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Università degli Studi di Perugia Facoltà di Ingegneria
Impronta ecologica, carbon e water footprint
Corso di Impatto ambientale
Modulo di Pianificazione Energetica
Prof. Ing. Francesco Asdrubali
a.a. 2013-14
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Definizione
L’impronta ecologica (Ecological Footprint, EF) è un indice sintetico che rappresenta la quantità di terra e mare necessaria per sostenere i fabbisogni di una popolazione di riferimento.
Comprende:
– la superficie necessaria per rigenerare le risorse consumate; – la superficie necessaria allo smaltimento dei rifiuti prodotti dalla popolazione stessa; – l’occupazione di territorio per l’allocazione di infrastrutture, impianti, abitazioni ecc.
Comparato con la biocapacità (disponibilità di area produttiva) è in grado di fornirci delle indicazioni sulla sostenibilità dei livelli di consumo della popolazione presa in esame.
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Definizione
1996 → introdotto il concetto di impronta ecologica
dal 1999 → WWF aggiorna periodicamente il calcolo dell'impronta ecologica nel suo Living Planet Report.
Global Footprint Network → si propone di migliorare la misura dell'impronta ecologica e di conferirle importanza
http://www.footprintnetwork.org
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Calcolo Terreno per l’energia area di foresta necessaria per assorbire l’anidride carbonica prodotta da combustibili fossili
Terreno da pascolo superficie destinata all’allevamento per la produzione di carne latticini e altri prodotti (es. tessili)
Foreste area di foresta necessaria a soddisfare la produzione di legname (prodotti in legno, cellulosa, legna da ardere)
Mare superficie marina dedicata alla crescita di risorse per la pesca Terreno agricolo
superficie arabile utilizzata per la produzione di alimenti e di altri beni (es. tessili)
Superficie edificata superficie dedicata agli insediamenti abitativi, agli impianti industriali, alle infrastrutture, ecc.
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Calcolo
L’impronta ecologica viene calcolata con la seguente formula:
in cui Ei (ha) è l’impronta ecologica derivante dal consumo Ci (kg) del prodotto i-esimo e qi (ha/kg) è l’inverso della produttività media del prodotto i-esimo
Dividendo l’EF così calcolata per la popolazione residente nella regione considerata si ottiene l’impronta ecologica procapite, un indicatore sintetico approssimativo per determinare la sostenibilità dello sviluppo della popolazione considerata.
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Analisi dell’EF
Biocapacità mondiale media (2003)
1,8 gha (ettari globali) pro capite
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Analisi dell’EF 2008 Biocapacità mondiale media 1,8 gha pro capite EF 2,7 gha pro capite
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Analisi dell’EF
Dall’analisi dei grafici precedenti appare evidente come l’impronta ecologica globale superi la biocapacità del pianeta.
Di fronte infatti ad una biocapacità globale di 1,8 gha pro capite, nel 2008 l’EF è stata pari a 2,7 gha pro capite.
Se il calcolo dell’EF fosse esente da errori ciò vuol dire che il nostro pianeta impiega circa un anno e mezzo per rigenerare le risorse che vengono consumate in un anno.
Anche se il bilancio fosse in parità non vuol dire necessariamente che lo sviluppo ha raggiunto una condizione di sostenibilità, in quanto questo metodo non tiene conto delle perdite di produttività provocate dall’inquinamento.
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Esempi
Per questa ragione diversi studi si sono concentrati sulla determinazione delle impronte ecologiche locali, calcolate in forma disaggregata (suddividendo ad esempio le diverse impronte) e riferite a territori più ristretti.
In questo modo è possibile tenere conto del fatto che si hanno produttività sostanzialmente diverse in regioni diverse.
Diventa possibile confrontare l’EF di una città non solo con la biocapacità mondiale, ma anche con la biocapacità del territorio preso in esame per determinarne il grado di sostenibilità a livello locale.
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Esempi EF della provincia di Venezia
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Esempi EF della provincia di Siena
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Esempi Confronto EF a livello provinciale
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La procedura di calcolo dell’EF contiene al suo interno una gran quantità di indeterminazioni (anche se calcolata a livello locale ed in forma disaggregata) che fanno venir meno la rigorosità scientifica.
Ad esempio il calcolo della produttività media e del terreno necessario all’assorbimento della CO2 può essere eseguito solo introducendo delle approssimazioni grossolane.
Tuttavia queste approssimazioni fanno si che questo indice sia facilmente comprensibile da tutti e che riesca a rappresentare il grado di sostenibilità dei fabbisogni della popolazione considerata (con un certo margine di errore).
… per concludere
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Definizione
La Carbon Footprint (CF) esprime la quantità totale di CO2 e altri gas ad effetto serra (GHG) associati ad una attività o ad un prodotto, sia esso un bene o un servizio.
È un indicatore ambientale che misura l’impatto delle attività umane sul clima a livello globale.
Nel calcolo dalla CF si tiene conto di tutti i GHG disciplinati dal Protocollo di Kyoto (CO2, CH4, N2O, SF6, HFCs,…), attraverso il potenziale di riscaldamento globale (Global Warming Potential, GWP) di ognuno, che rappresenta il rapporto fra il riscaldamento causato dallo specifico GHG in uno specifico intervallo di tempo e il riscaldamento causato nello stesso periodo dalla stessa quantità di CO2.
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Calcolo
Global Warming Potential for Given Time Horizon
GHG Chemical Formula
SAR (100-yr)
20-yr 100-yr 500-yr
Carbon dioxide CO2 1 1 1 1
Methane CH4 21 72 25 7.6
Nitrous oxide N2O 310 289 298 153
Sulphur hexafluoride SF6 23,900 16,300 22,800 32,600
HFC-23 CHF3 23,900 16,300 22,800 32,600
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Normativa di riferimento
La UNI ISO 14064
Monitoraggio, rendicontazione e progetti di riduzione delle emissioni di GHG a livello di “organizzazione”.
È suddivisa in tre parti che possono essere utilizzate separatamente o come insieme di strumenti integrati:
-UNI ISO 14064 – 1
Dettaglia i principi ed i requisiti per progettare, sviluppare, gestire e rendicontare gli inventari di GHG a livello di un'organizzazione.
-UNI ISO 14064 – 2
Riguarda i progetti mirati a ridurre le emissioni od aumentarne la rimozione di GHG .
-UNI ISO 14064 – 3
Descrive l'effettivo processo di validazione o verifica delle asserzioni sui GHG.
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Normativa di riferimento
UNI ISO 14064 – 1
Classifica le emissioni di GHG in due categorie:
- emissioni dirette: emissioni derivanti da sorgenti di GHG di proprietà o controllate dall’organizzazione (concetto di controllo finanziario e operativo);
- emissioni indirette
- da consumo energetico: emissioni di GHG derivante dalla produzione di elettricità, calore o vapore importati e consumati dall’organizzazione;
- altre emissioni: emissioni che sono conseguenza delle attività di un’organizzazione, ma che scaturiscono da sorgenti di gas serra di proprietà o controllate da altre organizzazioni.
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Normativa di riferimento
Schema della quantificazione
Definizione dei confini e del livello di dettaglio dello studio
Identificazione delle sorgenti e degli assorbitori di GHG
Selezione delle metodologie di quantificazione
Selezione e raccolta dati di attività relativi ai GHG
Calcolo delle emissioni e delle rimozioni di GHG
Analisi dei risultati
Politiche di riduzione
REPORT
Selezione o sviluppo di fattori di emissione
Selezione delle metodologie di quantificazione
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Normativa di riferimento
Dato di attività UM Fattore di emissione
Valore di riferimento
CONSUMO COMBUSTIBILI m3 kgCO2/m3 Es. CH4: 1,957 kgCO2/m3
CONSUMI DI ENERGIA ELETTRICA
kWh kgCO2/kWh 0,5 kgCO2/kWh
TRASPORTI km gCO2/km Es. utilitaria:
150-200 gCO2/km
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Normativa di riferimento
ISO TS 14067
Pubblicato a maggio del 2013
Definisce i principi, i requisiti e le linee guida per la quantificazione e la comunicazione della Carbon Footprint di Prodotto (CFP)
Definisce la metodologia di quantificazione (basandosi sugli standard internazionali di riferimento per gli studi LCA: ISO 14040 e ISO 14044)
Definisce criteri per la comunicazione (basandosi sugli standard ISO 14020-14024 e 14025, relativi ad etichette e dichiarazioni ambientali)
Lo standard non si occupa di Offsetting (compensazioni)
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Normativa di riferimento
ISO TS 14067
Distinzione tra obiettivi interni (1) ed esterni (2)
(1) Identificazione criticità e opportunità di riduzione delle emissioni lungo il ciclo di vita del prodotto;
Valutazione rischi associati a normative sui GHG;
► il processo si ferma alla fase di quantificazione.
(2) Divulgare il proprio impegno in tema di cambiamenti climatici e
informazioni sulle prestazioni ambientali del prodotto; Fornire informazioni a clienti e aziende coinvolte nella catena di fornitura; Fornire informazioni ai consumatori per influenzare le scelte di acquisto;
► richiesta verifica di terza parte indipendente secondo criteri specifici in funzione delle forme di comunicazione previste.
PROGETTO CLEANTECH Stima della Carbon Footprint di un’area urbana
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Esempi
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Progetto CLEANTECH
LA CONOSCENZA DELLA CARBON FOOTPRINT DEL PROPRIO TERRITORIO PUÒ AIUTARE L’AMMINISTRAZIONE LOCALE A:
• Individuare le criticità presenti ; • introdurre in una visione di pianificazione integrata, gli obiettivi
di sostenibilità energetico-ambientale negli strumenti di programmazione, pianificazione o regolamentazione urbanistica, territoriale e di settore di cui già si dispone (per es. il Piano di Governo del Territorio, il Regolamento edilizio, i Piani Energetico, della Mobilità, dei Rifiuti, delle Acque, ecc.);
• considerare l’obiettivo di riduzione delle emissioni come criterio chiave in tutte le procedure di valutazione e autorizzazione di progetti di impianti o nuove strutture relazionate alla produzione o riduzione di emissioni clima-alteranti.
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t (CF
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LA SOLUZIONE METODOLOGIA CHE CONSENTE IL CALCOLO DELLA CARBON FOOTPRINT CON UN LIVELLO DI INFORMAZIONE FACILMENTE REPERIBILE DA UN’AMMINISTRAZIONE :
• DATI CATASTALI; • CENSIMENTI ISTAT; • DATI ACI…
IMPOSSIBILE PER UN’AMMINISTRAZIONE PUBBLICA AVERE TUTTE QUESTE INFORMAZIONI !!!
IL PROBLEMA PER CALCOLARE LA CARBON FOOTPRINT DI UN AREA URBANA SONO NECESSARIE NUMEROSE INFORMAZIONI SPECIFICHE. ES.: CONSUMI DI ENERGIA ELETTRICA E DI COMBUSTIBILI PER IL RISCALDAMENTO DI CIASCUN FABBRICATO, KM PERCORSI NELLE TRATTE CASA-LAVORO, ECC.
Progetto CLEANTECH
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Progetto CLEANTECH
Mobilità Rifiuti Energia
Industria/Artigianato
Agricoltura Settore Civile
•Superficie dell’azienda •Tipo di attività •Consumi medi statistici
•S e V fabbricati •Anno di costruzione •Dati medi statistici
•Numero e tipologia di impianti di produzione
•Superficie agricola •Superficie allevamento •Tipologia allevamento
•Quantità prodotta •Tipologia di raccolta
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Progetto CLEANTECH
IL MODELLO È STATO APPLICATO A DUE AREE RAPPRESENTATIVE DEL COMUNE DI SPOLETO: •LA ZONA INDUSTRIALE DI SANTO CHIODO (1,5 KM x 1,5 KM) •IL CENTRO DI SPOLETO (1,5 KMx 1,5 KM)
PER OGNUNA DELLE DUE AREE LE EMISSIONI CALCOLATE PER OGNI SETTORE SONO POI STATE GEOREFERNZIATE, IN MODO DA AVERE UN DATO RIPORTATO PER ALL’UNITÀ DI SUPERFICIE (ETTARO)
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Definizione
La Water Footprint (WF) è un indicatore che consente di calcolare il consumo di acqua, prendendo in considerazione sia gli usi diretti che indiretti.
La WF di una comunità o di un'azienda è dunque definita come il volume totale di acqua dolce utilizzata per produrre i beni e i servizi consumati da quella comunità o impresa.
La WF di un prodotto è definita come il volume totale di acqua dolce utilizzata in modo diretto e indiretto per realizzare il prodotto stesso ed è valutata considerando l’utilizzo di acqua in tutte le fasi della catena di produzione.
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Calcolo
Volume d’acqua di superficie o di falda utilizzata nel processo produttivo che non viene reimmessa nel sistema idrico da cui proviene
Volume d’acqua piovana utilizzata durante il processo produttivo, che non defluisce e non reintegra le risorse superficiali e/o sotterranee
Volume d’acqua necessario per diluire gli agenti inquinanti
immessi durante il processo
produttivo e riportare la loro concentrazione al valore
naturale del corpo idrico ricevente
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Calcolo
WF = WFblu + WFverde + WFgrigia
Acqua blu evaporata +
Acqua blu incorporata +
Acqua blu non disponibile
(sia in termini di spazio sia di tempo)
Acqua verde evaporata +
Acqua verde incorporata
L/(Cmax - Cnat)
L = carico inquinante [massa/tempo] Cmax = concentraz. massima accettabile [massa/volume] Cmax = concentraz. naturale [massa/volume]
[volume/tempo]
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Calcolo
La WF non misura la gravità dell’impatto locale associato al consumo e all’inquinamento di un certo quantitativo di acqua. Tale impatto, difatti, dipende dalla vulnerabilità del sistema idrico locale e dal numero di possibili consumatori e/o inquinatori del medesimo
!
La WF non valuta la sostenibilità dei consumi idrici antropici, ma è tramite il confronto della WF con l’acqua dolce disponibile in un dato territorio che ciò può essere fatto
!
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Calcolo
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Calcolo
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Perché calcolare la WF?
“Forty years down the road we will have 9 billion humans living on the Earth. Nearly fifty per cent more than what we have today. The impact of any activity, be it economic or social, will have an unprecedented print on water.
It is, therefore, critical that policy makers and the public, let alone the political community, are aware of what the water footprint is, how it is established and how it does evolve in time and space.” Professor A. Szollosi-Nagy, Rector, UNESCO-IHE Institute for Water Education
La WF globale
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Esempi La WF di alcuni prodotti
L’impronta idrica di una bottiglia di vino da 0,75 litri è pari a 438,2 litri di acqua. Osservando la filiera produttiva, si nota che il 90% circa dell’impronta è associato alle attività di coltivazione e il restante 10% alle attività di produzione del vino (vinificazione, stoccaggio e imbottigliamento).
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Esempi La WF di alcuni prodotti
L’impronta idrica di una bottiglia di olio da 1 litro è pari a 5.485 litri di acqua. Osservando la filiera produttiva, si nota che il 99% circa dell’impronta è associato alle attività di coltivazione e il restante 1% alle attività di produzione dell’olio (incluso l’imbottigliamento).
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Esempi La WF di alcuni prodotti
L’impronta idrica di 1 kg di carne di maiale è pari a 6.500 litri di acqua. Osservando la filiera produttiva, si nota che il 99% circa dell’impronta è associato alle attività di produzione del mangime, mentre il restante 1% all’allevamento del suino e ad altre attività (ad esempio pulizia).