Energy efficiency and carbon savings in building renovation. Balancing emissions savings with embodied carbon in insulating materials

The increasing focus on environmental sustainability and greenhouse gas emission reduction has led to a significant rise in energy retrofitting interventions for existing buildings. However, sustainability assessments of these interventions primarily focus on operational energy savings, often overlooking the environmental impact associated with the insulating materials used. This thesis examines the embodied carbon of commonly used insulation materials in energy retrofitting projects for residential buildings to determine the net carbon balance of CO₂ emissions. Using a Life Cycle Assessment (LCA) approach, different insulation materials are compared based on their Environmental Product Declarations (EPD) and the CO₂ emissions avoided through improved energy efficiency. The research includes the analysis of ten case studies, evaluating the effectiveness of insulation materials in reducing overall environmental impact. The objective is to develop an assessment method that integrates operational energy savings with embodied carbon analysis, identifying optimal scenarios for insulation material selection. The results highlight the necessity of a balanced approach, where material selection considers not only energy performance improvement but also emissions generated throughout the entire life cycle. In this context, the emission break-even point concept is applied to determine the time required for the operational environmental benefit to offset the initial impact of the chosen insulation material. The findings of this research can support the development of more effective policies for sustainable energy retrofitting, promoting the adoption of low-impact materials and contributing to the decarbonization goals of the building sector.

Il crescente focus sulla sostenibilità ambientale e sulla riduzione delle emissioni di gas serra ha portato a un aumento significativo degli interventi di riqualificazione energetica degli edifici esistenti. Tuttavia, le valutazioni di sostenibilità di questi interventi si concentrano principalmente sui risparmi energetici operativi, trascurando spesso l'impatto ambientale associato ai materiali isolanti utilizzati. Questa tesi esamina il carbonio incorporato dei materiali isolanti comunemente usati nei progetti di riqualificazione energetica per edifici residenziali, al fine di determinare il bilancio netto delle emissioni di CO₂. Utilizzando un approccio di Life Cycle Assessment (LCA), diversi materiali isolanti vengono confrontati sulla base delle loro Dichiarazioni Ambientali di Prodotto (EPD) e delle emissioni di CO₂ evitate attraverso il miglioramento dell'efficienza energetica. La ricerca include l'analisi di dieci casi studio, valutando l'efficacia dei materiali isolanti nella riduzione dell'impatto ambientale complessivo. L'obiettivo è sviluppare un metodo di valutazione che integri i risparmi energetici operativi con l'analisi del carbonio incorporato, identificando scenari ottimali per la selezione dei materiali isolanti. I risultati evidenziano la necessità di un approccio bilanciato, dove la selezione dei materiali considera non solo il miglioramento delle prestazioni energetiche, ma anche le emissioni generate durante l'intero ciclo di vita. In questo contesto, viene applicato il concetto di break-even point per determinare il tempo necessario affinché il beneficio ambientale operativo compensi l'impatto iniziale del materiale isolante scelto. I risultati di questa ricerca possono supportare lo sviluppo di politiche più efficaci per la riqualificazione energetica sostenibile, promuovendo l'adozione di materiali a basso impatto e contribuendo agli obiettivi di decarbonizzazione del settore edilizio.