Measure and Limits. Critical analysis and definition of environmental LCA-based benchmarks in the construction sector

The thesis Measures and limits. Critical analysis and definition of environmental LCA-based benchmarks in the construction sector aims at understanding the potential use of environmental benchmarks based on Life Cycle Assessment (LCA) impact categories in the Italian building sector. The thesis defines a replicable benchmarking approach to set benchmarks for construction materials and residential buildings (technological systems and whole-buildings). Moreover, the study investigates how different construction context requirements can be improved by stakeholders using a benchmarking approach for the definition of LCA-based benchmarks. The benchmarking process elaborated in the thesis is a replicable process based on the statistical analysis and interpretation of LCA outcomes, which can set LCA-based benchmarks for different building’s levels. The study sets benchmarks for (1) seven construction material categories (brick, cement, ceramic tiles, gypsum plasterboard, glasswool panel, stonewool panel and steel), (2) seven building technological systems (exterior walls, interior walls, roofs, windows, interior floors, exterior floors and ground-deck) and (3) whole-buildings. The benchmarking process is composed of three main steps. The first step is the definition of a reference sample, collecting the technical data of materials/buildings under analysis. The second step is the application of the LCA methodology, pinpointing the life cycle assumptions concerning the system boundaries, the LCA scenario and the environmental data. The third step is the statistical analysis and interpretation of environmental data and the choice of benchmarks. The benchmarking approach provides three different benchmark levels, in order to set a sustainable evaluation scale. The first level is the Best practice value, which corresponds to the best construction practice and the best sustainability level that materials or buildings could reach; the second level is the Reference value, statistically based on the median value, which corresponds to the construction practice of a specific context; the last level is the Limit value, which corresponds to the lower and acceptable construction standard. The LCA-based benchmarks set in the thesis represent the synthesis of numerical, methodological and contextual assumptions and considerations. The change of some parameters or factors in the three benchmarking steps, e.g. the definition of new system boundaries or new Life Cycle Inventory (LCI), can affect the process and the final benchmarks. That illustrates how different contexts, modelling aspects and stakeholder requirements can influence the ranges in potential environmental impacts. The environmental benchmarks and the benchmarking approach set in the thesis could be important decision support tools for different stakeholders (e.g. public and private authorities, contractors or practitioners). Final recommendations for benchmark’s developers and users are included in the thesis. Indeed, the stakeholders could use the benchmarking process and the values in different construction sector fields, in order to monitor the built environment performances improvement, to deliberate new design strategies for enhancing the environmental sustainability of buildings, to make comparison between performance of different competitors or different design solutions, and to promote Italian green construction market.

La tesi "Misura e limiti: analisi critica e definizione di benchmark ambientali LCA nel settore edilizio" mira a comprendere il potenziale utilizzo di benchmark ambientali basati su categorie di impatto del ciclo di vita (Life Cycle Assessment) nel settore dell'edilizia italiana. La tesi definisce un approccio replicabile di benchmarking per fissare benchmark per materiali da costruzione ed edifici residenziali (analizzando sistemi tecnologici e interi edifici). Inoltre, la tesi indaga come diversi requisiti del futuro ambiente costruito possano essere migliorati da differenti stakeholder utilizzando un approccio di benchmarking per la definizione di benchmark LCA. Il processo di benchmarking elaborato nella tesi è un replicabile ed è basato sull'analisi statistica e sull'interpretazione dei risultati LCA. Lo studio stabilisce parametri di riferimento per (1) sette categorie di materiali da costruzione (mattoni, cemento, piastrelle di ceramica, cartongesso, pannelli di lana di vetro, pannelli in lana di roccia e acciaio), (2) sette sistemi tecnologici di costruzione (pareti esterne, pareti interne, coperture, finestre, solai interni, solai esterni e solai contro-terra) e (3) interi edifici. Il processo di benchmarking è composto da tre fasi principali. La prima fase è la definizione di un campione di riferimento, creato mediante raccolta dati degli oggetti in analisi. La seconda fase è l'applicazione della metodologia LCA, individuando tutte le assunzioni legate al ciclo di vita, come la definizione dei confini di sistema, gli scenari life-cycle e i dati ambientali. Il terzo passo è l'analisi statistica e l'interpretazione dei dati di impatto ambientale e la scelta dei parametri di riferimento. L'approccio di benchmarking prevede la definizione di tre diversi livelli, al fine di stabilire una scala di valutazione sostenibile. Il primo livello è il valore di Best Practice, che corrisponde ad una pratica costruttiva di qualità a cui è associato un buon livello di sostenibilità ambientale che i materiali, o gli edifici, possono raggiungere. Il secondo livello è il valore di riferimento (Reference value), statisticamente basato sul valore della mediana, il quale corrisponde alla prassi costruttiva di uno specifico contesto. L'ultimo livello è il valore limite (Limit value), il quale corrisponde allo standard di costruzione inferiore e accettabile rispetto al campione di riferimento. I benchmark LCA elaborati nella tesi rappresentano la sintesi di ipotesi e considerazioni numeriche, metodologiche e contestuali. Il cambiamento di alcuni parametri e fattori nelle tre fasi di benchmarking, ad esempio la definizione di nuovi confini di sistema o di un nuovo Life Cycle Inventory (LCI), può influire sul processo e sui benchmark finali. Ciò dimostra come diversi contesti costruttivi, aspetti di modellizzazione e richieste degli stakeholder locali possano influenzare le gamme di potenziali impatti ambientali. I benchmark LCA e l'approccio di benchmarking elaborati nella tesi potrebbero essere strumenti di supporto decisionale importanti per diversi stakeholder (ad esempio autorità pubbliche e private, appaltatori o professionisti). Essi potrebbero infatti utilizzare il processo di benchmarking nel settore delle costruzioni, al fine di monitorare il miglioramento delle prestazioni dell'ambiente costruito, o per deliberare nuove strategie di progettazione atte a migliorare la sostenibilità ambientale degli edifici, o per confrontare le prestazioni di diversi concorrenti/diverse soluzioni di design o per promuovere il mercato italiano dell'edilizia “green”.