Milieu-impact

Levenscyclusanalyse

De milieu-impact van een product geeft een inschatting van de schade die dit product aan de natuur en maatschappij veroorzaakt. Dit wordt bepaald aan de hand van een levenscyclusanalyse. Een levenscyclusanalyse (LCA) , is een methode om de totale milieu-impact te bepalen van een product gedurende zijn volledige levenscyclus: van productie tot afvalverwerking. Door de internationale organisatie voor Standaardisatie (ISO) werd een standaardmethode voor LCA opgesteld: ISO 14040 en ISO 14044. Daarnaast zijn er de Europese normen EN 15804+A2 en EN 15978 respectievelijk voor een LCA van bouwproducten (op basis van Environmental Product Declarations) en gebouwen. 


Methode

In dit onderzoek wordt de levenscyclusanalyse voornamelijk gebaseerd op de online tool TOTEM. TOTEM (Tool to Optimise the Total Environmental impact of Materials)  is een transparante, eenvoudige, digitale interface waarmee iedereen aan de slag kan om de milieu-impact van materialen in de Belgische context te bepalen en te optimaliseren. TOTEM is een uitgebreide wetenschappelijke tool die het resultaat is van een intensief samenwerkingsproject van de drie gewesten (de OVAM, Leefmilieu Brussel en de Service Public de Wallonie), in samenwerking met universiteiten en studiebureaus [1]. In TOTEM wordt de MMG-methode toegepast waarin verschillende aannames, nodig om de levenscyclusanalyse uit te voeren, beschreven staan [2]. 

TOTEM bevat een reeks generieke milieugegevens voor bouwmaterialen en -componenten. Deze gegevens zijn gebaseerd op de Zwitserse ecoinvent-databank en werden zoveel mogelijk aangepast naar de Belgische context. Daarnaast bevat TOTEM sinds 2020 ook product specifieke data gebaseerd op Belgische milieuproductverklaringen (B-EPD's, Belgian Environmental Product Declarations). Deze EPD’s omvatten data van het productieproces van bouwmaterialen beschikbaar op de Belgische markt [2].

In een Levenscyclusanalyse wordt de invloed van een bepaald materiaal op verschillende impactindicatoren onderzocht. In TOTEM wordt gebruik gemaakt van de impactindicatoren volgens de CEN/TC 350-norm (de CEN en CEN+ indicatoren) en de bijbehorende effectbeoordelingsmethoden volgens de norm EN 15804+A2, in lijn met bestaande Europese initiatieven. Daarnaast gebruikt TOTEM de ook PEF-wegingsmethode om de verschillende impactindicatoren te normaliseren en wegen tot één enkele score als resultaat. De milieu-impact in wordt uitgedrukt in milipunten per functionele eenheid. Hoe lager de milieu-impact (m.a.w. hoe minder punten), des te beter voor het milieu  [2]. 

 

Doel en reikwijdte

 

Functionele eenheid

Om een LCA correct uit te voeren moet functionele eenheid vastgelegd worden. Dit zorgt ervoor dat opbouwen met vergelijkbare eigenschappen vergeleken worden. In deze studie wordt de functionele eenheid bepaald met:

  • Eenzelfde U-waarde of warmtedoorgangscoëfficiënt  (in W/m²K). Afhankelijk van de toepassing wordt gestreefd naar eenzelfde U-waarde:
    • 0,18 W/m2K voor spouwmuur, houtskeletwand, buitenisolatie, vloer, plat en hellend dak 
    • 0,40 W/m2K voor gevels met binnenisolatie. 

Omdat er rekening gehouwen wordt met reële diktes van het isolatiemateriaal, zal de U-waarde per opbouw variëren rond de vooropgestelde U-waarde. Bij de berekening van de U-waarde wordt rekening gehouden met doorboringen of onderbrekingen zoals isolatiepluggen, houten structuur etc. 

  • Één vierkante meter van de constructie-opbouw
  • Levensduur van 60 jaar

 

Systeemgrenzen

De levenscyclus van een gebouw wordt opgedeeld in verschillende modules met elk afgebakende grenzen, zie Figuur 1. De productiefase bevat modules A1-3, de constructiefase modules A4-5, de gebruiksfase modules B1-7 en de einde levensfase modules C1-4. Module S bevat de lasten en winsten die buiten de levenscyclus vallen (vb. recyclage, hergebruik etc.). In TOTEM worden enkel de modules die op de figuur in het groen staan aangeduid meegenomen in de berekeningen. De modules in het wit worden buiten beschouwing gelaten.

Figuur 1
Figuur 1: Levenscyclus modules toegepast in TOTEM (groen) en buiten beschouwing (wit) [2].

 

In dit onderzoek ligt de focus op de ingebedde energie van de materialen en werd er daarom besloten om levenscyclusmodule B6 (operationeel energieverbruik) buiten beschouwing te laten.

 

Scenario’s van de levenscyclus

 

In TOTEM worden verschillende scenario’s en standaardwaarden binnen de levenscyclus van een product vooropgesteld [2]. Hieronder worden de belangrijkste aannames kort beschreven. 

 

Product stage

Naast de specifieke gegevens van Belgische milieuproductverklaringen (B-EPD's) biedt TOTEM een reeks generieke milieugegevens voor bouwmaterialen gebaseerd op de Zwitserse Ecoinvent databank. Hierbij wordt maximaal ingezet op het aanpassen aan de Belgische context door processen representatief voor West-Europese te kiezen of processen te vervangen door Europese alternatieven (vb. elektriciteit, warmte) [2]. 

 

Construction stage

Voor het vervoer van bouwmaterialen van de fabriek naar de bouwplaats zijn standaard transportscenario's gedefinieerd voor de belangrijkste productgroepen. De gemiddelde afstanden en typische vervoermiddelen werden bepaald naargelang het product rechtstreeks van de fabriek naar de bouwplaats wordt vervoerd, of van de fabriek naar een tussenleverancier en vandaar naar de bouwplaats [2]. 

Het plaatsen van de materialen op de site zorgt voor materiaalverlies door o.a. snijverliezen. In de praktijk is dit sterk afhankelijk van het type materiaal, maar voor de eenvoudigheid wordt er in TOTEM telkens van een materiaalverlies van 5% uitgegaan [2]. 

 

Use stage

In TOTEM wordt voor alle materialen een levensduur bepaald. Zoals beschreven bij de functionele eenheid, wordt een periode van 60 jaar beschouwd. Wanneer de levensduur van de materialen korter is deze 60 jaar, zijn vervangingen noodzakelijk om de technische en functionele prestaties van de opbouw te garanderen. Het aantal vervangingen van een materiaal gedurende de levensduur van het gebouw wordt verkregen door de beschouwde periode te delen door de levensduur van het onderdeel en dit resultaat te verminderen met 1 (de oorspronkelijke installatie). Wanneer het resultaat een geheel getal is, is dit het aantal van vervangingen van het onderdeel. Bijvoorbeeld, voor een raam met een levensduur van 30 jaar, is het aantal vervangingen gelijk aan (60/30)-1, wat overeenkomt met 1 vervanging (na jaar 30). Het kan echter ook gebeuren dat het resultaat van deze berekening geen geheel getal is. Bijvoorbeeld, als de levensduur van het raam 25 jaar zou zijn in plaats van 30. Het aantal vervangingen wordt dan (60/25)-1=1,4. In dit geval zijn er twee mogelijke benaderingen: ofwel wordt het venster na 25 jaar en na 50 jaar vervangen, ofwel kan worden aangenomen dat de eigenaar de ramen na 50 jaar niet meer zal vervangen omdat dit te dicht bij het einde van de levensduur van het gebouw is voor een dergelijke (grote) investering. Om tot een eenduidige aanpak te komen, wordt het begrip "suspension period" of “opschortingsperiode” ingevoerd. Deze opschortingsperiode wordt gedefinieerd als het minimumaantal jaren dat de interventie scheidt van een andere interventie. Er zijn hierbij twee verschillende mogelijkheden [2]:

  • Als de ingreep nodig is om veiligheids- of comfortredenen, is de opschortingsperiode 1, wat betekent dat de ingreep altijd zal plaatsvinden, zelfs als de verwachte resterende levensduur één jaar is.
  • Als de ingreep alleen om esthetische redenen nodig is (voornamelijk afwerkingen), wordt een opschortingsperiode gelijk aan de helft van de frequentie van het voorkomen in acht genomen. Bijvoorbeeld, binnenpleisterwerk heeft een vervangingsfrequentie van 40 jaar en bijgevolg een opschortingsperiode van 20 jaar (40/2). In het geval van een (fictieve) studieperiode van 50 jaar, zal het pleisterwerk niet na 40 jaar vervangen omdat de resterende levensduur (10 jaar) korter is dan de opschortingsperiode.

 

End of life stage

Aangezien deconstructie vaak uitsluitend handmatige werkzaamheden omvat, wordt er geen milieu-impact toegeschreven aan de niet-destructieve verwijdering van bouwmaterialen. Sloopprocessen gaan echter wel gepaard met het verbruik van energie en emissies [2].
Vergelijkbaar met het transport naar de site worden hier ook transportscenario's gedefinieerd voor het transport naar de einde levensbehandeling voor de belangrijkste materiaalgroepen. Daarnaast wordt ook de hoeveelheid (in %) van iedere een einde levensbehandeling vooropgesteld voor verschillende materiaaltypes [2].

 

Data 

  1. TOTEM data
  2. Benaderend in TOTEM (eventueel met aanpassing of toevoeging)
  3. SimaPro
  4. Inschatting op basis van  literatuur    

Indien mogelijk wordt het materiaal zo correct mogelijk gemodelleerd TOTEM, waarbij gebruik gemaakt wordt van specifieke gegevens van Belgische milieuproductverklaringen (B-EPD's) en een reeks generieke milieugegevens gebaseerd op de Zwitserse Ecoinvent databank, aangepast aan de Belgische context. De database van TOTEM bevat echter niet alle isolatiematerialen die in dit onderzoek voorkomen. Indien het mogelijk is wordt het materiaal gemodelleerd door de data uit TOTEM van een gelijkaardig materiaal licht aan te passen of aan te vullen. Dit werd gedaan voor stro en gerecycleerde kurkgranulaten. Wanneer dit ook niet mogelijk is wordt er (in literatuur, bij materiaalproducenten etc.) gezocht naar informatie over het productieproces, het gebruik en de afvalverwerking om het materiaal handmatig te modelleren in de uitgebreidere LCA-software SimaPro. Wanneer een materiaal echter niet te vinden is in TOTEM, wordt SimaPro gebruikt. Deze gedetailleerde software laat toe om uitgebreide LCA analyses uit te voeren. Om het verschil in resultaten tussen SimaPro en TOTEM te beperken wordt de methode zo veel mogelijk afgestemd op TOTEM (en de MMG-methode). Dit was bijvoorbeeld het geval voor schelpen en vlas. Als er hiervoor niet voldoende informatie te vinden is, wordt aan de hand van literatuur een inschatting gemaakt van de milieu-impact. Dit gebeurde bij gerecycleerd textiel. 

In dit onderzoek zit strovlokken als isolatiemateriaal. In TOTEM zitten enkel strobalen in de plaats van strovlokken, dus werd de milieu-impact van strobalen bepaald in TOTEM en werd op basis van gegevens van producenten het bijkomend energieverbruik om stro te vermalen in SimaPro gemodelleerd en toegevoegd.

In TOTEM zitten enkel kurk granulaten, geen gerecycleerde kurkgranulaten. Daarom werd er gestart van ‘bestaande krukgranulaten’, een optie die je kan aanduiden waarbij de impact van de productiefase niet meegeteld wordt. Op basis van info van producenten werd de energie nodig om kruk te vermalen (uit andere kurkproducten) berekend in SimaPro en toegevoegd. Op die manier werd de milieu-impact van gerecycleerde kurkgranulaten benaderend bepaald.
Het modelleren van schelpen gebeurde volledig in SimaPro op basis van informatie van producenten. Hierbij werd rekening gehouden met het energieverbruik van de boten (met zuiginstallatie) om de schelpen op te vissen, van het transport naar de fabriek en het wassen van de schelpen, het transport naar de werf, het materiaalverlies bij plaatsing, het sorteren van het afval, transport naar stortplaats en het storten van de schelpen.

Het modelleren van vlasisolatie in SimaPro gebeurde op basis van bestaande literatuur [3] en brengt het planten en groeien van vlasvezels, de toevoegstoffen nodig om het isolatiemateriaal te produceren, de energie hierbij nodig, het transport naar de werf, het materiaalverlies bij plaatsing, het sorteren van het afval, transport naar stortplaats en het storten van de vlasisolatie in rekening.

Over gerecycleerd textiel-isolatie waren verschillende bronnen te vinden, maar telkens was de milieu-impact afhankelijk van de specifieke samenstelling. Aangezien in deze studie generieke materialen gebruikt werden, werd de studie met de meest conservatieve houding gebruikt. Hierin werd de impact van textiel isolatie vergeleken met rotswol [4].

 

 

 


Referenties

[1]     „Tool to Optimise the Total Environmental impact of Materials,” OVAM, [Online]. Available: https://www.totem-building.be/pages/home.xhtml.
[2]     E. Meex, E. Rossi, M. Deporost, S. Bronchart, K. Denayer, D. Trigaux, C. Lam, K. Allacker, L. Wastiels en L. Delem, „Environmental profile of buildings,” OVAM, 2021.
[3]     A. Schmidt, A. Jensen, A. Clausen, O. Kamstrup, D. Postlethwaite, „A Comparative Life Cycle Assessment of Building Insulation Products made of Stone Wool, Paper Wool and Flax,” LCA Case Studies, vol. 9, pp. 122-129, 2004. 
[4]     T. Dickson, S. Pavía, „Energy performance, environmental impact and cost of a range of insulation materials,” Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 140, 2021.