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La valutazione dell’impronta climatica delle nuove linee ferroviarie - Lorenzo Radice -

La consapevolezza che le attività umane possono incidere significativamente sui cambiamenti climatici ha avviato in tutto il mondo interventi per favorire la riduzione delle emissioni di gas a EFFETTO SERRA, tra cui l’ANIDRIDE CARBONICA (CO2), il METANO (CH4), l’ossido nitroso (N2O) e alcuni gas fluorurati (tra cui i CFC), il cui aumento in atmosfera causa il surriscaldamento terrestre.
Fra tutti i gas ad EFFETTO SERRA quello di gran lunga più significativo nel settore delle costruzioni è l’ANIDRIDE CARBONICA e, pertanto, nel presente articolo parleremo indifferentemente di gas ad EFFETTO SERRA o CO2.

In coerenza con la propria Politica Ambientale, Italferr (società di ingegneria del Gruppo FS) ha sviluppato una innovativa metodologia che consente la misura delle emissioni di  CO2 prodotte nelle attività di progettazione e costruzione delle infrastrutture ferroviarie, la cosiddetta impronta climatica.
La metodologia sviluppata è conforme alla norma internazionale UNI ISO 14064-1:2006 che prevede l’applicazione di criteri, riconosciuti dalla comunità scientifica internazionale, per quantificare e rendicontare le emissioni/rimozioni dei GAS SERRA in modo affidabile e condiviso.

Questo nuovo strumento consente una valutazione energetica e ambientale delle opere più precoce e completa rispetto al passato, agevolando gli interventi del progettista finalizzati a ottimizzare l’utilizzo delle risorse energetiche e naturali impiegate nella realizzazione delle infrastrutture ferroviarie.

Passo 1: definizione del perimetro di applicazione
Il primo passo nella costruzione del modello prevede la definizione del perimetro di applicazione che comprende tutte le fasi di progettazione e di realizzazione dell’infrastruttura ferroviaria, fino al collaudo finale e alla consegna dell’opera pronta all’uso.


Figura 1: diagramma temporale del perimetro di applicazione della metodologia

Passo 2: individuazione delle categorie e delle sorgenti di emissione/rimozione di CO2 
Il biossido di CARBONIO (CO2) deriva principalmente dalla combustione di composti del CARBONIO in presenza di ossigeno, come nel caso della combustione di petrolio nei motori a combustione interna delle automobili. Anche l’uso di energia elettrica comporta l’emissione di biossido di CARBONIO allorquando questa viene prodotta dalle centrali termoelettriche che fanno uso di derivati del carbone, del petrolio o del GAS NATURALE.

Di contro le piante assorbono la CO2 dall’atmosfera per effettuare la fotosintesi, che libera ossigeno come sottoprodotto.

Il secondo passo consiste nell’individuazione delle singole sorgenti di emissione di GAS SERRA, come  ad esempio macchinari e impianti presenti nei cantieri o nelle cave e nelle fabbriche da cui provengono i materiali da costruzione, nonché degli eventuali assorbitori di GAS SERRA dall’atmosfera come ad esempio alberi e appezzamenti arbustivi piantati come interventi di mitigazione o compensazione nell’ambito delle opere in progetto.

Nel caso in cui il progetto preveda l’utilizzo di energia da fonti RINNOVABILI (sole, vento, biomasse, etc), le  emissioni di CO2 evitate grazie a questa scelta vengono sottratte al computo generale, migliorandone ulteriormente il bilancio complessivo.

 

CATEGORIE DI EMISSIONI DI CO2

SORGENTI DI CO2

cat. 1

Sviluppo del progetto

Attrezzature varie, carta, mezzi di trasporto, office automation

cat. 2

Produzione materiali da costruzione

Macchinari e impianti nelle cave e nelle fabbriche

cat. 3

Trasporto dei materiali da costruzione

Autocarri, locomotori, etc

cat. 4

Lavorazioni in cantiere

Macchinari, impianti utilizzati in cantiere per le lavorazioni e la costruzione della infrastruttura

cat. 5

Impianti di cantiere

Alloggi e mense per gli operai, etc

CATEGORIE RIMOZIONI DI CO2

ASSORBITORI DI CO2

cat. 6

Opere a verde

Alberi e appezzamenti arboreo-arbustivi

CATEGORIE MANCATE EMISSIONI DI CO2

MANCATE SORGENTI DI CO2

cat. 7

Impianti a energia rinnovabile

Impianti solari, impianti eolici, biomasse, etc



Figura 2: diagramma a blocchi delle categorie di emissioni


Passo 3: quantificazione delle sorgenti di emissione/rimozione di CO
Per ciascuna sorgente/assorbitore di CO2 si determinano le relative quantità di progetto, ad esempio quantità di calcestruzzo impiegate nella costruzione delle opere, litri di gasolio consumati nelle lavorazioni in cantiere, alberi piantati, etc.

Passo 4: quantificazione dei fattori di emissione/rimozione di CO2 
Una volta determinate le quantità di cui sopra, si procede alla individuazione del FATTORE DI EMISSIONE di CO2 per ciascuna delle sorgenti di emissione/rimozione, utilizzando fonti ufficiali e riconosciute a livello internazionale.

Alcuni esempi di fattori di emissione sono la CO2 emessa per ogni tonnellata di calcestruzzo impiegata  nella costruzione delle opere, la CO2 emessa per ogni litro di gasolio consumato in cantiere, o la CO2 assorbita per ogni albero piantato.

Il grafico sotto riportato pone in evidenza i fattori di emissione di alcuni materiali maggiormente utilizzati nelle costruzioni.


Figura 3: istogramma dei fattori di emissione per alcuni materiali da costruzione

Passo 5: quantificazione delle emissioni/rimozioni di CO2 
Una volta disponibili tutte le quantità di progetto e tutti i relativi fattori di emissione si procede al calcolo delle emissioni/rimozioni di CO2 attraverso il semplice algoritmo di seguito riportato.


Figura 4: Schema di calcolo delle emissioni di CO2

Grazie al modello di valutazione delle emissioni di CO2 i progettisti dispongono della misura dell’impronta climatica lasciata sul territorio dall’infrastruttura ferroviaria realizzata (carbon footprint) e possono operare scelte più consapevoli sotto il profilo ambientale e finalizzate a:
  
• ridurre le emissioni e migliorare l’EFFICIENZA ENERGETICA;
• inserire l’infrastruttura sul territorio tenendo maggiormente in considerazione i livelli di eco-compatibilità delle alternative possibili (eco-design);
• ottimizzare l’impiego dei materiali da costruzione, anche ricorrendo ai materiali autoctoni e/o materiali riciclati;
• privilegiare il trasporto dei materiali da costruzione su ferro, anziché su gomma;
• utilizzare energia da fonti RINNOVABILI;
• mitigare le emissioni prevedendo opere a verde per l’assorbimento delle emissioni prodotte.

Prime applicazioni pratiche 
Un primo esempio di applicazione della metodologia è relativo al Progetto della nuova linea ferroviaria tra Bari Centrale e Bari Torre a Mare.

L’impronta climatica risultante ammonta a circa 283.000 tonnellate di CO2, in gran parte riconducibili alla produzione dei materiali da costruzione.


Figura 5: diagramma a torta delle emissioni di CO2 per singola categoria

Una ulteriore ripartizione delle emissioni CO2, stavolta per tipologia di opere/impianti, permette di evidenziare come la gran parte delle stesse (pari a circa il 91% del totale) è associata alla realizzazione delle opere civili (ponti, gallerie, etc), anche a causa della grande quantità di materie prime impiegate nella loro costruzione (cemento, acciaio, etc).

Notevolmente minori risultano essere le emissioni relative agli impianti tecnologici (7,5%) e all’armamento ferroviario (1,5%).


Figura 6: diagramma a torta delle emissioni di CO2 per tipo di opera 


In conclusione, la metodologia messa a punto da Italferr consente di determinare le emissioni/rimozioni di CO2 relative alla progettazione e realizzazione delle nuove infrastrutture ferroviarie, rendendo disponibile una preziosa base dati su cui poter fondare scelte progettuali più adeguate sotto il profilo ambientale.