0 0 9,79E-09 9,79E-09 0 0 7,43E-08 7,43E-08 0 0 3,51E-09 3,51E-09CH4 0 0 1,18E-03 1,18E-03 0 0 4,26E-03 4,26E-03 0 0 1,38E-03 1,38E-03N2O 6,35E-06 0 3,74E-06 1,01E-05 3,53E-05 0 1,01E-05 4,54E-05 1,15E-05 0 2,44E-05 3,59E-05

Ni 0 0 3,27E-09 3,27E-09 0 0 4,60E-07 4,60E-07 0 0 5,68E-06 5,68E-06NOx 2,86E-05 1,68E-05 7,20E-04 7,65E-04 9,04E-05 6,73E-05 3,80E-03 3,96E-03 4,47E-04 2,11E-05 1,90E-03 2,37E-03PAHs 0 0 6,68E-08 6,68E-08 0 0 1,86E-08 1,86E-08 0 0 2,39E-08 2,39E-08SO2 2,39E-04 9,52E-08 1,78E-04 4,17E-04 1,06E-04 8,51E-04 5,40E-03 6,36E-03 9,08E-04 2,88E-04 9,10E-03 1,03E-02Zn 0 0 3,90E-09 3,90E-09 0 0 4,95E-07 4,95E-07 0 0 4,77E-07 4,77E-07Part. 8,55E-07 6,35E-08 4,37E-05 4,46E-05 4,28E-05 3,96E-05 3,00E-04 3,82E-04 5,15E-05 1,32E-05 1,00E-04 1,65E-04

Pré-comb.=pré-combustão (extração+refinação) Transp.=transporte Comb.=combustãoOBS: a bold valores dados pela empresa

Sines Setúbal

Tabela 1-Inventário de emissões gasosas. Unidades: Kg/KWh(e)

Composto

EMISSÕES (ar) T.Outeiro

Pré-comb. Transp. Comb. Total Pré-comb. Transp. Comb. Total Pré-comb. Transp. Comb. Total

Al 0 0 5,97E-05 5,97E-05 0 0 6,00E-08 6,00E-08 0 0 5,02E-06 5,02E-06AOX (Cl-) 0 0 7,91E-11 7,91E-11 0 0 1,52E-09 1,52E-09 0 0 5,99E-08 5,99E-08As 0 0 1,19E-07 1,19E-07 0 0 6,01E-09 6,01E-09 0 0 2,39E-08 2,39E-08N org 0 0 6,16E-09 6,16E-09 0 0 1,75E-08 1,75E-08 0 0 1,67E-06 1,67E-06N tot 0 0 3,79E-08 3,79E-08 0 0 1,24E-07 1,24E-07 0 0 1,70E-05 1,70E-05Ba 0 0 4,82E-06 4,82E-06 0 0 7,90E-05 7,90E-05 0 0 4,38E-05 4,38E-05BOD 0 0 1,31E-08 1,31E-08 0 0 6,93E-09 6,93E-09 1,41E-06 0 7,56E-05 7,70E-05Cd 0 0 3,01E-09 3,01E-09 0 0 2,34E-10 2,34E-10 0 0 1,89E-08 1,89E-08Pb 0 0 3,00E-07 3,00E-07 0 0 3,06E-10 3,06E-10 0 0 5,19E-08 5,19E-08Cl- 0 0 4,23E-04 4,23E-04 0 0 6,30E-03 6,30E-03 0 0 9,28E-03 9,28E-03CN- 0 0 4,59E-08 4,59E-08 0 0 6,28E-09 6,28E-09 0 0 6,64E-08 6,64E-08Cu 0 0 2,98E-07 2,98E-07 0 0 2,24E-09 2,24E-09 0 0 2,40E-07 2,40E-07COD 0 0 1,67E-07 1,67E-07 0 0 1,43E-06 1,43E-06 4,23E-06 0 1,34E-06 5,57E-06Cr 0 0 6,11E-07 6,11E-07 0 0 1,02E-09 1,02E-09 0 0 2,95E-10 2,95E-10DOC 0 0 2,38E-06 2,38E-06 0 0 1,43E-08 1,43E-08 0 0 1,01E-08 1,01E-08Fenóis 0 0 2,59E-08 2,59E-08 0 0 1,02E-09 1,02E-09 0 0 2,49E-06 2,49E-06HC arom 0 0 2,81E-07 2,81E-07 0 0 3,63E-07 3,63E-07 0 0 1,17E-05 1,17E-05HC hal 0 0 2,27E-09 2,27E-09 0 0 7,71E-08 7,71E-08 0 0 1,21E-08 1,21E-08Fenóis 0 0 1,89E-05 1,89E-05 0 0 9,22E-11 9,22E-11 0 0 1,52E-08 1,52E-08Hg 0 0 5,24E-10 5,24E-10 0 0 8,66E-09 8,66E-09 0 0 1,60E-10 1,60E-10NH4+ 0 0 4,45E-07 4,45E-07 0 0 1,02E-10 1,02E-10 0 0 2,08E-10 2,08E-10Ni 0 0 3,00E-07 3,00E-07 0 0 1,53E-07 1,53E-07 0 0 6,27E-08 6,27E-08NO3- 0 0 3,53E-08 3,53E-08 0 0 2,35E-05 2,35E-05 0 0 9,27E-06 9,27E-06PAHs 0 0 6,13E-10 6,13E-10 0 0 2,33E-07 2,33E-07 0 0 1,79E-07 1,79E-07PO43- 0 0 3,57E-06 3,57E-06 0 0 1,16E-09 1,16E-09 0 0 2,25E-07 2,25E-07S2- 0 0 4,34E-08 4,34E-08 0 0 2,74E-08 2,74E-08 0 0 1,83E-08 1,83E-08Sais inorg. 0 0 2,69E-04 2,69E-04 0 0 2,97E-09 2,97E-09 0 0 5,29E-07 5,29E-07SO42- 0 0 3,10E-04 3,10E-04 0 0 5,53E-03 5,53E-03 0 0 2,74E-04 2,74E-04Sól. diss. 1,89E-05 0 0,00E+00 1,89E-05 0 0 5,28E-03 5,28E-03 2,98E-03 0 3,45E-04 3,33E-03Sól.susp. 0 0 1,47E-04 1,47E-04 0 0 5,91E-07 5,91E-07 4,23E-06 0 9,88E-04 9,92E-04TOC 0 0 1,60E-04 1,60E-04 0 0 1,72E-06 1,72E-06 0 0 1,35E-04 1,35E-04Tolueno 0 0 2,50E-08 2,50E-08 0 0 5,00E-08 5,00E-08 0 0 2,05E-06 2,05E-06Zn 0 0 5,99E-07 5,99E-07 0 0 2,14E-09 2,14E-09 0 0 2,14E-09 2,14E-09Óleos/Gord. 4,52E-06 0 6,27E-06 1,08E-05 0 0 1,43E-08 1,43E-08 3,83E-05 0 1,48E-08 3,83E-05RES. SÓL. (Kg)4,27E-04 2,10E-01 4,00E-02 3,60E-04 1,09E-03

Pré-comb.=pré-combustão (extração+refinação) Transp.=transporte Comb.=combustãoOBS: a bold valores dados pela empresa

Tabela 2-Emissões para a água, e resíduos sólidos. Unidades: Kg/KWh(e)

CompostoTapada do Outeiro Sines Setúbal

EMISSÕES (água)

Page 24: Introdução à Análise de Ciclo de Vida

Central Fluxo Pré-comb. Transporte Central Total

Energia (MJ) 2,10E-02 1,38E-01 6,33E+00 6,49E+00GÁS NAT. Gás (m3) 9,40E-04 1,51E-01 1,52E-01(T. Outeiro) Fuelóleo (Kg) 4,70E-03 4,70E-03

Carvão (Kg)

Energia (MJ) 2,90E-02 2,84E-02 9,87E+00 9,93E+00FUEL Gás (m3) 9,60E-04 9,60E-04

(Setúbal) Fuelóleo (Kg) 1,50E-05 6,87E-04 2,35E-01 2,36E-01Carvão (Kg)

Energia (MJ) 1,39E-01 7,92E-01 9,36E+00 1,03E+01CARVÃO Gás (m3) 1,36E-02 1,36E-02

(Sines) Fuelóleo (Kg) 5,54E-04 1,94E-02 2,00E-02Carvão (Kg) 4,61E-04 3,60E-01 3,61E-01

Tabela 3-Consumos de matérias primas e combustíveis UF = 1 KWh(e)

Tabela 5 -Depleção de energia

Central Pré-combustão Transporte Central TotalT. Outeiro 2,100E-02 1,380E-01 6,330E+00 6,490E+00Setúbal 2,900E-02 2,840E-02 9,870E+00 9,930E+00Sines 1,390E-01 7,920E-01 9,360E+00 1,030E+01

UF = 1 KWh(e) Unidades: MJ

24

Page 25: Introdução à Análise de Ciclo de Vida

Figura 2- Perfil ambiental: pré-combustão Figura 3- Perfil ambiental: transporte

Figura 4- Perfil ambiental: combustão Figura 5- Perfil ambiental: total do ciclo

Figura 6- Perfil ambiental: total do ciclo (normalizado)

25

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

ADP EDP ODP GWP POCP AP HT ECA NP

Categorias Ambientais

LO

G (

Po

ntu

ação

*10

5)

Tapada do Outeiro Sines Setúbal

0

1

2

3

4

5

6

7

ADP EDP ODP GWP POCP AP HT ECA NP

Categorias Ambientais

LO

G (

Po

ntu

ação

*10

8 )

Tapada do Outeiro Sines Setúbal

0

2

4

6

8

10

12

ADP EDP ODP GWP POCP AP HT ECA NP

Categorias Ambientais

LO

G (

Po

ntu

ação

*10

9)

Tapada do Outeiro Sines Setúbal

0

2

4

6

8

10

12

ADP EDP ODP GWP POCP AP HT ECA NP

Categorias Ambientais

LO

G (

Po

ntu

açã

o*1

09 )

Tapada do Outeiro Sines Setúbal

0

1

2

3

4

5

6

ADP EDP ODP GWP POCP AP HT ECA NP

Categorias Ambientais

LO

G (

Po

ntu

ação

*10

18)

Tapada do Outeiro Sines Setúbal

Page 26: Introdução à Análise de Ciclo de Vida

26

Tapada do Outeiro

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

ADP EDP ODP GWP POCP AP HT ECA NP

Categorias Ambientais%

CombustãoTransportePré-combustão

Gráfico 1 – Contribuições relativas das três actividades (pré-combustão, transporte e combustão) para o perfil ambiental da produção de energia eléctrica na central termoeléctrica da Tapada do Outeiro.

Sines

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

ADP EDP ODP GWP POCP AP HT ECA NP

Categorias Ambientais

%

CombustãoTransportePré-combustão

Gráfico 2 – Contribuições relativas das três actividades (pré-combustão, transporte e combustão) para o perfil ambiental da produção de energia eléctrica na central termoeléctrica de Sines.

Setúbal

0%

20%

40%

60%

80%

100%

ADP EDP ODP GWP POCP AP HT ECA NP

Categorias Ambientais

%

CombustãoTransportePré-combustão

Gráfico 3 – Contribuições relativas das três actividades (pré-combustão, transporte e combustão) para o perfil ambiental da produção de energia eléctrica na central termoeléctrica de Setúbal.

Figura 7 – Contribuições relativas das três actividades (pré-combustão, transporte e combustão) para o perfil ambiental em cada central termoelétrica.

Page 27: Introdução à Análise de Ciclo de Vida

Índice ambiental (Ponderado)

9,52697E-15

2,36139E-14

6,27257E-14

0

1E-14

2E-14

3E-14

4E-14

5E-14

6E-14

7E-14

Tapada do Outeiro (Gás) Sines (Carvão) Setúbal (Fuel)

Central térmica (Combustível)

ano

Figura 8-Índice ambiental (Normalizado, Ponderado) para os três processos de produção de electricidade em Portugal

Conclusões e Resumo

Neste trabalho faz-se uma análise comparativa das ACV do processo de produção de energia eléctrica em três centrais portuguesas: a gás natural (Tapada do Outeiro), a fuelóleo pesado (Setúbal) e a carvão hulha (Sines). Usou-se a ferramenta processual proposta pela Universidade de Leiden (Heijungs et al. 1992), que foi recentemente actualizada (Guinée et al., 2000). Esta ferramenta obedece à metodologia teórica das normas ISO (ISO 14040:1997, ISO 14041:1998, ISO 14042:2000 e ISO 14043:2000).

Conclui-se que: (1) a combustão é o processo que origina maiores cargas ambientais, (2) as categorias mais afectadas são ECA (eco toxicidade aquática) e GWP (potencial de aquecimento global) e, em determinadas condições os POCP (potencial de formação de oxidantes fotoquímicos), (3) a opção gás é a ambientalmente mais favorável, na globalidade do ciclo de vida.

O aspecto mais notável que resultou da ACV das opções carvão e fuelóleo, releva a importância da constituição química intrínseca destes dois combustíveis (e em particular dos elementos: metais pesados, N e S, bem como da sua natureza orgânica) nas emissões líquidas (que dominam a ECA) e as gasosas (que dominam a HT, AP, POCP, e NP). O estudo releva a necessidade de mitigar as emissões de compostos de N, S e de COVs através dum melhoramento do sistema de queima e de tratamento de gases de combustão nos casos de combustíveis sólido e líquido.

27

Page 28: Introdução à Análise de Ciclo de Vida

ANEXO 4

METODOLOGIA DO ECO-INDICATOR 99

A metodologia do Eco-indicator 99 está descrita com pormenor em Goedkoop and Spriensma (2001). É propriedade da firma Pré Consultants (http://www.pre.nl). Como foi dito na INTRODUÇÃO, há várias metodologias para realizar ACVs, mas se quisermos simplificar, elas são basicamente de 2 tipos mais gerais:

Orientadas para temas, ou categorias ambientais (“top-down”, ou “mid-points”). Exemplo: metodologia de Leiden, que se seguiu com certo detalhe na exposição do texto principal (e nos ANEXOS 2 e 3), por ser a mais intuitiva e transparente para um principiante

Orientadas para danos ambientais (“bottom-up”, ou “end-points”). Exemplo: Eco-indicator 99

As características singulares que sobressaem das metodologias orientadas para danos ambientais, como o Eco-indicator 99, são:

Utilizam o conceito de “damage function”: uma relação entre o impacto e o dano para o ambiente

Consideram um número mais reduzido de items para avaliação (portanto de mais fácil de avaliação, ainda que subjectiva!), apenas três: Saúde Humana, Qualidade dos Ecossistemas, Recursos

Exprimem o impacto global apenas por um número: o Eco-indicador (já normalizado e ponderado, ainda que estas fases possam ser também opcionais; é o equivalente ao Índice Ambiental na metodologia de Leiden)

Podemos analisá-las um pouco mais em detalhe.

A utilização duma “damage function” complica consideravelmente a complexidade matemática dos cálculos pois envolve a utilização de modelos tipo “fate analysis” para descrever o roteiro dos contaminantes entre a fonte (emissão) e o receptor (impacto). Em contrapartida torna os cálculos mais realistas pois quantifica os efeitos finais no receptor (“end points”), em vez de no emissor (emissões, ou efeitos “potenciais”, ou “mid points”, como acontecia na metodologia de Leiden). A análise das damage function e dos respectivos modelos de roteiro de contaminantes (“Impact Pathway Analysis”) é descrita com certo detalhe no capítulo de ANÁLISE DE CUSTOS BENEFÍCIOS SOCIAIS (ACBS), pelo que não será repetida aqui.

Na Figura 1 indica-se simplificadamente a rotina de cálculo nesta metodologia.

Qual é então a natureza dos danos ambientais que estão incluídos nos três items que são sujeitos a avaliação?

28

Page 29: Introdução à Análise de Ciclo de Vida

Temos de facto os danos ambientais ambientais do tipo categorias ambientais de Leiden. Ver Quadro 1.

Figura 1-Roteiro simplificado de cálculo no Eco-indicator 99.

Quadro 1-Natureza dos danos ambientais incluídos nos três itens de avaliação no Eco-indicator 99.

Danos para a Saúde Pública:

Danos para a Qualidade dos Ecossistemas:

Danos para a Quantidade de Recursos:

Aquecimento global Depleção camada de ozono Efeitos cancerígenos Efeitos respiratórios Radiações ionizantes

Eco toxicidade Acidificação Eutrofização Gestão do solo

Terreno agrícola Florestal Minérios Minerais, etc.

Uma visão mais detalhada dos componentes da Figura 1 está esquematizada na Figura 2.

29

Page 30: Introdução à Análise de Ciclo de Vida

Figura 2-Roteiro de cálculo detalhado do Eco-indicator 99.

Na realidade os três itens para avaliação medem-se em unidades distintas, antes de serem normalizados. Assim temos:

Efeitos na Saúde Humana: São medidos em unidades DALY (“Disability Adjusted Life Years”), ou seja, idade corrigida para disfunções e morte prematura (provocadas por agressões ambientais)

Qualidade dos Ecossistemas: Medida como perda de espécies por unidade de área e de tempo

Recursos: Medida como a energia adicional para extracção futura de minérios e de combustíveis fósseis

As fases de Normalização e Ponderação seguem essencialmente a mesma filosofia que na metodologia de Leiden. Nestas condições o indicador final (Eco-indicator):

É uma simples soma aritmética dos indicadores parciais, correspondentes a cada actividade dentro do ciclo de vida (valores tabelados)

Representa o impacto ambiental global dum determinado processo ou produto

30

Page 31: Introdução à Análise de Ciclo de Vida

É um valor arbitrário, pois só interessa para efeitos de comparações entre ciclos de vida de vários produtos, ou entre possíveis ciclos de vida do mesmo produto (“eco-design”)

Exprime-se arbitrariamente em pontos [Pt] ou milipontos [mPt), em que 1 [Pt] representa arbitrariamente a milésima parte carga anual total ambiental dum europeu médio:

É já um valor normalizado e ponderado de acordo com um valor de referência (total) para a Europa e de acordo com um painel de especialistas

Na Figura 3 apresenta-se o cálculo simplificado (fictício) para a ACV duma máquina de café, descrito em Goedkoop and Spriensma (2001).

A ponderação é feita com base em três “arquétipos”, definidos na Teoria Cultural, usada em ciências sociais (Thompson, 1990; Hofstetter, 1998), de acordo com o Quadro 2.

Quadro 2-Arquétipos de comportamento sociológico, da Teoria CulturalArquétipo Perspectiva do

TempoMaleabilidade na

gestãoNível de evidência

requeridoH

HierarquistaCompromisso entre curto-prazo e longo-prazo

Uma política adequada pode evitar muitos problemas

Inclusão baseada no consenso

IIndividualista Curto-prazo

A tecnologia pode evitar muitos problemas

Apenas efeitos comprovados

EEqualitário

Muito longo-prazo Os problemas podem conduzir à catástrofe

Todos os efeitos possíveis

Obviamente não haverá apenas estes três tipos de comportamento social. Os arquétipos são apenas modelos conceptuais, mas a maior parte das pessoas usa estas três perspectivas no seu comportamento do dia a dia. O arquétipo “default” do Eco-indicator é o H (Hierarquista)

No Quadro 3 indica-se a perspectiva de cada arquétipo relativamente a cada um dos danos ambientais.

Quadro 3-Composição dos factores de ponderação de acordo com os arquétiposI

IndividualistaE

EqualitárioH

HierarquistaMédia

Qualidade dos Ecossistemas

25% 50% 40% 40%

Saúde humana 55% 30% 30% 40%Quantidade de Recursos

20% 20% 30% 20%

31

Page 32: Introdução à Análise de Ciclo de Vida

Figura 3-Exemplo simplificado de cálculo utilizando o Eco-indicator 99 (Goedkoop and Spriensma, 2001).

Na Figura 5, indica-se, para cada arquétipo, os pesos relativos dos vários componentes de cada dano ambiental.

32

Page 33: Introdução à Análise de Ciclo de Vida

Figura 4-Composição dos pesos nos vários danos ambientais, em função do arquétipo.

33

Page 34: Introdução à Análise de Ciclo de Vida

ANEXO 5MODELOS DE ACV DESENVOLVIDOS TENDO ESPECIALMENTE EM VISTA A GESTÃO DE BIO-RESÍDUOS

MODELOS DE ACV EM GESTÃO DE BIORESÍDUOS Modelo Ano Entidade

Descrição

IWM v2 Integrated Waste

Management

2001 Procter&Gamble Inglaterra

White, et al. (2001).“Integrated Solid Waste Management-A Life Cycle Inventory”. Blackwells, London

IWM Integrated Waste

Management

2000 CSR/EPIC +Corporation Supporting Recycle +Environment and Plastics Industry Council +University of Waterloo Canadá

“Integrated Waste Management Model for Municipalities”. http://www.iwm-model.uwaterloo.ca/English.html

ORWARE Organic Waste

Recycling

1997 Suécia

Bjorklund et al. (1997). ”ORWARE (Organic Waste Recycling): a simulation model for organic waste handling systems”. Resour., Conseration and Recycling, 21, 1-54.

TEAM 1996 Ecobilan França

Ecobilan (1996).“Bilan environmental du traitement des ordures ménagères par incineration, mise en décharge, compostage et méthanization”. Rapport OM.096 to ADEME

MSW DST Municipal Waste Decision Support

Tool

1999 USEPA EUA

Weitz et al. (1999). “LCA management of MSW”. Intern. Jour. LCA, 4, 195-201. http://www.epa.gov/docs/crb/apb/apb.htm http://www.rti.org/units/ese/pp_proj.html

CMLA Chain

Management by Life Cycle Assessment

2000 University of Leiden Holanda

http://www.leidenuniv.nl/interfac/cml/ssp/cmlca.html

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