Misurare e comunicare la sostenibilità del calcestruzzo attraverso l’EPD – Dichiarazione Ambientale di Prodotto

Nel settore dell’edilizia è sempre più diffusa una particolare attenzione alle tematiche ambientali, testimoniata, negli anni, dal crescente sviluppo di sistemi di rating della sostenibilità che, attraverso una certificazione, premiano le scelte progettuali effettuate in quest’ambito (LEED – Leadership in Energy and Environmental Design, GBC Italia, ITACA, DGNB e BREEAM – Building Research Establishment Environmental Assessment Method).

In ambito normativo, con il Codice dei Contratti Pubblici (art. 34 del d.lgs. 50/2016, modificato dal D.Lgs 56/2017 del Ministero dell’Ambiente), sono stati resi obbligatori i Criteri Ambientali Minimi (CAM) per l’edilizia, introdotti nel 2015 e aggiornati con il decreto del 11 ottobre 2017. Questo obbligo garantisce che la politica nazionale in materia di appalti pubblici verdi sia incisiva non solo nell’obiettivo di ridurre gli impatti ambientali, ma anche nel promuovere modelli di produzione e consumo più sostenibili. Il Ministero della Transizione Ecologica individua i Criteri Ambientali Minimi (CAM) come “i requisiti ambientali definiti per le varie fasi del processo di acquisto, volti a individuare la soluzione progettuale, il prodotto o il servizio migliore sotto il profilo ambientale lungo il ciclo di vita, tenuto conto della disponibilità di mercato”. Le stazioni appaltanti, nell’indire bandi di gara, hanno l’obbligo di richiedere una percentuale di forniture “attente” a determinati parametri ambientali. In questo contesto, i produttori che sono in grado di affiancare alla documentazione tecnica a corredo dei propri prodotti una precisa “dichiarazione ambientale” hanno la possibilità di valorizzare i propri investimenti e differenziarsi sul mercato promuovendo prodotti e materiali “sostenibili”.

L’EPD – Environmental Product Declaration – è una dichiarazione volontaria e applicabile a tutti i prodotti e servizi, indipendentemente dal loro uso o dalla loro posizione nella filiera produttiva, nella quale vengono riportate le prestazioni ambientali relative al ciclo di vita di un prodotto/servizio, valutate mediante l’applicazione della metodologia LCA (Life Cycle Assessment). La Norma che regola lo sviluppo di un’EPD è la UNI EN ISO 14025: 2010 (Etichette e dichiarazioni ambientali – Dichiarazioni ambientali di Tipo III – Principi e procedure), che specifica i requisiti applicabili qualora si intenda elaborare l’EPD di un prodotto o di un servizio.
L’introduzione dei CAM è una delle molteplici ragioni che spingono un’Organizzazione a certificare l’EPD dei propri prodotti. Nei CAM, le EPD sviluppate in conformità alla Norma ISO 14025 vengono citate come strumento di verifica del rispetto di alcuni requisiti previsti, per svariate tipologie di prodotti. In tal senso, in forza della loro trasparenza, le EPD rappresentano per ingegneri, architetti, sviluppatori e clienti, un valido strumento per confrontare prodotti che hanno equivalenza funzionale e per trasmettere informazioni ambientali lungo la catena del valore sulla base delle quali effettuare scelte più consapevoli in termini di sostenibilità. Per i produttori, costituiscono invece un potente strumento di comunicazione finalizzato alla valorizzazione dei propri prodotti. I vantaggi per le aziende sono molteplici anche dal punto di vista economico: l’EPD permette di ottimizzare i processi produttivi, monitorando il miglioramento nel tempo delle prestazioni ambientali dei prodotti o servizi.

Tipologie di EPD
Secondo quanto stabilito dalle General Programme Instructions for the International EPD® System (GPI) e dalla norma europea EN 15804, esistono diverse tipologie di EPD che un’Organizzazione, in funzione delle proprie esigenze, può scegliere di sviluppare: EPD di Prodotto (specifiche o medie), che contiene la descrizione degli impatti ambientali relativi al ciclo di vita di uno o più prodotti simili della stessa Organizzazione; EPD di Settore, che contiene la dichiarazione degli impatti ambientali associati a un “prodotto medio”, realizzato da diverse organizzazioni nell’ambito di un preciso settore e/o di un’area geografica definita.

Le EPD devono essere validate mediante una verifica esterna di un ente abilitato di terza parte o internamente a un’azienda, nell’ambito di un sistema certificato EPD Process che prevede che l’Organizzazione definisca un sistema “proprietario” per la stesura, la verifica e l’aggiornamento di EPD per i propri prodotti. Ad esempio, Italcementi per tutte le attività di produzione di cemento, e Calcestruzzi, per le attività produzione di calcestruzzo, hanno conseguito, a partire dal 2017, l’EPD Process aderendo al programma International EPD System. Questo consente alle due società di emettere in autonomia delle EPD specifiche di prodotto per una risposta immediata alle richieste di mercato in conformità ai CAM o ad altri protocolli volontari di edilizia sostenibile (LEED, ITACA, BREEAM, ecc.).

L’EPD di settore serve per monitorare lo stato dell’arte del settore e aggiornare il dato relativo alla produzione, rappresentando un riferimento per il mercato. Varia da nazione a nazione, in funzione del diverso livello tecnologico, della sensibilità dei produttori e dell’età degli impianti. Tuttavia, non è possibile valutare l’EPD di settore se non viene coperta una percentuale minima di mercato. In Italia, ad esempio, non c’è una EPD di settore relativa alla produzione del calcestruzzo, anche per effetto di un mercato eccessivamente frammentato, ma esiste da diversi anni quella del cemento. Per quanto riguarda Italcementi, ad esempio, quasi il 50% della produzione, nel corso degli ultimi anni, si è spostata sui cementi sostenibili.

L’EPD può inoltre avere diversi livelli di dettaglio e contenere indicazioni di diversa natura; per questo, deve essere sempre chiaro lo scopo per il quale viene richiesto l’EPD e i relativi confini di sistema. In riferimento al calcestruzzo, si hanno EPD specifiche di prodotto generalmente con confini di sistema “cradle to gate” (“dalla culla al cancello”), caratterizzate da un maggior livello di dettaglio, per prodotti conformi a specifiche richieste tecniche e/o contrattuali, e EPD medie di prodotto “cradle to grave” (“dalla culla alla tomba”), rappresentative della produzione tipo di un prodotto più standard. Con l’EPD media si restituisce una “fotografia” del prodotto valida per la sua produzione su tutto il territorio nazionale; serve come riferimento e aggiorna il profilo del prodotto in un rapporto “business-to-consumer”. Diverso è il caso in cui la Committenza richieda l’EPD di una specifica fornitura in un rapporto “business-to-business”.

EPD specifica di prodotto: l’esempio del nuovo Ospedale del Sud-Est Barese

Un esempio di EPD specifica di prodotto è quella che è stata emessa per la fornitura di calcestruzzo per il nuovo Ospedale del “Sud Est Barese”, in Puglia. Commissionato dall’ASL Bari e dalla Regione Puglia, il nuovo Ospedale risponde alla necessità della Regione Puglia di costruire un presidio sanitario di eccellenza, coerente con i nuovi principi di trasformazione del territorio del PPTR (Piano Paesaggistico Territoriale Regionale) approvato che, una volta ultimato, garantirà il potenziamento e l’ammodernamento della capacità di offerta ospedaliera della regione, a beneficio di un bacino di utenza di 236.000 persone. Il nuovo complesso ospedaliero extraurbano sorge nella Contrada “l’Assunta” fra Monopoli e Fasano. Dal punto di vista urbanistico ed ambientale, il nuovo Ospedale è pensato come una struttura aperta al territorio, in grado di inserirsi correttamente nel suo intorno e di valorizzarlo con le nuove funzioni. Una struttura sostenibile, che si distingue come un “green building”, nel rispetto dei principi definiti con gli SDGs (Sustainable Development Goals), gli obiettivi di sviluppo sostenibile lanciati dall’Onu, e rappresenta una modalità innovativa di costruzione con grande attenzione al recupero e al riutilizzo dei materiali nel territorio. La progettazione è stata affidata all’arch. Albert De Pineda dello studio PINEARQ di Barcellona, tra i massimi esperti mondiali di architettura ospedaliera, in raggruppamento con la Società di Ingegneria e Architettura STEAM srl e con lo studio Mauro Sàito Architetto.

In merito alla prescrizione del calcestruzzo, nel rispetto di requisiti fortemente rispondenti a principi di sostenibilità, il capitolato prevedeva una richiesta migliorativa del contenuto minimo di materiale riciclato fino all’8%, rispetto alla soglia minima del 5% in peso fissata dai CAM. Tutti i prodotti forniti da Calcestruzzi, provenienti dai due impianti di Monopoli e Fasano, hanno rispettato questa richiesta, arrivando anche al 10% per alcuni di essi, laddove era possibile. Il rispetto di queste prescrizioni è stato certificato con una EPD specifica di prodotto relativa alla fornitura di calcestruzzo, pari a 54.000 m3.

Tramite l’EPD è stato infatti possibile verificare non solo la prescrizione relativa al contenuto di riciclato, ma anche il comportamento del prodotto in relazione al risparmio di CO2 emessa. Come noto infatti, i prodotti da costruzione, cementi e calcestruzzi, hanno una forte impronta di CO2 legata principalmente ai processi di decarbonatazione e combustione in fase di cottura clinker e in misura minore ai processi di macinazione e trasporto delle materie prime e dei cementi. L’impronta di carbonio si può ridurre selezionando i cementi più sostenibili. Il calcolo dell’impronta di carbonio di un prodotto non è altro che uno studio LCA finalizzato a calcolare il potenziale contributo di un prodotto al riscaldamento globale espresso in termini di CO2eq, quantificando cioè tutte le emissioni e le rimozioni di gas a effetto serra (GHG) lungo il ciclo di vita del prodotto. Il prodotto fornito per l’Ospedale del Sud-Est Barese, rispetto all’equivalente standard realizzato con basso contenuto di materiali di sostituzione, consente un risparmio di CO2 di quasi il 25%, confermando un profilo di sostenibilità ancora maggiore di quello previsto da capitolato e garantendo una parità di prestazioni rispetto al prodotto standard.

L’EPD relativa considera i limiti di sistema dalla culla al cancello (“cradle to gate”). Nella maggior parte dei casi, infatti, quando la fornitura è diretta a cantieri esterni, le analisi vengono condotte fino al “cancello” perché tutto quello che riguarda il prodotto una volta uscito dallo stabilimento si basa su scenari per i quali non sempre si dispone di informazioni sufficientemente dettagliate. Allo stato attuale del cantiere, in fase di ultimazione, tuttavia, lo studio potrebbe arrivare fino alla “tomba”.

L’EPD è riferita alla produzione di 1 m3 dei calcestruzzi i.work CLASSIC ECO TM Rck 15-20 S4 D22, i.pro CLASSIC ECO TM Rck 25 S4 D22, i.pro STRUCTURA ECO TM Rck 30 XC2 S4 D22, i.pro STRUCTURA Rck 37 S4 XC3 D16 ECO TM,  i.tech STRUCTURA Rck 40 XA2 D22, i.tech STRUCTURA Rck 45 S4 XC2 D22.

Tutti i prodotti appartengono alla linea specifica eco.build nelle versioni ECO TM (“Tailor Made”) con formulazioni che soddisfano richieste specifiche della committenza e dei Capitolati Speciali di Appalto.

Per soddisfare la richiesta migliorativa dell’8%, nel mix design del calcestruzzo sono stati utilizzati:

•    Cemento d’altoforno, di tipo III (CEM III), ad alto contenuto di riciclato, nel quale parte del clinker è sostituito con loppa d’altoforno, un sottoprodotto dell’industria siderurgica con elevate capacità idrauliche e una notevole efficienza in termini di durabilità, requisito fondamentale in termini di sostenibilità.
•    Aggregati di riciclo di provenienza locale.

Le classi di resistenza che hanno caratterizzato la fornitura, variano dalla Rck 15-20-25 per calcestruzzi destinati a un uso non strutturale e alle fasi di cantierizzazione, alle classi  Rck 30-37 per le strutture di fondazione e Rck 40-45 per quelle in elevazione, travi e solai, che garantiscono requisiti di durabilità e resistenza molto più elevate. Il rispetto dei CAM prevede, inoltre, un limite massimo di contenuto di materie prime pari ad almeno il 70% provenienti da una distanza massima di 150 Km. In questo caso il 99,8% delle materie prime ha soddisfatto la richiesta. Parte degli aggregati utilizzati, ad esempio, provengono dalla zona di Bari, da una distanza max di circa 40 km. Mentre quelli relativi alla fornitura dell’impianto di Monopoli sono a km zero, essendo il produttore presente all’interno della stessa area. Il cemento proviene dalla cementeria di Matera. Gli additivi sono gli unici materiali ad avere una distanza di provenienza maggiore, ma rappresentano una percentuale veramente minima. La distanza media delle materie prime utilizzate nel prodotto fornito si attesta intorno ai 50 km.

Nello studio LCA “cradle to gate” sono stati analizzati tutti gli impatti derivanti dall’acquisizione delle materie prime e dei carburanti, dal trasporto all’impianto e dai processi di produzione e miscelazione in impianto, compreso il trattamento di rifiuti derivanti dai processi di produzione. I dati relativi ai prodotti forniti sono quasi esclusivamente primari, in quanto riguardano la produzione di materie prime interne, come il cemento e la loppa, mentre i consumi di energia impiegati nella produzione del prodotto sono principalmente legati all’elettricità utilizzata per la produzione del cemento, riuscendo a restituire una fotografia molto precisa del processo industriale.

Per la valutazione degli impatti del ciclo di vita (Life Cycle Impacts) di tutti i prodotti forniti è stato utilizzato il GCCA EPD Tool, fornito dall’Associazione mondiale dei produttori di calcestruzzo e cemento (GCCA – Global Cement and Concrete Association). Lo strumento GCCA EPD è verificato rispetto a standard internazionali riconosciuti e regole relative alle categorie di prodotti. Grazie a questo tool è possibile sviluppare l’EPD per tutta la filiera, dal semilavorato del cemento, il clinker, al cemento ed infine al calcestruzzo. Per la lavorazione dei dati secondari, relativi agli aggregati, il tool applica specifiche banche dati di Ecoinvent, eco inventari che si basano su impatti medi verificati.

Parametri di descrizione degli impatti ambientali

Le informazioni relative agli impatti ambientali sono espresse mediante le categorie di impatto della LCIA, la valutazione d’impatto del ciclo di vita (Life Cycle Impact Assessment), che utilizza una serie di metodi per convertire l’emissione di sostanze pericolose e il consumo di risorse naturali in indicatori di categoria di impatto ambientale (come acidificazione, cambiamento climatico, riduzione dell’ozono ed eco tossicità) e/o indicatori a livello di endpoint (quali danni alla salute umana e danni all’ecosistema).

Gli indicatori dell’EPD sono standard, per favorire una uniformità di linguaggio utile per i confronti e le unità di misura sono di tipo convenzionale. Uno degli indicatori più comuni è il GWP-tot (Global Warming Potential total), il potenziale del riscaldamento globale per unità dichiarata di prodotto, che indica in che entità un gas è in grado di riscaldare l’atmosfera ed è calcolato in rapporto al GWP di 1Kg di CO2 per 100 anni. Si misura in kg CO₂eq che rappresentano i kg equivalenti di CO2 emessa. Essendo la produzione del cemento fortemente energivora, di riflesso questo è l’indicatore più significativo per distinguere un calcestruzzo standard da uno con profilo ambientale migliorato. Altri indicatori importanti sono quelli relativi ai secondary materials, che tengono conto di tutti i materiali secondari utilizzati dall’inizio della filiera, nel clinker, nel cemento e quindi nel calcestruzzo. Sono invece poco impattanti per cemento e calcestruzzo quelli legati all’eutrofizzazione e alla acidificazione dei suoli, più significativi per l’industria chimica. Inoltre, occorre considerare il consumo d’acqua WDP (Water (user) deprivation potential, deprivation- weighted water consumption) che indica l’incidenza del processo sull’impoverimento delle riserve idriche e il NFW (Net use of fresh water) legato all’utilizzo netto di acqua nel processo, entrambi di segno negativo rispetto al prodotto standard. Infine, l’EPD tiene conto anche dell’impatto negativo in termini di CO2 legata al processo di carbonatazione del calcestruzzo, che, per sua natura, porta ad un assorbimento di CO2, soprattutto nelle fasi d’uso e di riciclo e demolizione (B+C). Dato che la percentuale di assorbimento è tanto più elevata quanto maggiore è la superficie esposta del calcestruzzo, viene indicato il rapporto tra superficie e volume di calcestruzzo degli elementi in modo che il tool possa determinare la CO2 potenzialmente immagazzinata e tenere conto anche di questo contributo.

EPD media di prodotto: calcestruzzi speciali drenanti

Come già accennato, nel caso di un prodotto standard si ricorre alle EPD medie di prodotto, rappresentative della produzione tipo di un prodotto. Lo studio viene condotto “dalla culla alla tomba” (cradle to grave) e considera tutti gli approvvigionamenti di cemento con una media ponderale della produzione, tramite la quale si ottiene una dichiarazione idonea per tutta la produzione su territorio nazionale. Nelle EPD medie di prodotto, gli impatti possono essere valutati anche relativamente alla fase D (reuse, recovery, recycling potential) con cui si indica il potenziale di riciclabilità del materiale. I confini del sistema si definiscono “cradle to grave” with module D (A+B+C+D) proprio perché l’EPD del prodotto copre la fase di produzione, costruzione e/o installazione nell’edificio, l’uso e la manutenzione, la sostituzione, la demolizione, il processo di riuso, recupero o riciclo e lo smaltimento.

Il calcestruzzo drenante i.idro DRAIN di Italcementi, nel quale un’accurata selezione degli aggregati e l’azione del legante cementizio permettono di raggiungere una capacità drenante 100 volte superiore a quella di un normale terreno, è in possesso di una EPD media di prodotto. 

Per questo prodotto, disponibile nella versione grigio, bianco e colorabile a richiesta, lo studio LCA è stato effettuato considerando 41 impianti per un totale di 52 ricette differenti, nella quale vengono considerati 32 fornitori di aggregati differenti, 13 cementi differenti per tipo e/o classe e/o provenienza, nel caso di i.idro DRAIN grey, e 3 cementi differenti per tipo e/o classe e/o provenienza per il i.idro DRAIN white, con una media ponderale dei consumi idrici, elettrici e di carburanti e dei rifiuti prodotti e/o recuperati. Essendo l’EPD lo strumento più efficace per la comunicazione e la diffusione di informazioni ambientali certificate riguardo alla sostenibilità dei prodotti, di per sé il documento non assegna un valore complessivo di impatto ambientale al prodotto perché il peso relativo di ogni parametro può variare in relazione ai contesti in cui esso è utilizzato. In realtà nell’EPD vengono dichiarate le caratteristiche ambientali più significative del prodotto, in modo trasparente, affinché i suoi utilizzatori abbiano la possibilità di effettuare una scelta consapevole e informata. Nel caso di i.idro DRAIN i parametri significativi sono la drenabilità, quindi il rispetto del ciclo naturale delle acque, e l’effetto positivo sull’isola di calore, soprattutto in ambiente urbano. Quest’ultimo è evidente dai risultati delle prove effettuate dall’Istituto Giordano in accordo con le relative norme ASTM (ASTM E903, ASTM E1980, ASTM C 1371 e AST G173) che mostrano un valore di SRI, Indice di Riflettanza Solare, in funzione delle diverse aree esterne, sempre maggiore di 29, valore minimo stabilito dai CAM per le superfici esterne. L’indice SRI dei materiali da costruzione tiene conto sia della capacità del materiale di riflettere la radiazione solare, sia della capacità di emettere la radiazione solare assorbita come radiazione termica. Più l’indice è alto più la superficie esposta all’irraggiamento solare rimarrà “fresca” (ovvero avrà un basso innalzamento di temperatura). Questo valore è particolarmente elevato per i colori chiari, soprattutto il bianco. In particolare, i test dimostrano che, in corrispondenza di aree urbane, l’indice SRI è pari a 33 per l’i.idro DRAIN grigio e 46 per quello bianco. La relativa EPD mostra anche, in modo trasparente, come in termini di emissioni della CO2 (GWP-tot) la versione bianca del prodotto sia meno efficiente perché il cemento bianco è più impattante dal punto di vista della produzione, in conseguenza dei maggiori vincoli che è necessario rispettare per assicurare un elevato e costante grado di bianco; dato che quindi le emissioni di CO2 risultano più elevate risulta che GWP-tot di 1 m3 di white i.idro DRAIN > GWP-tot di 1 m3 di grey i.idro DRAIN. Di contro, il prodotto bianco è più efficiente nei confronti delle isole di calore e meglio si presta per la realizzazione di pavimentazioni continue che richiedano determinati effetti estetici e una particolare valenza estetica, potendo essere colorato o pigmentato dall’utilizzatore.

Utilizzando le informazioni contenute nell’EPD il progettista è quindi in grado di effettuare un’accurata comparazione e di scegliere il prodotto più idoneo alle specifiche di sostenibilità richieste, tenendo conto delle indicazioni sull’utilizzo del prodotto e dei suoi impatti sulla costruzione e considerando l’intero ciclo di vita del prodotto all’interno dell’edificio o dei lavori di costruzione.

La configurazione del calcestruzzo fornito per la realizzazione dell’Ospedale del “Sud Est Barese” è stata replicata quasi completamente, l’anno successivo, per la fornitura relativa alla realizzazione del nuovo Ospedale San Cataldo, a Taranto, anche in questo caso con EPD specifica di Prodotto. Grazie ai numerosi vantaggi offerti dalla certificazione EPD, il numero di aziende e produttori italiani che riconoscono in questa dichiarazione uno strumento di marketing e comunicazione che valorizza i propri prodotti, li distingue dalla concorrenza e permette visibilità, anche a livello internazionale, è in costante aumento. Nel corso del 2021, Italcementi e Calcestruzzi hanno rilasciato 62 EPD totali, tra cemento e calcestruzzo, ed effettuato 117 studi LCA sui prodotti, di cui 81 solo per il calcestruzzo, a conferma del forte impegno delle due aziende nella promozione dello Sviluppo Sostenibile, consapevoli che costituisca la base stessa del proprio futuro e della tutela ambientale.