Ciclo de vida dos produtos

Ciclo de vida dos produtos

(Parte 1 de 9)

José Vicente Rodrigues Ferreira

Doutor em Engenharia do Ambiente (FCT/UNL) Professor Coordenador (ESTV/IPV)

Instituto Politécnico de Viseu 2004

Análise de Ciclo de Vida

José Vicente R. Ferreira 2

ANÁLISE DE CICLO DE VIDA (ACV)6
1. HISTÓRIA DA ANÁLISE DE CICLO DE VIDA7
2. DESCRIÇÃO GERAL DE ANÁLISE DE CICLO DE VIDA9
Benefícios de um estudo ACV10
Limitações de um estudo ACV1 1
3. DEFINIÇÃO DOS OBJECTIVOS E ÂMBITO DO ESTUDO12
3.1 Objectivo do Estudo12
3.2 Âmbito do Estudo12
Função do Sistema e Unidade Funcional13
Limites do sistema (princípios)14
Qualidade dos dados15
Comparação entre Sistemas15
Revisão Crítica - Considerações16
4. ANÁLISE DE INVENTÁRIO17
4.1 Árvore do Processo17
4.2 Limites do Sistema17
Limite do Sistema: Produto-Ambiente18
Limite do Sistema: Produto - Outros Sistemas de Produto18
4.3 Finalização dos Limites do Sistema18
4.4 Recolha de Dados19
4.5 Procedimentos de Cálculo2 0
4.5.1 Procedimento de Afectação20
4.5.2 Tabela de Inventário21
Método Sequencial21
Método Matricial2
5. ANÁLISE DE IMPACTE DO CICLO DE VIDA26
5-1 Elementos de AICV26
5-2 Selecção de Categorias de Impacte, Indicadores de Categoria e Modelos de Caracterização27
Modelos de Caracterização31
Factores de Caracterização32
5-2-1 Depleção de Recursos Abióticos32
5-2-2 Depleção de Recursos Bióticos3
5-2-3 Aquecimento Global3
5-2-4 Depleção do Ozono Estratosférico34
5-2-5 Formação de Ozono Fotoquímico35
5-2-6 Acidificação36
5-2-7 Eutroficação37
5-2-8 Toxicidade Humana37
5-2-9 Ecotoxicidade39
5-2-10 Degradação de Ecossistemas e Paisagem - Utilização de Solo40
5-3 Classificação (atribuição dos resultados de ICV)41
5-4 Caracterização (cálculo dos resultados do indicador de categoria)42
5-5 Normalização4
5-6 Agregação45
5-7 Ponderação45
5-8 Análise de Qualidade dos Dados47
6. INTERPRETAÇÃO DO CICLO DE VIDA48
7. MÉTODOS DE ANÁLISE DE IMPACTE DO CICLO DE VIDA (AICV)50
7.1 MÉTODO CML 2 (2000)50
7.2 MÉTODO ECO-INDICATOR 951
7.3 Método Ecopontos Suiço5 2
7.4 Método EPS 200053
8. "SOFTWARE" E BASES DE DADOS PARA "ACV"56
9. CONCLUSÕES59
10. BIBLIOGRAFIA60
ANEXO I64
EXEMPLO DE APLICAÇÃO DA METODOLOGIA ACV64
1. Definição dos Objectivos e Âmbito6 4

Análise de Ciclo de Vida

2.1. Fluxograma (Árvore) do Processo65
2.2. Construção da Tabela de Dados Combinados65
2.3. Aplicar as Regras de Afectação68
2.4. Construção da Tabela de Inventário71
2.5. Análise de Impacte72
2.5.1. Classificação72
2.5.2. Caracterização72
2.5.3. Cálculo do Perfil Ambiental73
2.5.4. Normalização75

Análise de Ciclo de Vida

Figura 2-1 Estágios do ciclo de vida do produto (Fonte: USEPA 2001)9
Figura 2-2 Fases de uma Análise de Ciclo de Vida (Fonte: ISO 14040:1997)9
Figura 3-1 Entradas e saídas em um sistema e subsistema de produto13
Figura 4-1 Grupos dentro de um sistema industrial (SETAC, 1991)17
Figura 5-1 Elementos da fase AICV (adaptado de ISO 14042:2000(E))26
Figura 5-2 Conceito de indicadores de categoria (Fonte: ISO 14042: 2000(E))27
Figura 5-3 Fases mais importantes na Classificação e Caracterização (Pré, 2002)43
14043:2000(E))50
(adaptado de Goedkoop & Spriensma, 2000)52
Figura A- 1 Árvore do processo65
Figura A- 2 Fase de Classificação do exemplo em estudo72
Figura A- 3 Fase de Caracterização do exemplo em estudo73
Figura A- 4 Perfil ambiental de 1 u.f. do Produto A74
Figura A- 5 Perfil ambiental processual de 1 u.f. do Produto A75
proporcional a um resultado do efeito normalizado)7
Figura A- 7 Perfil ambiental normalizado (processual) de 1 u.f. do Produto A78
Figura A- 8 Indice ambiental de 1 u.f. do Produto A79

José Vicente R. Ferreira 4 Figura 6-1 Relação dos elementos da fase “interpretação” com as outras fases da ACV (Fonte: ISO Figura 7-1 Procedimento geral para o cálculo do Eco-indicador. As caixas levemente coloridas referem-se a procedimentos e as caixas fortemente coloridas referem-se a resultados intermédios Figura A- 6 Perfil ambiental normalizado de 1 u.f. do Produto A (o comprimento das colunas é Figura A- 9 Indice ambiental de 1 u.f. do Produto A.............................................................................80

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Tabela 3-1 Aplicações da ACV (Weidema) citado por Frischknecht (1996)12
Tabela 5-2 Categorias de impacte de ciclo de vida normalmente utilizadas (Fonte:USEPA, 2001)43
Quadro A- 1 Tabela de dados combinados, antes da afectação68
Quadro A- 2 Tabela de inventário para 1 u.f. do Produto A71
Quadro A- 3 Perfil ambiental de 1 u.f. do Produto A73
Quadro A- 4 Perfil ambiental processual de 1 u.f. do Produto A74
Quadro A- 5 Factores de normalização para as categorias de impacte consideradas (Pré, 2002)76
Quadro A- 6 Perfil ambiental normalizado de 1 u.f. do Produto A76
Quadro A- 7 Perfil ambiental normalizado (processual) de 1 u.f. do Produto A7

Análise de Ciclo de Vida

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Este documento pretende ser uma ferramenta educacional para todos aqueles que desejem aprender os conceitos básicos ou como conduzir uma Análise de Ciclo de Vida (ACV). Após uma breve história da ACV, será feita uma descrição geral, seguida duma abordagem e discussão dos principais componentes da ACV. Nos últimos capítulos abordam-se, de forma genérica, quatro dos métodos mais utilizados em estudos de análise de impacte do ciclo de vida (AICV) e faz-se uma breve referência ao software e bases de dados disponíveis no mercado para elaboração de estudos ACV. Penso que as instituições académicas bem como todas as empresas públicas ou privadas podem beneficiar da aprendizagem de como incorporar a performance ambiental nos seus processos de tomada de decisão.

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1. HISTÓRIA DA ANÁLISE DE CICLO DE VIDA

O termo ACV, ou em inglês, "Life Cycle Assessment" (LCA) foi utilizado primeiramente nos Estados Unidos da América (EUA) em 1990. A designação histórica para estes estudos de ciclo de vida ambiental, utilizados nos EUA desde 1970, era “Resourse and Environmental Profile Analysis”( REPA), (Hunt e Franklin, 1996).

Um dos primeiros estudos quantificando as necessidades de recursos, emissões e resíduos originados por diferentes embalagens de bebidas foi conduzido pelo "Midwest Research Institute" (MRI) para a Companhia Coca Cola em 1969. Este estudo nunca foi publicado devido ao carácter confidencial do seu conteúdo, sendo no entanto utilizado pela companhia, no início dos anos setenta como um “input” nas suas decisões sobre embalagens. Um dos resultados interessantes do trabalho da Coca-Cola foi demonstrar que as garrafas de plástico não eram piores, do ponto de vista ambiental, do que as de vidro. Anteriormente, os plásticos tinham a reputação de um produto indesejável em termos ambientais, tendo o estudo REPA demonstrado, que esta reputação era baseada em más interpretações (Hunt e Franklin, 1996).

No final de 1972 o mesmo instituto (MRI) iniciou um estudo nas embalagens de cervejas e sumos, encomendado pela "U.S. Environmental Protection Agency" (USEPA), o qual marcou o início do desenvolvimento da ACV como se conhece hoje (Guinée, 1995). A intenção da USEPA era examinar as implicações ambientais da utilização de embalagens de vidro reutilizáveis em vez de latas e garrafas não reutilizáveis, porque na altura as garrafas reutilizáveis estavam a ser rapidamente substituídas por embalagens não-reutilizáveis. Esta foi de longe a mais ambiciosa REPA até à altura, tendo envolvido a indústria do vidro, aço, alumínio, papel e plástico e todos os fornecedores daquelas indústrias, tendo-se caracterizado mais de 40 materiais. Após o conhecimento dos resultados deste estudo, toda a gente assumiu que uma garrafa reutilizável seria claramente superior (Hunt e Franklin, 1996).

Após um longo período de baixo interesse público em ACV, em 1984 o Laboratório Federal Suiço para Teste e Investigação de Materiais (EMPA) publicou um importante relatório com base no estudo "Balanço Ecológico de Materiais de Embalagem" (OFEFP, 1984) iniciado pelo governo, que tinha como objectivo estabelecer uma base de dados para os materiais de embalagem mais importantes: alumínio, vidro, plásticos, papel e cartão, chapas de lata (Fink, 1997). O estudo também introduziu um método para normalizar e agregar emissões para o ar e para a água utilizando as normas (legislação) para aquelas emissões e agregando-as, respectivamente nos chamados "volume crítico de ar" e "volume crítico de água". De alguma forma, esta filosofia de avaliar os impactes ambientais foi mais tarde desenvolvida e refinada por Ahbe, Braunschweig e Müller-Wenk no relatório Metodologia dos Ecobalanços (Methodologie des Ecobilans sur la base de l'optimisation écologique), no qual é proposto o cálculo de ecopontos (Ahbe et al., 1991).

Na Holanda a abordagem dos volumes críticos era simultânea e independentemente desenvolvida por Druijff (Guinée, 1995).

A partir de 1990 houve um notável crescimento das actividades ACV na Europa e nos EUA, o qual é reflectido no número de "workshops" e outros "forums" que têm sido organizados principalmente pela "Society of Environmental Toxicology and Chemistry" (SETAC).

Através dos seus ramos na Europa e EUA a SETAC desempenha um papel fundamental em reunir profissionais, utilizadores e investigadores para colaborarem no melhoramento contínuo da metodologia ACV. Os relatórios dos primeiros "workshops" SETAC ilustram os desenvolvimentos metodológicos e de terminologia que ocorreram no início dos anos noventa (SETAC, 1991; anónimo, 1992). Para responder a uma necessidade crescente na orientação de ACVs, particularmente na Europa onde a ACV era mais utilizada, as organizações Europeia e Norte Americana da SETAC planearam e conduziram em 1993 em Sesimbra-Portugal o "workshop - Code of Pratice" (SETAC, 1993b). Este documento pode ser visto como o "mais alto denominador comum" entre as posições Americana e Europeia na metodologia ACV (Gabathuler, 1997).

Em 1992 foi formada a Sociedade para a Promoção do Desenvolvimento de Ciclo de Vida (SPOLD), com a missão de juntar recursos, para acelerar o desenvolvimento da metodologia ACV como uma abordagem de gestão aceite para ajudar na tomada de decisão (Hindle e Oude, 1996).

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A Organização Internacional para a Normalização (ISO) criou em 1992 um comité técnico (TC 207/SC 5) tendo em vista a normalização de um número de abordagens de gestão ambiental, incluindo ACV (Tibor e Feldman, 1996). Até ao momento foram publicadas as seguintes normas relacionadas com ACV:

ISO 14040: 1997 Environmental management -- Life cycle assessment -- Principles and framework

ISO 14041: 1998 Environmental management -- Life cycle assessment -- Goal and scope definition and inventory analysis

ISO 14042: 2000 Environmental management -- Life cycle assessment -- Life cycle impact assessment

ISO 14043: 2000 Environmental management – Life cycle assessment -- Life cycle interpretation

ISO/TR 14049: 2000 Environmental management -- Life cycle assessment -- Examples of application of ISO 14041 to goal and scope definition and inventory analysis

ISO/TS 14048: 2002 Environmental management -- Life cycle assessment -- Data documentation format

ISO/TR 14047: 2003 Environmental management -- Life cycle impact assessment -- Examples of application of ISO 14042

O conceito de ciclo de vida tem-se estendido para além de um simples método para comparar produtos, sendo actualmente visto como uma parte essencial para conseguir objectivos mais abrangentes, tais como sustentabilidade (Curran, 1999). A interligação dos sistemas de produto, que não se limitam por fronteiras geográficas, requer que se continue a desenvolver a metodologia ACV a um nível internacional.

Em Portugal, ao contrário da maioria dos países da UE, não existe uma entidade pública ou privada que tenha como objectivo principal desenvolver aspectos relacionados com a metodologia ACV.

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2. DESCRIÇÃO GERAL DE ANÁLISE DE CICLO DE VIDA

A Análise de Ciclo de Vida (ACV) é a compilação e avaliação das entradas, saídas e dos potenciais impactes ambientais de um sistema de produto ao longo do seu ciclo de vida.

O termo “ciclo de vida” refere-se à maioria das actividades no decurso da vida do produto desde a sua fabricação, utilização, manutenção, e deposição final; incluindo aquisição de matéria-prima necessária para a fabricação do produto. A Figura 2.1 ilustra os possíveis estágios de ciclo de vida que podem ser considerados numa ACV e as típicas entradas/saídas medidas (USEPA, 2001).

Figura 2-1 Estágios do ciclo de vida do produto (Fonte: USEPA 2001)

Num estudo ACV de um produto ou serviço, todas as extracções de recursos e emissões para o ambiente são determinadas, quando possível, numa forma quantitativa ao longo de todo o ciclo de vida, desde que "nasce" até que "morre" - “from cradle to grave”, sendo com base nestes dados que são avaliados os potenciais impactes nos recursos naturais, no ambiente e na saúde humana.

O processo ACV é uma sistemática abordagem faseada composta por quatro componentes: definição de objectivos e âmbito; análise de inventário; análise de impacte; e, interpretação dos resultados, como se ilustra na Figura 2.2 (ISO 14040: 1997).

Figura 2-2 Fases de uma Análise de Ciclo de Vida (Fonte: ISO 14040:1997)

Matériasprimas

Saídas Energia

Entradas

Resíduo sólidos

Emissões para o ar Descargas para a água

Outras descargas ambientais Co-produtos

Limite do sistema

Aquisição matérias-primas Fabricação

Utilização/Reutilização/ Manutenção

Reciclagem/ Gestão do resíduo

Estrutura de ACV

Interpretação Análise de inventário

Definição de objectivos e âmbito

Análise de impacte

Aplicações Directas:

• Desenvolvimento e melhoramento do produto.

• Planeamento estratégico.

• Política governamental.

• Marketing.

• Outras

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• Definição de Objectivos e Âmbito – Define e descreve o produto, processo ou actividade.

Estabelece o contexto no qual a avaliação é para ser feita e identifica os limites e efeitos ambientais a serem revistos para a avaliação.

• Análise de Inventário – Identifica e quantifica a energia, água e materiais utilizados e descargas ambientais (p.ex: emissões para o ar, deposição de resíduos sólidos, descargas de efluentes líquidos).

• Análise de Impacte – Analisa os efeitos humanos e ecológicos da utilização de energia, água, e materiais e das descargas ambientais identificadas na análise de inventário.

• Interpretação – Avalia os resultados da análise de inventário e análise de impacte para seleccionar o produto preferido, processo ou serviço com uma compreensão clara das incertezas e suposições utilizadas para gerar os resultados.

A metodologia ACV tem numerosas aplicações, desde o desenvolvimento de produtos, passando pela rotulagem ecológica e regulação, até à definição de cenários de prioridade e de política ambiental.

Benefícios de um estudo ACV

Os dados de um estudo ACV em conjunto com outra informação, por exemplo, dados de custos e performance, podem ajudar os responsáveis pela tomada de decisão na selecção de produtos ou processos que resultem num menor impacte para o ambiente.

A metodologia ACV é a única que permite identificar a transferência de impactes ambientais de um meio para outro (p.ex:, a eliminação de emissões atmosféricas pode ser feita à custa do aumento das emissões de efluentes líquidos) e/ou de um estágio de ciclo de vida para outro (p. ex:, da fase de aquisição de matérias-primas para a fase de utilização).

Por exemplo, quando seleccionamos entre dois produtos concorrentes pode parecer que a “opção-1” é melhor para o ambiente porque necessita de menos matérias-primas, na fase de fabricação, que a “opção-2”. Porém, porque na elaboração de um estudo ACV são considerados todos os estágios do ciclo de vida, os resultados finais podem mostrar que é a “opção-1” que mais impacte causa no ambiente, dada a necessidade que tem de um maior consumo de electricidade, na fase de utilização, que a “opção-2”. Sem a elaboração de um estudo ACV estes factos não serão detectados.

Na elaboração de um estudo ACV, os pesquisadores podem (USEPA, 2001):

• Desenvolver uma sistemática avaliação das consequências ambientais associadas com um dado produto.

• Analisar os balanços (ganhos/perdas) ambientais associados com um ou mais produtos/processos específicos de modo a que os visados (estado, comunidade, etc.) aceitem uma acção planeada.

• Quantificar as descargas ambientais para o ar, água, e solo relativamente a cada estágio do ciclo de vida e/ou processos que mais contribuem.

• Assistir na identificação de significantes trocas de impactes ambientais entre estágios de ciclo de vida e o meio ambiental.

• Avaliar os efeitos humanos e ecológicos do consumo de materiais e descargas ambientais para a comunidade local, região e o mundo.

• Comparar os impactes ecológicos e na saúde humana entre dois ou mais produtos/processos rivais ou identificar os impactes de um produto ou processo específico.

• Identificar impactes em uma ou mais áreas ambientais específicas de interesse.

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Limitações de um estudo ACV

A elaboração de um estudo 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.

O estudo ACV não determina qual produto ou processo é o mais caro ou funciona melhor. Por isso, a informação desenvolvida num estudo ACV deve ser utilizada como uma componente de um processo de decisão que conta com outras componentes, como sejam, o custo e a performance.

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3. DEFINIÇÃO DOS OBJECTIVOS E ÂMBITO DO ESTUDO

A primeira componente da ACV consiste na definição dos objectivos do estudo, seu âmbito, estabelecimento da unidade funcional, e estabelecimento de um procedimento para assegurar a qualidade do estudo (Consoli et al., 1993).

3.1 Objectivo do Estudo

Segundo a Norma ISO 14040 “o objectivo de um estudo ACV deve expor de forma não ambígua a aplicação planeada, as razões para levar a cabo o estudo e a audiência pretendida, i.e, a quem irão ser comunicados os resultados do estudo”.

Weidema citado por Frischknecht (1996) propõe que as aplicações para ACV sejam divididas em aplicações específicas à empresa e aplicações genéricas e num nível operacional, táctico e estratégico. Além disso, acrescenta ainda uma distinção entre aplicações informativas e aplicações que visam directamente alterações, conforme se ilustra na Tabela 3-1.

Tabela 3.1-1 Aplicações da ACV (Weidema) citado por Frischknecht (1996) Aplicação da ACV Específica à Empresa Genérica

Operacional:

*Informação (informação do produto)

*Alteração (melhoramento do produto)

Declaração de produto

Desenvolvimento do produto

Informação do consumidor

Pesquisa orientada para o produto

Táctica:

*Informação (rotulagem do produto)

*Alteração (regulação do produto)

Marketing

Fornecedor e/ou utilizador de necessidades e incentivos

Rotulagem ambiental

Normas de produtos, taxas, e subsídios

Estratégica:

*Informação (desempenho do produto)

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