Avaliação do Ciclo de Vida (ACV) de produtos Um convite ao Pensamento do Ciclo de Vida e suas implicações práticas

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA ESCOLA POLITÉCNICA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA AMBIENTAL DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA REDE DE TECNOLOGIAS LIMPAS Palestrante Formação Doutorado em Engenharia Industrial (PEI-UFBA) Diego Lima Medeiros Eng. Ambiental MSc. Engenharia Industrial Avaliação do Ciclo de Vida (ACV) de produtos Um convite ao Pensamento do Ciclo de Vida e suas implicações práticas Local: Universidade Federal do Recôncavo da Bahia - UFRB Dia: 16 de julho de 2016, das 8-12h e 14-18h.

2 Escopo O curso de "Avaliação do Ciclo de Vida Aplicada" vai abordar a Metodologia de ACV, Bases de Dados de Inventário, Métodos de Avaliação de Impacto, Ferramentas de Interpretação usando o software Simapro 8. Serão apresentados Exemplos de estudos de ACV.

3 Programação Introdução e Fundamentos Ambientação e discussão sobre Ecologia Industrial e Pensamento de Ciclo de Vida Fundamentos da ACV Desenvolver Fluxograma com Objetivo e Escopo Introdução ao Software de ACV Modelagem de Inventário de Ciclo de Vida Avaliação dos Impactos Interpretação Resolução de dúvidas

4 1. Contextualização Causas estruturais dos quatro modos de comportamento do modelo World 3.

5 1. Contextualização Limites planetários: guiando o desenvolvimento humano num planeta em mudanças. Steffen et al. 2015, Revista Science

6 1. Contextualização Mudanças Climáticas IPCC 2007

7 1. Contextualização Fluxos de Nitrogênio Sutton et al., 2013

8 1. Contextualização Fluxos de Fósforo Sutton et al., 2013

9 1. Contextualização Tendências no consumo de fertilizantes minerais a base de nitrogênio e fósforo baseado nas decisões presentes (Sutton et al., 2013) Steffen et al (2015) estima um limite de 5,3-6,2 Tg P/ano e Tg N/ano.

10 1. Contextualização 2% da energia consumida no mundo é para a produção de Nitrogênio reativo na forma de amônia (Sutton et al., 2013). O gasto energético da cadeia de produção do nitrogênio (N) para produzir 1 kg de N na forma de fertilizante é aproximadamente 13 kwh (Maurer et al. 2003). Segundo o PROSAB (2009) o resultado dos processos sequenciais de nitrificação e desnitrificação é a conversão de nitrogênio amoniacal (NH4) em nitrogênio molecular (N2) que se desprende como gás da fase líquida. Esse processo demanda 12,6 kw / kg N removido. Somando a produção e a remoção do nitrogênio são necessários 25,6 kwh/kg.

11 1. Contextualização Uso da terra e biodiversidade

12 Conceito de Sustentabilidade PRÁTICAS MAIS SUSTENTÁVEIS DIMINUEM O IMPACTO DE SUAS ATIVIDADES NO MEIO AMBIENTE, PODENDO INCLUSIVE REDUZIR CUSTOS. Fonte: UNEP; SETAC 2007 apud Ibict 2014.

13 Contextualização ECOLOGIA INDUSTRIAL Ecologia Industrial visa entender o sistema industrial como parte da biosfera; Aborda não apenas a questão da poluição e do meio ambiente, mas considera também em igual importância todas as questões envolvidas no sistema socioeconômico.

14 Contextualização REESTRUTURAÇÃO DA INDÚSTRIA ECOLÓGICA Otimizar o uso dos recursos; Fechar ciclos de materiais e minimizar emissões; Desmaterializar atividades; Reduzir e eliminar a dependência de fontes não- renováveis de energia.

15 6 erres apoiando a competitvidade da indústria brasileira Fonte: IBICT 2012 apud Ibict 2014.

16 Questionamento NAS SUAS ATIVIDADES COTIDIANAS, VOCÊ JÁ SE PERGUNTOU QUAL É MAIS IMPACTANTE? Camisa de algodão x camisa sintética? Comunicação via jornal, TV ou computador? Copo de plástico, vidro ou louça? Sacola plástica fina, grossa, de pano, nilon ou de papel? O plástico biodegradável é a solução? Biodiesel ou diesel? Como responder a estas questões? Uma análise qualitativa ou checklist seria suficiente?

17 História Na década de 60, surgimento dos primeiros estudos de AFM devido à crise do petróleo e a preocupação com a escassez dos recursos naturais, e em 80 com a preocupação em avaliar os impactos ambientais; Estudos aparentemente iguais, chegavam a conclusões diferentes devido às considerações feitas, fronteiras adotadas, idade dos dados, tecnologias, logística de abastecimento de matérias primas e matriz energética, de cada estudo, nos quais são fatores críticos para os parâmetros inventariados; Apesar de todas estas restrições, estudos comparativos foram divulgados e causaram impacto no mercado de produtos concorrentes. Coltro (2007)

18 Contexto europeu Os produtos que nós compramos e usamos todos os dias contribuem para o nosso conforto e bem estar. Entretanto, consciência dos níveis insustentáveis de consumo de recursos e os impactos significantes destes produtos no ambiente está crescendo entre os consumidores, governo e o empresas. 'The European Commission s Integrated Product Policy Communication (COM (2003)302) identified Life Cycle Assessment (LCA) as the best framework for assessing the potential environmental impacts of products.'

19 Definição Ciclo de Vida Etapas consecutivas e interligadas de um sistema de produto O conceito de ciclo de vida busca identificar a melhoria dos produtos e serviços sob a forma de menor impacto ambiental e o uso reduzido de recursos através de todas as etapas do ciclo de vida. A chave do Conceito de Ciclo de Vida é evitar a transferência de carga ambiental (ou subotimização ecológica).

20 Definição Ciclo de Vida do Produto Fonte: UNEP; SETAC 2007 apud Ibict 2014.

21 Definição Avaliação do Ciclo de Vida Fonte: IBICT 2012 apud Ibict 2014.

22 Avaliação do Ciclo de Vida Idéia básica Avaliação do Ciclo de Vida é um método para a estimação dos aspectos ambientais ligados a um produto / a um serviço / a processos / a tecnologia / etc. ACV é uma técnica de avaliação de aspectos ambientais e impactos potenciais associado com o produto, através da: compilação de inventário de insumos e emissões no sistema produtivo; avaliação potencial dos impactos ambientais associados com os insumos e as emissões; interpretação dos resultados da análise do inventário e das fases da análise do impacto em relação com os objetivos do estudo. ABNT NBR ISO (2009)

23 Aplicações A ACV é uma metodologia que trata com clareza de questões ambientais complexas, gerando números que permitem a tomada de decisões em bases objetivas. As principais aplicações da ACV são a análise da origem de problemas de um particular produto, a comparação entre possíveis melhorias de um dado produto, a identificação de pontos fortes e fracos de uma certa opção, um guia para o projeto de um novo produto e a escolha entre dois produtos similares em função de seus balanços ecológicos. O setor público pode utilizar a ACV para desenvolver políticas de longo prazo para regulamentação do uso de materiais, para conservação de reservas, redução de impactos ambientais causados por materiais e processos durante o ciclo de vida de um produto. Fonte: Gianetti et al 2006.

24 Aplicações Comparação de diferentes produtos e/ou processos Desenvolvimento de produto (PMA, EcoDesign) Política Integrada de Produto (IPP) Declaração Ambiental de Produto (EPD, Ecolabel) Adicional ao Sistema de Gestão Ambiental (SGA) Fonte: Gianetti et al 2006; Silva et al (imagem).

25 Referências Normativas Fluxo de referência: qualquer fluxo que deixa o sistema e que tem um valor agregado. Fluxo intermediário: qualquer fluxo trocado entre processos. Fluxo elementar: material ou energia que entra no sistema sob estudo, que foi retirado do meio ambiente sem transformação humana prévia. material ou energia que deixa o sistema sob estudo, que é descartado no meio ambiente sem transformação humana subseqüente. Aspecto ambiental: elemento das atividades, produtos ou serviços de um organização, que pode interagir com o meio ambiente. Unidade funcional: desempenho de um sistema de produto quantificado para uso como uma unidade de referência em um estudo de ACV. ABNT NBR ISO (2009)

26 Referências Normativas Processo é uma atividade Sistema é um conjunto de processos Produto uma ou mais saídas de referência. Produto também remete a serviços prestados. Entrada - material ou energia que entra em uma unidade de processo. Materiais podem incluir matérias-primas e produtos. Saída - produto, material ou substância que sai de uma unidade de processo. Materiais podem incluir resíduos e efluentes. ABNT NBR ISO (2009)

27 1. Modelo USEPA (2006)

28 Fases da ACV ABNT NBR ISO (2009) apud Ibict 2014

29 1. Modelo Timeline das normas ISO relacionadas com o conceito do ciclo de vida e ACV Cherubini e Ribeiro 2015

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31 Objetivo e Escopo É a fase do processo de ACV onde são definidos o propósito do estudo e sua amplitude (ex: o produto, o contexto e os limites), de modo que a extensão, a profundidade e o detalhe do estudo sejam compatíveis e suficientes para atingir os objetivos planejados. Ela define o propósito e o método de incluir os impactos ambientais provenientes do ciclo de vida no processo de tomada de decisão. Nessa fase é definida uma estratégia para coleta de dados e os métodos utilizados para a coleta.

32 Objetivo O objetivo de um estudo da ACV deve declarar inequivocamente: a aplicação pretendida as razões para conduzir o estudo e o público-alvo (para quem se pretende comunicar os resultados do estudo). ABNT NBR ISO (2009)

33 Escopo função e a unidade funcional e fluxo de referência do produto; o sistema de produto a ser estudado; as fronteiras do sistema de produto; procedimentos de alocação; tipos de impacto, metodologia de avaliação de impacto e interpretação pretendida; requisitos da qualidade dos dados; suposições; limitações; tipo de análise crítica, se aplicável; e tipo e formato do relatório requerido para o estudo. ABNT NBR ISO (2009)

34 Exemplo das Referências Normativas Função e Unidade Funcional (u.f.): 1 kg de café embalado, 278 kwh de energia elétrica distribuída, kilometros rodados/litro de combustível em um caminhão; Limites do Sistema: vários fatores determinam os limites do sistema, incluindo a aplicação pretendida do estudo, as suposições feitas, restrições de dados e custos, tempo, e audiência pretendida; Qualidade dos dados: Requisitos de qualidade dos dados devem ser definidos para permitir atingir os objetivos e escopo do estudo ACV. Comparação entre sistemas: mesma unidade funcional e considerações metodológicas equivalentes; USEPA (2006)

35 Escopo Sistema de produto: Conjunto de unidades de processo, conectadas material e energeticamente, que realiza uma ou mais funções definidas.

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37 Inventário (ICV) A análise do inventário envolve a coleta de dados e procedimentos de cálculo para quantificar as entradas e saídas pertinentes de um sistema de produto. Os dados qualitativos e quantitativos para inclusão no inventário devem ser coletados para cada unidade de processo que esteja incluída dentro das fronteiras do sistema. O Inventário, por si só, permite a tomada de decisões sobre os investimentos necessários em determinadas partes do processo, possibilitando a análise técnica para escolha de soluções aos problemas determinados (reciclagem, reutilização, mudança de processo ou parte dele) (USEPA, 2006). ABNT NBR ISO (2009)

38 Coleta de Dados Identificar e Quantificar PROCESSO ELEMENTAR: Menor elemento individualizado que compõe o sistema de IBICT 2013 apud Ibict produto e sobre o qual os dados são coletados. Fonte: Silva; Kulay 2010 apud Ibict 2014 (imagem).

39 Inventário (ICV) Passos na elaboração de um inventário: Fluxograma dos processos avaliados Plano de coleta de dados Objetivos para qualidade Fontes e tipos de dados Indicadores de qualidade Planilha de coleta Coleta de dados Medições Modelagem Amostragem Literatura Questionários Bases de dados Avaliação de resultados e relatório

40 Inventário (ICV) Bancos de Dados de ICV existentes Baseado em Processos ELCD EcoInvent v3.2 Gabi Database U.S. Life-Cycle Inventory Database ETH-ESU 96, BUWAL 250, IDEMAT 2001, Franklin US LCI database... SICV Brasil Baseado em Estatísticas Japanese Input Output database German Input Output database US Input Output database Australian Database Dutch Input Output database

41 Inventário (ICV) Benefícios de um Banco de Dados de ICV Permite o ganho de tempo (e dinheiro) no estabelecimento de dados adequados e significativos de ICV......então, ganha tempo (e dinheiro) para completar estudos de ACV Aumenta a credibilidade em estudos de ACV, quando estabelecido com um banco de dados de ICV bem aceito e conhecido. Aumenta (até certo ponto) a possibilidade de comparar dados/resultados de estudos diferentes Minimiza a barreira de entrada para as companhias usarem a ferramenta ACV! EMPA, 2005

42 Inventário (ICV) Conteúdo do Banco de Dados Ecoinvent EMPA, 2005

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44 Etapas e Impactos do Ciclo de Vida Humbert, LCM 2009

45 Avaliação de Impacto (AICV) A fase de avaliação do impacto da ACV é dirigida à avaliação da significância de impactos ambientais potenciais, usando os resultados da análise de inventário do ciclo de vida. Em geral, este processo envolve a associação de dados de inventário com impactos ambientais específicos e a tentativa de compreender estes impactos. Determinar a severidade dos impactos no sentido de minimizar a magnitude da poluição, ex: conservação de sistemas ecológicos em áreas sujeitas a um balanço delicado de suprimentos, como regiões onde há escassez de água. As categorias gerais são o esgotamento de recursos, a saúde humana e os impactos ecológicos. Ferreira, 2004

46 Avaliação de Impacto (AICV) Etapas da AICV Classificação Caracterização Normalização Ponderação

47 Avaliação de Impacto (AICV) Classificação Os dados da fase de inventário são atribuídos as categorias de impacto para as quais as substâncias contribuem. Ferreira, 2004

48 Avaliação de Impacto (AICV) Substâncias com impactos multiplos Impactes paralelos, referem-se a dois ou mais tipos exclusivos de impactes que são causados pela mesma carga ambiental como, por exemplo, os efeitos tóxicos e a acidificação do SO2. Impactes em série, referem-se a dois ou mais tipos de impactes causados sequencialmente pela mesma carga ambiental como, por exemplo, os metais pesados que podem primeiro causar impactes ecotoxicológicos e posteriormente efeitos toxicológicos humanos. Impactes indiretos, são impactes causados por um factor induzido por uma dada carga ambiental, de um tipo diferente dos impactes directamente causados pelas cargas ambientais como, por exemplo, os impactes causados pela toxicidade do alumínio, induzida pela acidificação. Impactes combinados, são impactes causados por uma combinação de duas ou mais cargas ambientais, tais como o caso de NOx com CxHy na formação do ozono. Ferreira, 2004

49 Avaliação de Impacto (AICV) Definição de fatores de caracterização de impacto associados a suas respectivas substâncias de referência Gianetti et al. 2006

50 Avaliação de Impacto (AICV) Principais fatores de caracterização de impacto de ponto médio Depleção de recursos abióticos ADP = equivalentes kg antimônio/ kg extração Aquecimento Global GWP = eq. Kg CO2 / kg emissão Depleção do Ozônio Estratosférico ODP = kg eq. CFC-11/kg emissão Toxicidade Humana, Eco-toxicidade (terrestre, marinha, água doce) HTP = eq. 1,4 diclorobenzeno/kg emissão toxica Formação de ozônio fotoquímico (fumos de verão) POCP = kg eq. Etileno/ kg emissão Acidficação AP = kg eq. SO2/ kg emissões Eutrofização/Nutrificação NP = kg eq. PO4/ kg emissão CML (2000), Ferreira (2003)

51 Avaliação de Impacto (AICV) Aplicando os fatores de caracterização Ferreira (2003)

52 Avaliação de Impacto (AICV) Origem do fator de caracterização de mudanças climáticas (IPCC, 2007)

53 Avaliação de Impacto (AICV) As etapas de Normalização e Ponderação são opcionais segundo a ABNT ISO Normalização indica a relevância dos impactos. Ponderação indica a prioridade dos impactos. O efeito de uma emissão pode ser completamente diferente, conforme as condições locais do sistema, a concentração preexistente da substância na área, a presença ou não de população, o tipo de ecossistema, entre outros.

54 Métodos de Avaliação de Impacto (AICV) disponíveis no Simapro 8.05 Categoria única Cumulative Energy Demand (CED) Cumulative Exergy Demand (CExD), Climate change (IPCC 2013), Pegada Hídrica (diversos), Europeus Impact-oriented characterisation (CML 2001), Environmental Design of Industrial Products (EDIP 2003), EPD 2013, Ecological Footprint, Ecological Scarcity 2013, Environmental Priority Strategy (EPS 2000), ILCD 2011, Impact 2002+, ReCiPe, Midpoint (all three perspectives), ReCiPe, Endpoint (all three European perspectives), Americanos BEES+, TRACI 2.1,

55 Avaliação de Impacto (AICV) Origem dos métodos de AICV

56 Avaliação de Impacto (AICV) Goedkoop, LCM China 2009

57 Avaliação de Impacto (AICV) Diferença entre fatores de caracterização Midpoint e Endpoint Bare, Brighton Workshop 2000

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59 Interpretação É uma técnica sistemática para identificar, quantificar, checar e avaliar informações dos resultados do ICV e AICV, de acordo com os objetivos definidos previamente no estudo, e comunicá-las efetivamente, visando alcançar conclusões e recomendações. Esta fase tem como objetivo: identificar, qualificar, verificar, analisar os resultados, chegar a conclusões, esclarecer limitações, sugerir recomendações e relatar os resultados da interpretação do ciclo de vida de modo transparente. Existem ferramentas que auxiliam essa etapa (ex: análise de sensibilidade, consistência, incerteza, cenário, entre outras). O relatório deve dar uma descrição fiel, completa e exata do estudo. ABNT NBR ISO (2009)

60 Interpretação Exemplo

61 Interpretação

62 Interpretação

63 Interpretação Uma revisão crítica se faz necessária quando o estudo é revelado ao público ABNT ISO 14044; Ferreira 2003

64 Interpretação Softwares de ACV mais conhecidos SimaPro ( GaBi ( Umberto ( OpenLCA ( Outros softwares Ou

65 Interpretação Limitações A característica abrangente da ACV, que se propões a analisar todos os fluxos de material e energia no ciclo de vida de um produto, é também sua maior limitação; Sempre será necessário simplificar alguns aspectos. Além disso, uma ACV é a representação de um determinado momento e não fornece uma visão dinâmica do sistema em estudo, referindo-se apenas a potenciais impactos. Gianetti et al 2006

66 Interpretação Limitações A elaboração de um estudo de ACV necessita normalmente de muitos recursos e arrasta-se por muito tempo. Deste modo, os recursos financeiros deverão ser balanceados com os benefícios previsíveis do estudo. (Ferreira, 2004) O estudo de ACV não determina qual produto ou processo é o mais caro ou funciona melhor. Por isso, a informação desenvolvida num estudo de ACV deve ser utilizada como uma componente de um processo de decisão que conta com outras componentes, tais como: performance técnica, custo, ou aceitação política e social. (USEPA, 2006)

67 Interpretação Limitações Existem outras ferramentas para complementar a ACV em um processo decisório tais como: a Avaliação de Ciclo de Vida Social (ACV Social) e Avaliação de Custos do Ciclo de Vida (ACCV).

68 Iniciativas do uso da ACV no Brasil GHG Protocol - Inventários de GEE; Nova lei dos resíduos: fabricante é responsável pelo ciclo de vida do produto (ex. eletro-eletrônica, computadores, no-breaks, pilhas, baterias, lâmpadas); Programa Brasileiro de Avaliação do Ciclo de Vida, aprovado em 2010;

69 Fontes de pesquisa Sítios para consulta Life Cycle Thinking <lca.jrc.ec.europa.eu/> Life Cycle Assessment < EPA < Comunidade Brasileira em ACV <acv.ibict.br/> Associação Brasileira de Ciclo de Vida < Principais jornais que abordam ACV International Journal of Life Cycle Assessment Jounal of Cleaner Production Jounal of Industrial Ecology Environmental Science and Technology Revista Latino Americana em Avaliação do Ciclo de Vida

70 2. Introdução Projetos do Grupo de ACV do -UFBA Saneamento 3 doutorandos, 1 mestrando, 1 graduação Bioenergia 1 doutorando, 1 graduação Agricultura 1 doutorando Manufatura 1 doutorando Construção Civil 1 doutorando Projetos parceiros com o IFBA, UEFS, UESC, UESB, UFSB, FTC...

71 REDE DE TECNOLOGIAS LIMPAS PROJETO: DIFUSÃO DA METODOLOGIA DE AVALIAÇÃO DO CICLO DE VIDA (ACV) DA REDE ACV-BAHIA Diego Lima Medeiros : (71) / Fax: (71) Home page: Parcerias: UFBA UEFS UESC UFSB

72 Referências Silva, Gil Anderi da. et. al. Avaliação do ciclo de vida : ontologia terminológica. Instituto Brasileiro de Informação em Ciência e Tecnologia- Ibict, Brasília: ISBN: Instituto Brasileiro de Informação em Ciência e Tecnologia (IBICT). Desenvolvimento sustentável e avaliação do ciclo de vida. / Coordenação de conteúdo, Celina Maria Schmitt Rosa Lamb e Nilce Teresinha Puga Nass. Brasília : Ibict : CNI, Cherubini, E., Ribeiro, P. T. Diálogos Setoriais Brasil e União Europeia : desafis e soluções para o fortalecimento da ACV no Brasil. Instituto Brasileiro de Informação em Ciência e Tecnologia - Ibict, Brasília: 2015.

73 Referências Coltro, Leda (Org.) Avaliação do Ciclo de Vida como Instrumento de Gestão. Campinas: CETEA/ITAL, Disponível: FERREIRA J. Vicente R (2004) Análise do Ciclo de Vida dos Produtos. Instituto Politécnico de Viseu, Portugal. Environmental Protection Agency (EPA). (2006) Life Cycle Assessment: Principles and Practice. EPA/600/R- 06/060. National Risk Management Research Laboratory, Systems Analysis Branch. Cincinnati, Ohio, USA. Ecoinvent. Overview and metodology (draft), Giannetti, Biagio F.; Almeida, Cecília M. V. B. Ecologia Industrial: Conceitos, ferramentas e aplicações. São Paulo: Edgard Blucher, 2006.