Life Cycle Assessment: key parameters in the classification of aluminium for brackets and components

Abstract Aluminium is widely used in architectural applications due to its lightweight, durability, and recyclability, making it a key material for sustainable construction. However, its primary production remains highly energy-intensive, contributing significantly to global greenhouse gas (GHG) emissions. This study applies a Life Cycle Assessment (LCA) methodology with a Cradle-to-Cradle (C2C) approach to evaluate the environmental impact of aluminium alloys used in brackets and facade components. The research focuses on two critical life cycle stages: ● Production Phase – Examining energy consumption and GHG emissions from raw material extraction to alloy processing. ● End-of-Life Phase – Assessing recyclability performance and the potential for closed-loop material recovery. A comparative LCA study of 3000, 5000, and 6000-series alloys, along with recycled, anodized, and coated aluminium, evaluates key sustainability parameters, including energy use, emissions, and recyclability. The findings reveal that recycled aluminium offers the lowest environmental footprint, requiring up to 95% less energy than primary aluminium production. In contrast, 6000 and 5000-series alloys, while offering high structural performance, have higher embodied energy due to intensive processing techniques. Additionally, anodized and coated aluminium improve durability and aesthetics but introduce variations in energy demand and emissions depending on the surface treatment methods. This study identifies key challenges in aluminium sustainability, including high energy demand in smelting, recycling inefficiencies, and infrastructure limitations. To address these challenges, low-carbon smelting technologies, AI-driven sorting innovations, modular prefabrication, and policy-driven circular economy strategies are proposed. By establishing an LCA-based classification framework, this study provides guidance for architects, engineers, and policymakers to optimize sustainable material selection in low-carbon architectural applications. Achieving net-zero aluminium production will require technological advancements, industry collaboration, and regulatory support to drive sustainable innovations in architectural aluminium applications.

Riassunto L'alluminio è ampiamente utilizzato nelle applicazioni architettoniche grazie alla sua leggerezza, durabilità e riciclabilità, rendendolo un materiale chiave per l'edilizia sostenibile. Tuttavia, la sua produzione primaria è altamente energivora e contribuisce in modo significativo alle emissioni globali di gas serra (GHG). Questo studio applica la metodologia di Valutazione del Ciclo di Vita (LCA) con un approccio Cradle-to-Cradle (C2C) per valutare l'impatto ambientale delle leghe di alluminio utilizzate in staffe e componenti di facciata. La ricerca si concentra su due fasi critiche del ciclo di vita: ● Fase di produzione – Analisi del consumo energetico e delle emissioni di GHG dall'estrazione delle materie prime alla lavorazione delle leghe. ● Fase di fine vita – Valutazione delle prestazioni di riciclabilità e del potenziale di recupero del materiale in un ciclo chiuso. Uno studio comparativo LCA sulle leghe delle serie 3000, 5000 e 6000, insieme all'analisi di alluminio riciclato, anodizzato e rivestito, permette di valutare parametri chiave di sostenibilità, tra cui consumo energetico, emissioni e riciclabilità. I risultati dimostrano che l'alluminio riciclato presenta l'impronta ambientale più bassa, richiedendo fino al 95% di energia in meno rispetto alla produzione primaria. Al contrario, le leghe delle serie 6000 e 5000, pur offrendo elevate prestazioni strutturali, presentano un'energia incorporata maggiore a causa delle tecniche di lavorazione intensive. Inoltre, l'alluminio anodizzato e rivestito migliora la durabilità e l'estetica, ma introduce variazioni nella domanda energetica e nelle emissioni in base ai metodi di trattamento superficiale adottati. Questo studio identifica le principali sfide della sostenibilità dell'alluminio, tra cui l'elevata richiesta energetica nella fusione, le inefficienze nel riciclo e le limitazioni infrastrutturali. Per affrontare queste problematiche, si propongono tecnologie di fusione a basse emissioni di carbonio, innovazioni nell'ordinamento dei materiali basate sull'intelligenza artificiale, prefabbricazione modulare e strategie di economia circolare guidate dalle politiche. Attraverso l'istituzione di un quadro di classificazione basato sulla LCA, questo studio fornisce linee guida per architetti, ingegneri e responsabili politici per ottimizzare la selezione dei materiali sostenibili nelle applicazioni architettoniche a basse emissioni di carbonio. Il raggiungimento di una produzione di alluminio a impatto zero richiederà progressi tecnologici, collaborazione industriale e supporto normativo per promuovere innovazioni sostenibili nelle applicazioni architettoniche dell’alluminio.