Communication of environmental life cycle assessment results - application to materials for pitched roofs

Vera Lúcia Cruchinho Durão

Key information

Authors:

Vera Lúcia Cruchinho Durão (Vera Lúcia Cruchinho Durão)

Supervisors:

José Dinis Silvestre (José Dinis Silvestre); Ricardo Filipe Mesquita da Silva Mateus; Jorge Manuel Caliço Lopes de Brito (Jorge Manuel Caliço Lopes de Brito)

Published in

December 12, 2022

Abstract

O desempenho ambiental dos produtos e soluções de construção é determinante para a sustentabilidade dos edifícios. O aumento do interesse, no setor da construção, pelas compras verdes e por decisões mais bem informadas, e a preocupação com aspetos ambientais requerem informação sobre o desempenho ambiental dos produtos de construção. A Avaliação do Ciclo de Vida (ACV) é uma das metodologias mais aceites para estimar os potenciais impactes ambientais do ciclo de vida de um produto. No que respeita à comunicação desta informação ambiental, as Declarações Ambientais de Produto (DAP), baseadas na norma europeia EN 15804, são utilizadas no setor da construção desde 2012. Paralelamente, desde 2011, a Comissão Europeia desenvolveu um método para a avaliação e comunicação do desempenho ambiental dos produtos: a Pegada Ambiental do Produto (PAP). Na sustentabilidade da construção, a fase de uso tem um papel determinante no ciclo de vida de uma edificação. O consumo de energia durante a fase de utilização contribui significativamente para os impactes ambientais do seu ciclo de vida, e a envolvente do edifício é fundamental para as trocas de calor com o exterior do edifício. Além disso, as coberturas inclinadas garantem a estanqueidade do piso superior do edifício, nomeadamente mantendo a drenagem das águas pluviais no exterior. Um dos principais objetivos desta Tese foi desenvolver dados cientificamente validados sobre o desempenho ambiental de materiais de construção e soluções construtivas utilizadas em coberturas inclinadas em Portugal. Este trabalho de investigação pretendeu ainda analisar criticamente dois métodos normalizados de avaliação e cálculo de ACV, aplicados a produtos de construção e a soluções construtivas. Foi realizada uma revisão da literatura sobre a metodologia de ACV e dos seus métodos de cálculo e comunicação, fontes de informação de ACV e características e composição das coberturas inclinadas. Posteriormente, com base em dados específicos de produtores nacionais, foi realizada a ACV ambiental para um conjunto de sete produtos. Esses dados foram complementados com resultados de ACV de estudos anteriores ou de bases de dados para outros produtos que constituem as soluções de cobertura inclinada selecionadas. Foi possível comparar soluções tradicionais e inovadoras, incluindo alguns produtos recentes, e comparar os resultados obtidos com dados genéricos e resultados de estudos anteriores. Para as soluções de coberturas inclinadas analisadas, concluiu-se que os impactes ambientais das soluções com esteira leve em vez de laje foram menores do que as soluções alternativas. Os painéis inovadores de GFRP apresentaram o pior desempenho ambiental, não pela quantidade adicional de material isolante, mas principalmente pelo design e materiais incorporados. Os dois métodos de avaliação e comunicação de ACV (DAP e PAP) foram analisados criticamente, incluindo as suas vantagens e limitações. Concluiu-se que, ao nível do produto, as DAPs são mais adequadas para a comunicação business-to-business, pois os impactes reportados (se obtidos com pressupostos e métodos de avaliação semelhantes), permitem a sua soma em impactes totais ao nível de uma solução construtiva ou do edifício. A PAP é mais adequada para a comunicação business-to-consumer e para comparação direta de produtos, pois reporta os impactes de uma solução fixa contendo o produto avaliado, e não apenas do produto. Pode tornar-se uma ferramenta interessante de cálculo e comunicação de impactes ambientais quando se tornar mais abrangente (regras de categorias de produtos da PAP disponíveis). Além disso, o desenvolvimento de estudos ambientais de ACV, utilizando dados específicos de produtores nacionais, forneceu resultados cientificamente validados de forma a contribuir para o desenvolvimento de uma base de dados nacional de ACV do setor da construção. The environmental performance of construction products and assemblies is determinant for the sustainability of buildings. Increasing willingness of stakeholders in the construction sector for green procurement, better-informed decisions and higher concern with environmental aspects, increase the need for information on the environmental performance of construction products. Life Cycle Assessment (LCA) is one of the most commonly accepted methodologies to calculate the potential life cycle environmental impacts of a product. In what concerns the communication of environmental information, Environmental Product Declarations (EPD) based on the European standard EN 15804 are used in the construction sector since 2012. In parallel, since 2011, the European Commission (EC), has developed a common method for the assessment and communication of the environmental performance of products: the Product Environmental Footprint (PEF). In building sustainability, the use stage has a determinant role in the entire life cycle impacts of a building. The energy consumption during the use stage significantly contributes to its life cycle environmental impacts and the building envelope is critical for the heat exchanges with the external environment. Besides this, pitched roofs ensure the water tightness of the upper floor of the building, namely keeping the rainwater drainage on the outside. One of the main objectives of this thesis was to develop scientifically validated data on the environmental performance of building materials and assemblies used in pitched roofs in Portugal. Moreover, this research work intended to critically analyse two standardised methods for LCA calculation, applied to construction products and assemblies. A literature review was performed about LCA methodology and its calculation and communication methods, sources of LCA information, and the characteristics and composition of pitched roofs. LCA, based in site-specific data from national producers, was performed for a set of seven products. This data was complemented with LCA results from previous studies or from databases, to calculate potential environmental impacts for selected pitched roof solutions. It was possible to compare traditional and innovative solutions, including some recent innovative products, and to compare the results obtained with generic data and results from previous studies. For the analysed pitched roof solutions, it was concluded that the environmental impacts of lightweight lining assemblies were lower than the alternative solutions. The innovative GFRP panels showed the worst environmental performance, not because of the additional amount of insulation material, but mostly because of their design and materials incorporated. The EPD and PEF assessment and reporting methods were critically analysed, including an analysis of their advantages and limitations. It was concluded that, at the product level, EPDs are more suitable to be used in business-to-business communication, because reported impacts allow their sum (if obtained with similar assumptions and assessment methods), into total impacts at the assembly or building level. PEF is more suitable for business-to-consumer communication and direct comparison because it reports the impacts of a fixed assembly containing the assessed product, and not only the product. For that, it may become an interesting calculation and communication tool of environmental performance when it becomes more comprehensive (in PEF product category rules available). Furthermore, the development of environmental LCA studies, using specific data from national producers, provided scientifically validated results that contribute to the development of a national database of LCA for the construction sector.