Avaliação do ciclo de vida e sustentabilidade do aço

Avaliação do ciclo de vida e sustentabilidade do aço

A indústria siderúrgica é a segunda maior indústria do mundo depois da indústria de petróleo e gás. O aço é usado em quase todos os setores, desde construção civil, embalagens, indústria de transporte e setor de energia e energia renovável. O uso do aço é encontrado em toda parte na sociedade atual. Praticamente não existem materiais ou produtos em que o aço não esteja presente ou não tenha desempenhado um papel na sua produção.

A produção de Aço Bruto mais que dobrou, nas últimas três décadas, com a produção de 2020 totalizando 1.864 milhões de toneladas e a produção de 2019 totalizando 1.869 milhões de toneladas. O aço continua a ser a espinha dorsal e facilitador da evolução e progresso da sociedade. Isso torna o mundo um lugar melhor para se viver. As cidades inteligentes do futuro serão construídas em aço. Sendo o aço um bem infinitamente reciclável e reutilizável, seu uso ajuda a reduzir a carga sobre os recursos da terra.

O alto nível de produção de aço inevitavelmente torna o setor siderúrgico mais responsável em relação ao seu impacto ambiental. Assim, é imperativo analisar os processos da indústria siderúrgica para dar uma visão clara dos principais impactos ambientais e possíveis soluções envolvendo a implementação de um paradigma de economia circular.





O aço tem uma combinação de propriedades que devem ser levadas em consideração no processo de tomada de decisão no estado do projeto. Essas propriedades incluem (i) propriedades químicas, metalúrgicas e mecânicas, (ii) propriedades de resistência à corrosão, (iii) propriedades de resistência ao fogo, (iv) reciclabilidade, (v) longa vida útil (vi) requisitos de manutenção, (vii) requisitos de higiene, (viii) estética e (ix) influência ambiental.

Os aços podem ser reciclados sem perda de qualidade. Como as ligações metálicas são restauradas após a resolidificação, os aços recuperam continuamente suas propriedades de desempenho originais, mesmo após vários ciclos de reciclagem. Isso permite que eles sejam usados ​​repetidamente para a mesma aplicação. Por outro lado, as características de desempenho da maioria dos materiais não metálicos se degradam após a reciclagem.

Normalmente, os produtos siderúrgicos feitos na rota integrada têm um teor de refugo de processo de retorno limitado a um valor que varia de 10% a 20%, enquanto os produtos siderúrgicos em fim de vida são reciclados a taxas que variam de 85% a 95%. O método de 'conteúdo reciclado' incorpora apenas os benefícios ambientais obtidos hoje, em contraste com o método de 'fim de vida', que também considera os benefícios ambientais futuros resultantes da sucata gerada no final da vida útil. Para a indústria siderúrgica, a “taxa de reciclagem em fim de vida” é o indicador mais adequado, enquanto os volumes disponíveis de sucata em fim de vida são insuficientes para atender à demanda atual. A Fig. 1 mostra o ciclo de vida do aço.

Fig 1 Ciclo de vida do aço

A produção de aço primário (virgem) normalmente inclui mineração e concentração de minério, fundição e refino para obter o aço da química especificada, com várias rotas de processamento disponíveis. Em cada etapa, impurezas e subprodutos são separados e a concentração de ferro no produto final aumenta. O refino de aço para purezas suficientes frequentemente requer etapas de fusão com uso intensivo de energia e controladas com precisão, que normalmente são baseadas no uso de insumos de combustíveis fósseis diretamente como redutores ou indiretamente para calor e eletricidade. A produção de ferro e aço é responsável por uma substancial emissão industrial global de dióxido de carbono (CO2).

Na área de mineração e beneficiamento, existem processos que consistem em tratar minérios em solução líquida para concentrar o minério separando-o dos minerais associados. Em alguns processos, temperaturas muito altas normalmente não são necessárias e o tratamento pode ocorrer em altas pressões que precisam de energia para manter as pressões. Além disso, é mais provável que a intensidade energética dos processos de mineração e beneficiamento aumente ao longo do tempo, à medida que as minas mudam de minérios de alto teor para minérios de baixo teor e ao iniciar a mineração de depósitos mais complexos. O consumo de energia pode ser melhorado pelo aumento da eficiência do processo.

A pirometalurgia envolve o tratamento de concentrados de minério em altas temperaturas, a fim de retirar o ferro de seus constituintes minerais associados. Isso, por sua vez, exige o uso de combustíveis fósseis em fornos de aquecimento ou eletricidade para alimentar os fornos. Além disso, a indústria siderúrgica produz diferentes tipos de produtos siderúrgicos. Esses diferentes tipos de produtos siderúrgicos podem ser produzidos na mesma usina siderúrgica e a partir dos mesmos processos de produção primária. Cada um desses produtos necessita de diferentes rotas de processamento para a produção dos produtos utilizados pelos consumidores finais. A Fig. 2 mostra os princípios para a avaliação do ciclo de vida (ACV).

Fig 2 Princípio para avaliação do ciclo de vida

Cientistas de materiais e desenvolvedores de produtos têm agora um número crescente de ferramentas disponíveis que lhes permitem considerar as implicações ambientais de suas escolhas de materiais, mas em geral essas ferramentas consideram um pequeno número de endpoints ambientais e muitas lacunas de dados permanecem. No entanto, dado o aumento esperado na demanda global futura por aço e sua importância nas tecnologias atuais, é importante que dados de alta reprodutibilidade para cargas ambientais baseadas no ciclo de vida da produção de aço estejam disponíveis e que as implicações da co-produção de vários aços produtos são claramente compreendidos.

As atividades humanas que precisam de material e energia para se desenvolver têm efeitos irreversíveis nos sistemas ecológicos e no meio ambiente, como mudanças climáticas, esgotamento dos recursos naturais, geração de resíduos e poluição, etc. A maioria desses impactos tem consequências perigosas para a saúde e sobrevivência humana e a maioria esses efeitos têm resultados de longo prazo. No relatório Brundtland, publicado em 1987, o desenvolvimento sustentável é definido como “o desenvolvimento que atende às necessidades do presente sem comprometer a capacidade das gerações futuras de atender às suas próprias necessidades”. Um subconjunto do desenvolvimento sustentável que vem evoluindo em todo o mundo há quase 25 a 30 anos, o papel do ambiente construído é muito importante.

O conceito de desenvolvimento sustentado, conforme definido no relatório Brundtland, é um desafio muito complexo e dinâmico que demanda contribuições dos mais diversos setores de atividade. As mudanças climáticas e o uso sustentável dos recursos naturais estão entre os principais desafios da sociedade atual. Isso os coloca no topo da agenda política ambiental, onde provavelmente permanecerão no futuro próximo.

A sustentabilidade diz respeito a todo o ciclo de produção de um produto, ou seja, desde a aquisição da matéria-prima, passando pelo planejamento, projeto, construção e operações, até o seu uso e gerenciamento de resíduos em fim de vida. É um grande e importante desafio para o futuro da indústria siderúrgica. Vários esforços têm sido feitos pela indústria siderúrgica para reduzir sua pegada de carbono, aumentando a reciclabilidade e melhorando os processos.

No desenvolvimento sustentado, incentiva-se o desenvolvimento de métodos economicamente e ambientalmente saudáveis. A produção e distribuição dos materiais são realizadas com o mínimo de transporte. Além disso, são usados ​​os materiais que estão disponíveis o mais próximo possível.

A sustentabilidade do aço consiste em três componentes:(i) ambiental, (ii) social e (iii) econômico. A indústria do aço é uma indústria altamente eficaz para melhorar o desenvolvimento social, econômico e ambientalmente sustentável e está emergindo como uma indústria altamente ativa em ambos países desenvolvidos e em desenvolvimento. A indústria precisa de recursos naturais da terra para a produção de aço que é usado para construir estruturas feitas pelo homem, como edifícios, pontes e estradas e em produtos usados ​​em nossa vida diária.

A análise do ciclo de vida do aço é feita para determinar o impacto ambiental. Três aspectos que determinam o impacto ambiental são (i) produção do produto siderúrgico, (ii) uso do produto siderúrgico e (iii) reciclagem do material em fim de vida. O impacto ambiental é influenciado por (i) uso de recursos naturais, (ii) gestão ambiental e (iii) prevenção da poluição do ar, água e terra por gases residuais, líquidos e sólidos.

A eficiência dos materiais do produto de aço é determinada por três critérios:(i) reduzir, (ii) reutilizar e (iii) reciclar. As quantidades de matérias-primas para produzir aço devem ser reduzidas melhorando a eficiência do processo para a redução das emissões de CO2. Após o término da vida útil de um produto de aço, parte do conteúdo de aço do produto pode ser reutilizado sem perda de propriedades básicas do aço. Isso torna a reutilização do aço muito importante. O aço é 100% reciclável. Toda a sucata de aço é reaproveitada na fabricação de aço fresco. Além disso, os subprodutos produzidos durante a produção de aço são usados ​​por várias indústrias e isso reduz os requisitos de matérias-primas nessas indústrias e, portanto, ajuda na conservação dos recursos naturais.

O impacto social do aço é bastante substancial. O impacto social é influenciado por (i) padrões de vida, (ii) educação das pessoas, (iii) comunidade e (iv) igualdade de oportunidades para todos.

Um material sustentável não prejudica as pessoas que trabalham para produzi-lo ou que o manipulam durante seu uso, reciclagem e descarte final. O aço não é prejudicial para as pessoas nem durante a sua produção nem durante a sua utilização. Por estas razões, o aço é o principal material utilizado em diversas aplicações. A segurança, como o local de trabalho saudável e livre de lesões dos funcionários, é a principal prioridade para a indústria siderúrgica. O aço também melhora a qualidade de vida ao possibilitar avanços técnicos. É por isso que as pessoas veem a presença do aço em tudo o que usam no dia a dia. Na verdade, hoje a vida não é viável sem aço.

O componente econômico da sustentabilidade do aço é muito importante. Os fatores que influenciam a economia incluem (i) custo de produção, (ii) lucro, (iii) redução de custos, (iv) crescimento econômico e (v) geração de receitas para investimentos em atividades de pesquisa e desenvolvimento.

O custo do ciclo de vida (LCC) é um critério importante para o componente econômico da sustentabilidade do aço. LCC é o custo de um ativo ao longo de seu ciclo de vida, cumprindo os requisitos de desempenho (ISO 15686-5). É a soma de todos os custos relacionados a um produto incorridos durante o ciclo de vida que consiste em (i) concepção, (ii) produção/fabricação, (iii) seu uso/operação e (iv) fim de vida. LCC é um procedimento matemático que ajuda a tomar decisões de investimento e/ou comparar diferentes opções de investimento. O aço não é caro se o custo do ciclo de vida for levado em consideração. O custo de outros materiais aumenta substancialmente ao longo do tempo, enquanto o custo do aço normalmente permanece constante.

Além dos aspectos ambientais, sociais e econômicos para a sustentabilidade do aço, existem três áreas sobrepostas, como (i) socioambiental, (ii) socioeconômico e (iii) econômico-ambiental. A área socioambiental inclui a preocupação com a preservação do meio ambiente e dos recursos naturais, uma vez que têm efeitos locais e globais. A área socioeconômica inclui preocupações com ética, justiça e saúde, segurança e bem-estar dos funcionários. A área econômico-ambiental inclui eficiência operacional, eficiência energética e uso de recursos renováveis. A Figura 3 mostra todos os componentes da sustentabilidade do aço.

Fig 3 Componentes da sustentabilidade do aço

A chave para a sustentabilidade do aço é o reconhecimento de que uma abordagem de ciclo de vida completo é a melhor maneira de avaliar o impacto de um produto no meio ambiente. Portanto, é também a melhor maneira de ajudar a sociedade a tomar decisões informadas sobre o uso de materiais e sua importância econômica. Concentrar-se apenas em um aspecto da vida de um produto, como a produção do material, distorce a imagem real, pois pode ignorar o aumento do impacto durante outra fase do ciclo de vida, como a fase de uso.

A seleção dos materiais mais adequados para qualquer aplicação depende da consideração de uma série de fatores técnicos e econômicos, incluindo, por exemplo, funcionalidade, durabilidade e custo. Um fator adicional e cada vez mais importante para as pessoas que estão especificando os materiais, em um mundo onde o desenvolvimento sustentável é uma questão fundamental, é o desempenho ambiental associado às aplicações de materiais do ponto de vista da fabricação e do desempenho do produto.

Quantificar os encargos ambientais por estágio do ciclo de vida e a interconexão dos sistemas de produção de produtos siderúrgicos é necessário para modelar mudanças globais em tecnologia, substituição de materiais e criticidade de produtos em termos de vulnerabilidade e risco de fornecimento. Uma compreensão abrangente permite um melhor gerenciamento dos impactos e benefícios dos produtos siderúrgicos e o uso sustentável dos recursos informados.

O aço é um material altamente durável usado em muitas aplicações qualificadas. Como todos os materiais, sua produção e uso afetam o meio ambiente de muitas maneiras diferentes. A avaliação do impacto ambiental geral dos produtos requer uma abordagem integrada que considere o produto ao longo de todo o seu ciclo de vida. Essa avaliação é conhecida como "avaliação do ciclo de vida (ACV)".

A avaliação da sustentabilidade dos projetos pode ser realizada com o auxílio de uma série de ferramentas desenvolvidas ao longo dos últimos anos. Uma das metodologias de análise mais completas e detalhadas, baseada no conceito de ciclo de vida, é a ACV. Considera todo o ciclo de vida de um produto ou sistema, desde a extração da matéria-prima, passando pela produção de materiais e requisitos de energia, até o uso e tratamento de fim de vida. Através de uma visão tão sistemática, os encargos ambientais são identificados e possivelmente evitados. A LCA pode auxiliar na identificação de oportunidades para melhorar o desempenho ambiental dos projetos em vários pontos de seu ciclo de vida. O objetivo de uma ACV é criar o perfil ambiental completo de um produto ao longo de todo o seu ciclo de vida, mostrando os resultados com o auxílio de indicadores ambientais de forma mais compreensível.

Os primeiros estudos sobre o conceito de ciclo de vida foram feitos nos períodos do final dos anos sessenta e início dos anos setenta. O conceito de ciclo de vida de produtos ou funções foi desenvolvido nos EUA no âmbito das compras públicas. Mas a primeira menção de 'ciclo de vida' com este nome foi em um relatório que trata da análise do ciclo de vida do custo preparado por Novick para a RAND Corporation em 1959. Naquela época 'análise do ciclo de vida' (ainda não avaliação) é usada para o custo de sistemas de armas, incluindo compra, uso e operações de fim de vida. A análise do ciclo de vida também foi usada como ferramenta para melhorar a gestão do orçamento pelo governo.

Em 1972, o consumo total de energia na produção de vários tipos de recipientes para bebidas, incluindo vidro, plástico, aço e alumínio, foi calculado por Ian Boustead em 1979, o que torna sua metodologia aplicável a uma variedade de materiais. O interesse público aumentou e diferentes estudos de ciclo de vida foram realizados durante essa época. Em 1992, workshops de avaliação do ciclo de vida (LCA) foram realizados pela Sociedade de Toxicologia e Química Ambiental (SETAC), um deles focado na avaliação do impacto do ciclo de vida e o outro na qualidade dos dados.

Em 1993, foram publicadas as diretrizes para “Avaliação do Ciclo de Vida:Um Código de Prática”, também conhecido como “Bíblia LCA”. Na década de 1990, a ACV também foi estudada por vários grupos que publicaram várias diretrizes, como diretrizes holandesas sobre ACV, e países nórdicos, como autores suecos, finlandeses, dinamarqueses e noruegueses, publicaram diretrizes nórdicas sobre avaliação do ciclo de vida. O Programa das Nações Unidas para o Meio Ambiente publicou 'Avaliação do Ciclo de Vida:O que é e como fazer'. A Agência Europeia do Ambiente também publicou “Avaliação do Ciclo de Vida:Um Guia de Abordagens, Experiências e Fontes de Informação”. Os ‘produtos são definidos como bem ou serviço em um estudo de ACV. A ACV às vezes também é chamada de “abordagem do ciclo de vida”, “análise do berço ao túmulo” ou “análise do ciclo de vida”. Um estudo completo do berço ao túmulo analisa a produção desde a matéria-prima (berço), passando pela fase de uso, até o fim da vida útil (túmulo).

Em novembro de 1993, a padronização LCA começou na ISO (The International Organization for Standardization) com o Comitê Técnico (TC 207) Subcomitê SC 5 em Paris. O padrão foi baseado no Código de Práticas desenvolvido pela SETAC. Atualmente, a ISO emitiu uma série de padrões que são referidos como série 14040 e Relatórios Técnicos para LCA. Esta série de padrões ISO 14040 descreve a abordagem e o rigor aos quais o exercício de ACV deve aderir, incluindo a necessidade de terceiros independentes revisarem criticamente o trabalho.

A série de normas ISO 14000 inclui a ISO 14001 sobre Sistemas de Gestão Ambiental. A série de normas ISO 14040 inclui a ISO 14040 com o título 'Princípios e Estrutura', ISO 14041 com o título 'Definição de Objetivo e Escopo e Análise de Inventário', ISO 14042 com o título 'Avaliação do Impacto do Ciclo de Vida' (LCIA), ISO 14043 com o título 'Interpretação do ciclo de vida', ISO 14040 com o título 'Requisitos e Diretriz', ISO 14047 com o título 'Exemplos de Aplicação da ISO 14042', ISO 14048 com o título 'Formato de Documentação de Dados' e ISO14049 com o título 'Exemplos de Aplicação da ISO 14041'. De acordo com a série de padrões ISO 14040, a LCA é usada para desenvolvimento e melhoria de produtos, planejamento estratégico, formulação de políticas públicas, marketing e outros fins.

A ACV é uma ferramenta para avaliar os aspectos ambientais dos produtos em todas as fases do seu ciclo de vida. A ACV é definida na norma ISO 14040 como a “compilação e avaliação das entradas, saídas e potenciais impactos ambientais de um sistema de produto ao longo de seu ciclo de vida”. O ciclo de vida de um produto inclui todos os processos, desde a aquisição de matéria-prima, passando pela produção e fabricação de material, até o uso e descarte final, incluindo opções de recuperação. Qualquer transporte nessas fases também deve ser contabilizado,

A ACV inclui todas as fases, incluindo o transporte na produção e também a fase operacional de bens e serviços. Em um estudo comparativo de ACV, não são os produtos em si que devem ser comparados, mas também a função desses produtos deve ser incluída. A LCA tem uma abordagem holística, que coloca os impactos ambientais em uma estrutura consistente, onde e quando ocorrerem.

A ACV é atualmente um dos métodos de avaliação de sustentabilidade mais amplamente reconhecidos e utilizados. Baseia-se na coleta e gerenciamento de dados de impacto ambiental mais frequentemente extraídos de bancos de dados de inventário de ciclo de vida (LCI) disponíveis. A metodologia LCA e os dados LCI ajudam a indústria a (i) fornecer informações aos clientes, bem como aos seus clientes, (ii) entender a contribuição do aço para o desempenho ambiental dos sistemas de produtos em diferentes aplicações, (iii) apoiar a avaliação de tecnologia ( benchmarking, determinação e priorização de programas de melhoria ambiental), (iv) realizar avaliações de impacto para reduzir os impactos de seus próprios processos no meio ambiente e trabalhar em estreita colaboração com seus clientes para obter conhecimento sobre o impacto total do uso de aço dos produtos sobre o meio ambiente, ao longo de seu ciclo de vida completo, e (v) aumentar o conhecimento público sobre os benefícios ambientais do ciclo de vida do uso do aço em aplicações e onde ele pode ser eficaz na melhoria do desempenho ambiental. A LCA também desempenha um papel vital nos requisitos organizacionais de relatórios ambientais e de gases de efeito estufa, suporte de marketing e vendas e garantia de conformidade com regulamentos e iniciativas voluntárias, como declarações ambientais de produtos.

Atualmente, há uma percepção em todo o mundo de que o design do produto e o comportamento do consumidor podem afetar o desempenho ambiental geral e a eficiência de um produto. As organizações que fabricam os produtos estão prestando mais atenção à fabricação, utilização e fim de vida, o que é um fator cada vez mais importante para os projetistas que especificam os materiais. A ACV é “uma abordagem holística baseada em uma metodologia robusta para converter a ciência em insights por meio da avaliação quantitativa dos impactos ambientais dos produtos, ao longo de seu ciclo de vida”.

Entre as ferramentas e metodologias disponíveis para avaliar o desempenho ambiental, social e econômico de materiais e produtos de consumo (incluindo seu impacto nas mudanças climáticas e nos recursos naturais), a ACV oferece uma abordagem abrangente que considera os impactos potenciais de todas as etapas de fabricação, uso e fim de vida (reutilização, reciclagem ou descarte). Baseia-se em metodologia sólida e relatórios transparentes e, portanto, é uma ferramenta importante para auxiliar na formulação de políticas.

O primeiro passo para tentar “fechar o ciclo” dos ciclos de vida dos produtos através de uma maior reciclagem e reutilização é o de analisar eficaz e sistematicamente, em termos ambientais, esses sistemas de produtos através da ACV.

A ACV é uma ferramenta para auxiliar na quantificação e avaliação de cargas e impactos ambientais associados a sistemas e atividades de produtos, desde a extração de matérias-primas na terra até o fim da vida útil e eliminação de resíduos. A ferramenta é cada vez mais usada por indústrias, governos e grupos ambientais para auxiliar na tomada de decisões para estratégias relacionadas ao meio ambiente e seleção de materiais.

LCI é um método estruturado, abrangente e padronizado internacionalmente. Ele quantifica todas as emissões e recursos relevantes consumidos e os impactos ambientais e de saúde relacionados e questões de exclusão de recursos que estão associados a todo o ciclo de vida dos produtos. LCI é uma das fases de um LCA. Os dados do LCI quantificam o material, a energia e as emissões associadas a um sistema funcional (por exemplo, a fabricação de 1kg de bobina laminada a quente). Esses dados de LCI são a base para LCAs completos, incluindo LCIA, além de limites mais amplos e ciclos de vida completos do produto. Além disso, esses dados podem ser usados ​​para resolver problemas únicos, como impressão de carbono de produtos.

Um estudo significativo de dados sobre o uso de energia em todo o ciclo de vida e impactos ambientais mais amplos dos aços está disponível em vários bancos de dados de LCI. O aço é um importante material constituinte para uma ampla gama de aplicações e produtos de mercado, como nos setores automotivo, de construção e de embalagens. A indústria siderúrgica reconheceu, em um estágio muito inicial, a necessidade de desenvolver uma metodologia sólida para coletar dados de LCI em todo o mundo, para apoiar os mercados e clientes. Os dados de LCI da indústria siderúrgica, a World Steel Association quantificam entradas 'cradle to gate' (uso de recursos, energia) e saídas (emissões ambientais) da produção de aço a partir de (i) extração de recursos e uso de materiais reciclados, (ii) produção de produtos siderúrgicos até o portão da aciaria e (iii) recuperação e reciclagem de aço em fim de vida.

O consórcio ULCOS (Ultra-Low Carbon dióxido Steelmaking), composto por empresas siderúrgicas europeias, parceiros de energia e engenharia, institutos de pesquisa e universidades, está atualmente tentando desenvolver tecnologias para reduzir as emissões de CO2 da produção de aço e usa a LCA como uma de suas principais avaliações ambientais Ferramentas. A pesquisa até agora investigou mais de 80 tecnologias para redução de CO2 e selecionou algumas delas e agora está avaliando, entre outros aspectos, suas características ambientais através do uso do paradigma do ciclo de vida. Especificamente, um LCI da rota de siderurgia clássica integrada foi combinado com um software de simulação de processo para modelar as emissões de CO2 de processos potencialmente mais sustentáveis ​​envolvendo novas tecnologias, redutores e métodos de captura e armazenamento de CO2.

A ACV permite que um sistema de produto seja avaliado do ponto de vista ambiental, considerando de forma holística todas as etapas do ciclo de vida do produto, desde a extração da matéria-prima até a disposição final do produto. É normalmente usado como uma ferramenta para quantificar as cargas ambientais de produtos, serviços e tecnologias em todo o sistema (do berço ao portão ou do berço ao túmulo). Tal ferramenta foi usada no passado para avaliar o desempenho ambiental de sistemas de produtos siderúrgicos.

Os impulsionadores de ACV são apoiados pelo 'princípio das diretrizes voluntárias nacionais', uma vez que (i) fornecem bens e serviços que contribuem para a sustentabilidade ao longo de seu ciclo de vida, (ii) asseguram o uso ideal de recursos ao longo do ciclo de vida do produto, desde o projeto até o descarte, e (iii) garantir que todos, como designers, produtores, membros da cadeia de valor, clientes e recicladores, estejam conectados e promovam o consumo sustentável. A LCA também auxilia no 'relatório de responsabilidade comercial', pois fornece relatórios sobre os produtos ou serviços cujo design incorporou preocupações, riscos e/ou oportunidades sociais ou ambientais e fornece detalhes sobre a redução durante o fornecimento/produção/distribuição e uso por consumidores em relação ao uso de recursos (energia, água, matéria-prima etc.) por unidade de produto

Normalmente, o estudo de ACV começa pela definição de objetivos e escopo como primeira fase e prossegue para a fase de análise de inventário, continua para a fase de avaliação de impacto e como última fase, o estudo termina com a interpretação. A ACV é um processo computacional (matemático) no qual os praticantes podem precisar voltar para outras fases, como definição de objetivo e escopo. A relação entre essas fases é mostrada na Figura 4, que mostra a estrutura LCA que foi adotada a partir da ISO 14040.

Fig 4 Estrutura de avaliação do ciclo de vida  

O ciclo de vida de um produto é modelado como um sistema de produto que executa uma ou mais funções definidas. Um sistema de produto é definido com sua função e subdividido em um conjunto de processos unitários que são ligados por fluxos. Os processos unitários incluem entradas e saídas do sistema do produto e geram as saídas para outros processos como resultado de suas atividades. Um sistema de produtos também pode vincular outros sistemas de produtos por fluxos de produtos.

O objetivo de um estudo de ACV é incluir (i) aplicação pretendida e público-alvo do estudo, (ii) razões para realizar o estudo e (iii) se os resultados do estudo devem ser usados ​​em afirmações comparativas e divulgados para o público. O escopo inclui (i) definição do sistema do produto, (ii) funções e aspectos funcionais, (iii) limite do sistema de unidade, (iv) procedimentos de alocação, (v) categorias de impacto, (vi) requisitos de dados, (vii) premissas, ( viii) limitações, (ix) requisitos iniciais de qualidade dos dados, (x) tipo de revisão crítica e (xi) se algum tipo e formato de relatório é necessário para o estudo. O escopo deve ser suficiente em amplitude, profundidade e detalhes para o estudo. O limite do sistema define os processos unitários que devem ser incluídos no sistema de acordo com a definição de objetivo e escopo do estudo.

O objetivo principal da unidade funcional é fornecer um sistema de referência que seja mensurável. Para viabilizar e garantir a comparabilidade do resultado da ACV, também é necessário determinar um fluxo de referência. O fluxo de referência significa a quantidade de produtos necessários para cumprir a função. Por exemplo, quando uma superfície pintada é estudada, não é útil comparar dois tipos diferentes de tinta com uma unidade funcional de um litro de tinta. Isso ocorre porque dois tipos diferentes de tinta não dão o mesmo desempenho. Em vez disso, é apropriado determinar “um metro quadrado de superfície pintada com um determinado grau de revestimento e vida útil de 10 anos” como uma unidade funcional.

A fase de análise de estoque envolve a coleta e cálculo de dados relevantes de entrada e saída do sistema do produto. A análise de estoque é um processo computacional. Enquanto os dados estão sendo coletados e mais informações estão sendo aprendidas sobre o sistema, podem ocorrer novos requisitos ou limitações de dados. Às vezes, é necessária uma revisão no objetivo ou escopo do estudo. O exemplo dos tipos de dados que precisam ser coletados inclui matéria-prima, entradas de energia e emissões para o ar e água, saídas etc. Nesta fase, lidando com sistemas que envolvem uma variedade de produtos e sistemas de reciclagem, os procedimentos de alocação devem ser levados em consideração consideração. É possível alocar as entradas e saídas aos diferentes produtos de acordo com o procedimento de alocação. Essa fase é um dos processos mais demorados e caros em um estudo de ACV. 

A fase de avaliação do impacto do ciclo de vida é uma abordagem relativa baseada em uma unidade funcional que deve ser cuidadosamente planejada para implementar o objetivo e o escopo do estudo. O objetivo desta fase é avaliar os potenciais impactos ambientais do produto ou serviço de acordo com os resultados da análise de inventário de ciclo de vida em seu ciclo de vida. A fase de avaliação de impacto inclui dois elementos, nomeadamente (i) o que é obrigatório e (ii) o que é opcional. Os elementos obrigatórios são (i) seleção de categorias de impacto, indicadores de categoria e modelos de caracterização e (ii) classificação e caracterização. Os elementos opcionais são normalização, agrupamento, alocação de peso e análise de qualidade de dados.

Existem dois métodos principais para a avaliação de impacto. Estes são o método orientado para o problema (pontos médios) e o método orientado para o dano (pontos finais). O método do ponto médio envolve impactos ambientais como mudanças climáticas, acidificação, eutrofização, potencial criação de ozônio fotoquímico e toxicidade humana. O método de pontos finais é um método orientado a danos que classifica os fluxos em vários grupos de danos ambientais, como seres humanos e recursos. As várias categorias de impacto e suas definições são fornecidas na Tabela 1.

Guia 1 Categorias de impacto comuns usadas em uma ACV
Categoria de impacto	Definição
Aquecimento global	Aumento da temperatura média da Terra
Esgotamento de minerais e combustíveis fósseis	Consumo de energia não renovável ou recursos materiais
Oxidação fotoquímica (smog)	Emissão de substâncias (VOCs, óxidos de nitrogênio) para o ar
Toxidade humana	Human exposure to an increased concentration of toxic substances in the environment
Ozone depletion	Increase of stratospheric ozone breakdown
Eutrophication	Increased concentration of chemical nutrients in water and on land
Water use	Consumption of water
Land use	Modification of land for various uses
Acidification	Emission of acidifying substances to air and water
Ecotoxicity	Emission of organic substances and chemicals to air, water and land
Note:LCA – Life cycle assessment, VOCs – Volatile organic compounds

Life cycle interpretation is the final phase of the LCA, in which the results of study is summarized and discussed. In this phase of LCA, the results of the inventory analysis and the impact assessment are evaluated together.  Life cycle interpretation reveals   conclusion which is to be consistent with the defined goal and scope and which offers suggestions.

Among the tools available to evaluate environmental performance, LCA provides a holistic approach to evaluate environmental performance by considering the potential impacts from all stages of manufacture, product use and end-of-life stages. This is referred to as the cradle-to-grave approach. LCA is well established as a sound environmental assessment tool which is easy to implement, and cost effective and produces affordable and beneficial solutions for material decision making and product design.

The use of LCA is becoming more widespread since it takes into account the environmental impacts of the manufacturing processes of a product, the extraction of the raw materials used by these processes, the use and maintenance of the product by the consumer, its end–of-life (reuse, recycling or disposal) as well as the various methods of transport occurring between every link of the chain. Presently, there is an increasing number of national or regional databases are available which cover major industrial sectors. Many manufacturing organizations have LCA departments and there are more and more LCA software packages are now available. It is also now a subject which is taught at universities.

In Europe, an environmental product declaration (EPD) is a standardized way of quantifying the environmental impact of a product or system following life cycle analysis. For a steelmaker, it is also strategically important to demonstrate this life-style approach (in terms of governments and policies) so that the long service-life, re-use and multi-recycling characteristics of steel are adequately appreciated and measured.

The LCA data can also be used for other purposes including (i) eco-design / design for recycling applications, (ii) benchmarking of specific products, (iii) procurement and supply chain decisions, (iv) inclusion in ‘Type I Ecolabel’ criteria for products, (v) inclusion in life cycle based ‘Type III environmental product declarations’ for specific products, and (vi) the analysis of specific indicators, e.g. carbon footprints or primary energy consumption.

Thinking in life cycles has an important advantage. With LCA, the whole lifespan of a product can be evaluated i.e. the production, use and disposal at the end of life. Environmental impacts occur along the entire supply chain i.e. at the production site itself as well as in the extraction of raw materials and their transport, and at power plants supplying the energy to the production site. Capturing both direct and indirect impacts can help to avoid shifting environmental burden from one life cycle stage to another. Environmental regulations which only regulate one phase (use) of a product’s life cycle can create unintended consequences, i.e. increased CO2 emissions.  Correct modelling of the recycling potential of steel products at the end-of-life phase is critical for our sector to compete with other materials and demonstrate the performance of steel solutions to meet the demand for ‘best in class’ sustainable uses.