Life Cycle Assessment of a vegetarian meal in comparison with a meat based meal

Life Cycle Assessment of a vegetarian meal in comparison with a meat based

meal

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Sommario

Il presente studio nasce dalla curiosità verso le diverse tipologie di dieta e i loro effetti

sull'ambiente. La natura di per sé suggerisce l'opportunità di una dieta vegetariana se si

considerano gli aspetti energetici e di uso delle risorse: nel passaggio da un anello al

successivo della catena alimentare, infatti, l'efficienza energetica è pari semplicemente al

10%. La relazione si pone come obiettivo quello di rispondere a un quesito:

una dieta vegetariana è effettivamente più sostenibile di una dieta che ammette carne

animale?

L'analisi è articolata in 4 fasi: in principio sono stati definiti gli obiettivi dello studio e si è

effettuata una ricerca degli aspetti critici del processo (scoping). In particolare, è stata

individuata un alternativa all'oggetto di studio per poter effettuare un confronto e

giudicare i risultati da un punto di vista più completo. Nella seconda fase si è proceduto

alla costruzione del modello attraverso la scelta delle diverse unità e la simulazione

effettuata tramite il software SimaPro Analyst in modalità demo. I risultati ottenuti nella

seconda fase sono stati poi elaborati attraverso operazioni di semplificazione e

aggregazione dei diversi indicatori, in modo da essere più facilmente interpretabili. Infine,

le informazioni ottenute sono state analizzate e interpretate, con particolare attenzione

per alcuni aspetti ambientali.

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Analisi dell'eco-profilo di un pasto

Goal and Scope definition

L'obiettivo dello studio è la valutazione della sostenibilità ambientale di due modelli di

alimentazione umana. In particolare, si è focalizzata l'attenzione sul confronto tra gli

impatti dovuti a una dieta onnivora e quelli legati a una dieta vegetariana, attraverso

l'analisi dell'ecoprofilo di un pasto costituito da una zuppa di lenticchie accompagnata da

alcune fette di pane (d'ora in avanti indicato come Pasto_1) e un altro costituito da una

bistecca di carne bovina (Pasto_2).

Nella scelta dell'unità funzionale, si è ritenuto opportuno riferirsi all'apporto calorico e

nutrizionale, che, se da un lato costituisce un parametro adatto al tipo di studio, dall'altro

lato consente un confronto più appropriato tra i due diversi pasti rispetto al loro valore

economico o alla loro quantità in massa o in volume. Il riferimento è dunque a un piatto

rappresentativo, di circa 400 kcal così suddivise:

Pasto_1:

300 g di zuppa di lenticchie

100 g di pane

Pasto_2:

200 d di bistecca di carne bovina

L'approccio utilizzato nello studio non è quello tipico dell'Analisi del Ciclo di Vita (from -

cradle – to - grave), ma è stata trascurata la fase di end of life management, riducendo i

limiti del sistema a quelli di un eco-profilo, from – cradle – to - gate. La prima unità di

processo del Pasto_1 è costituita dalla coltivazione dei cereali e dei legumi, mentre per il

Pasto_2 è la coltivazione del mangime per i bovini allevati.

I dati utilizzati provengono principalmente dai database a disposizione, specialmente per

quanto riguarda i processi iniziali di coltivazione/allevamento e pre-trattamento

(secondary + generic data). Tuttavia, non è stata trascurata la fase di raccolta di dati

specifici del problema utilizzato, specialmente nel computo del trasporto e della

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trasformazione finale dei prodotti (primary + specific data). La fase di raccolta dei dati

verrà analizzata con più dettaglio nella seconda fase dello studio, relativa al LCI.

Per l'analisi è stato scelto di utilizzare una metodologia specifica per la produzione del

cibo, codificata su SimaPro sotto il nome di Eco-Indicator 99 (H) LCA Food V2.03 / Europe

EI 99 H/H. Svolto un primo ciclo di simulazioni con questa metodologia, tuttavia , si è

proceduto con lo studio definitivo utilizzando la più generica ma aggiornata Eco-indicator

99 (H) V2.08 / Europe EI 99 H/A. Dal confronto tra i risultati ottenuti, comunque, non

emergono sostanziali differenze. particolare, l'attenzione si è concentrata sugli effetti

sull'ambiente legati all'uso del suolo e ai cambiamenti climatici.

Life Cycle Inventory (LCI)

Questa fase, che consiste nella compilazione e selezione delle informazioni, costituisce il

cuore dell'analisi del ciclo di vita. In funzione degli obiettivi prefissati e delle categorie di

impatto sulle quali si vuole porre l'attenzione, in questa fase si procede a costruire il

modello tramite un sistema di input e output, che quantifichi e colleghi le singole unità di

processo da quella iniziale a quella finale. Si dà luogo così alla creazione di un diagramma

di flusso che rappresenta e schematizza il processo nelle sue singole fasi (figure 1 e 2):

Figura 1

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Essiccamento

Imballaggio

MolaturaFarina

Trasporto AcquaPane

EnergiaPasto 1

EnergiaZuppa

Coltivazione e LenticchieTrattamento

Acqua

Figura 2

Come anticipato, i dati sono stati raccolti sfruttando per quanto possibile le conoscenze

dei processi e, nel caso di lacune, appoggiandosi a database di comprovata affidabilità. Si

sottolinea che, al fine di rendere ripercorribile a ritroso l'analisi, i dati scelti sono di tipo

Unit: sono cioè dati disaggregati, per cui l'intera catena correlata a una singola unità di

processo è a disposizione dell'utente. Detto questo, si è preferito, all'atto della

rappresentazione del diagramma di flusso, definire una risoluzione, in modo da

nascondere tutti i blocchi caratterizzati da un impatto irrilevante e rendere il modello più

snello e di facile consultazione. I database di provenienza dei dati secondari sono i

seguenti:

LCA food DK: dati sulla produzione agricola

ELCD: dati sul consumo energetico

Ecoinvent Unit processes: dati sul trasporto su strada

In dettaglio, si sono prese ad esempio due coltivazioni di pregio siciliane (grano duro di

tipo “tumminia” e lenticchie di Cammarata”) destinate al consumo locale (la città di

Palermo). Dalla bibliografia su tali coltivazioni è stato possibile considerare una

produttività di circa 3 tonnellate di prodotto per ettaro. Inoltre, è stato considerato un

percorso di trasporto pari a 100 km (Castelvetrano (TP) – Palermo Città) per la semola e 85

km (Cammarata – Palermo Città) per le lenticchie essiccate.

In entrambi i casi il trasporto viene effettuato tramite camion a consumo medio, di portata

superiore alle 20 tonnellate. Al fine di rendere più bilanciata la comparazione del Pasto_1 e

del Pasto_2, anche per la carne è stata considerata una ipotetica produzione locale, con

una distanza rispetto al luogo di distribuzione e consumo pari a 70 km. Anche in questo

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Carne bovina

Cella frigorifera Bistecca cruda

Trasporto Bistecca Pasto 2

Energia

caso il trasporto viene effettuato tramite camion a consumo medio, di portata superiore

alle 20 tonnellate. Per la conservazione della carne nel centro di smercio, è stata utilizzata

una camera frigorifera delle dimensioni di 75 m3 (5*5*3). Infine, per il processo di

preparazione di tutti i cibi, si è scelto di considerare una cottura domestica, con un

consumo di 2 kWh per la zuppa e la bistecca e di 2,5 kWh per il pane .

Come output del Life Cycle inventory è stata ottenuta una tabella contenente i valori di

emissione legati ai processi Pasto_1 e Pasto_2, di cui appresso viene illustrato, a titolo di

esempio, il blocco di stringhe relativo all'emissione di anidride carbonica (Tabelle 1 e 2). I

risultati delle tabelle sono inoltre forniti in forma di rete, in funzione dell'indicatore scelto

( nelle figure 3 e 4 l'indicatore utilizzato è sempre l'anidride carbonica emessa).

Tabella 1

Tabella 2

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Substance Compartment Unit Pasto_1 tot Pane ZuppaCarbon dioxide Air g 22.665505 17.556767 5.108738Carbon dioxide biogenic Air g 7.7595377 4.3085474 3.4509902Carbon dioxide fossil Air g 252.86362 140.45308 112.41054Carbon dioxide in air Raw g 8.2603466 4.586111 3.6742356Carbon dioxide land transf. Air mg 19.121089 10.621263 8.4998259

Substance Compartment Unit Pasto_2 tot Bistecca ElectricityCarbon dioxide Air kg 1.0959529 1.0959529 xCarbon dioxide biogenic Air g 6.8916004 x 6.8916004Carbon dioxide fossil Air g 224.70111 x 224.70111Carbon dioxide in air Raw g 7.3351049 x 7.3351049Carbon dioxide land transf. Air mg 16.992615 x 16.992615

Figura 3

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Figura 4

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Life Cycle Impact Assessment (LCIA)

La fase di inventario produce una serie di indicatori che, seppure oggettivi, sono ancora

assimilabili a dati grezzi, che poco si prestano all'interpretazione da parte di utenti

estranei al settore tecnico-scientifico. Tali dati risultano quindi pressoché inutilizzabili per

esprimere giudizi e valutazione sull'ecoprofilo in esame. Per questo motivo, è utile

un'ulteriore fase di selezione delle categorie di impatto e generazione di indici più vicini

alla descrizione degli effetti sull'ambiente prodotti dai suddetti impatti. L'analisi degli

impatti del ciclo di vita segue un iter codificato e fisso, descritto di seguito con a corredo

un report dello studio.

Characterisation: per ciascuna categoria di effetto, si assegnano i contributi dei diversi

impatti, in modo da creare degli indici dalle sole variabili che interessano il problema. Tali

variabili vengono poi moltiplicate per fissati fattori, al fine di ottenere il valore degli

effetti. Gli output sono illustrati di seguito (tabelle 3 e 4, figure 5 e 6).

Tabella 3

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Impact category Unit Pasto_1 tot Pane ZuppaCarcinogens DALY 1,28E-07 7,11E-08 5,68E-08Resp. organics DALY 1,39E-10 8,42E-11 5,52E-11Resp. inorganics DALY 1,76E-07 1,04E-07 7,18E-08Climate change DALY 7,22E-08 3,54E-08 3,68E-08Radiation DALY 4,42E-09 2,46E-09 1,96E-09Ozone layer DALY 3,32E-11 2,01E-11 1,31E-11Ecotoxicity PAF*m2yr 1,17E-01 6,59E-02 5,12E-02Acidification/ Eutrophication PDF*m2yr 6,13E-03 4,22E-03 1,91E-03Land use PDF*m2yr 5,34E-01 1,70E-01 3,64E-01Minerals MJ surplus 8,72E-03 4,86E-03 3,86E-03Fossil fuels MJ surplus 2,27E-01 1,36E-01 9,05E-02

Impact category Unit Total Bistecca ElectricityCarcinogens DALY 1,21E-07 7,69E-09 1,13E-07Resp. organics DALY 3,93E-09 3,87E-09 5,73E-11Resp. inorganics DALY 4,67E-06 4,54E-06 1,27E-07Climate change DALY 1,89E-06 1,84E-06 4,97E-08Radiation DALY 4,28E-09 3,63E-10 3,92E-09Ozone layer DALY 7,17E-10 7,06E-10 1,10E-11Ecotoxicity PAF*m2yr 1,39E-01 3,70E-02 1,02E-01Acidification/ Eutrophication PDF*m2yr 7,03E-01 7,00E-01 3,14E-03Land use PDF*m2yr 1,31E+01 1,31E+01 1,38E-03Minerals MJ surplus 8,67E-03 9,59E-04 7,71E-03Fossil fuels MJ surplus 2,14E+00 1,97E+00 1,62E-01

Tabella 4

Figura 4 Figura 5

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In pratica, la fase di caratterizzazione serve a individuare le unità di processo responsabili

di un dato effetto, ragion per cui i risultati sono mostrati sotto forma di percentuali.

Normalisation: gli indici prodotti vengono normalizzati in funzione di un valore di

riferimento, in modo da rendere subito visibile la rilevanza di un dato impatto rispetto a un

altro. Il valore di riferimento è costituito dal carico medio annuale in Europa, in funzione

della popolazione. In questo modo, si ottengono grandezze in persone equivalenti.

Tabella 5

Tabella 6

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Impact category Pasto_1 tot Pane ZuppaCarcinogens 1,46E-05 8,11E-06 6,48E-06Resp. organics 1,59E-08 9,60E-09 6,30E-09Resp. inorganics 2,01E-05 1,19E-05 8,19E-06Climate change 8,23E-06 4,04E-06 4,20E-06Radiation 5,05E-07 2,81E-07 2,24E-07Ozone layer 3,79E-09 2,29E-09 1,49E-09Ecotoxicity 2,05E-06 1,15E-06 8,95E-07Acidification/ Eutrophication 1,07E-06 7,38E-07 3,34E-07Land use 9,33E-05 2,97E-05 6,36E-05Minerals 1,16E-06 6,45E-07 5,12E-07Fossil fuels 3,00E-05 1,81E-05 1,20E-05

Impact category Pasto_2 tot Bistecca ElectricityCarcinogens 1,38E-05 8,77E-07 1,29E-05Resp. organics 4,48E-07 4,42E-07 6,54E-09Resp. inorganics 5,32E-04 5,18E-04 1,45E-05Climate change 2,16E-04 2,10E-04 5,67E-06Radiation 4,88E-07 4,14E-08 4,47E-07Ozone layer 8,18E-08 8,05E-08 1,26E-09Ecotoxicity 2,43E-06 6,47E-07 1,78E-06Acidification/ Eutrophication 1,23E-04 1,22E-04 5,49E-07Land use 2,28E-03 2,28E-03 2,42E-07Minerals 1,15E-06 1,27E-07 1,02E-06Fossil fuels 2,83E-04 2,62E-04 2,14E-05

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Figura 8 Figura 7

Weighting: gli indici vengono moltiplicati per un certo peso in modo da poter essere

aggregati. Nelle figure che seguono (9 e 10) è riportato l'effetto della normalizzazione,

mentre nella pagina seguente si mostra un confronto tra i due pasti attraverso

l'assegnazione a ciascuno di un unico punteggio riassuntivo (figura 11).

Figura 9

Figura 10

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Figura 11

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Interpretation and Improvement

Land use: l'occupazione e la trasformazione del suolo agricolo costituiscono insieme la

categoria di impatto che maggiormente caratterizza le due produzioni. Questo risulta già

evidente nella fase di normalizzazione degli indicatori, ma salta ancora più all'occhio nella

fase di weighting, dal momento che al land use viene assegnato un peso maggiore rispetto

alle altre categorie.

Nel pasto uno, l'occupazione del suolo è dovuta per un terzo alla produzione del grano,

mentre per due terzi alle lenticchie. Si noti che il dato utilizzato per entrambi gli oggetti si

riferisce a una coltivazione biologica: l'uso del terreno coltivabile in questo caso è molto

maggiore di quello dovuto a colture intensive, dal momento che la produttività è ridotta

dall'assenza di fertilizzanti chimici. Nel caso due , comunque, la fetta di impatto legata al

land use è molto maggiore: infatti, per produrre un pasto del tipo Pasto_2 è necessario

utilizzare una porzione di terreno circa 25 volte superiore a quella necessaria per produrre

un pasto come il Pasto_1. Si noti inoltre che, in questo caso, la coltura iniziale è di tipo

intensivo.

Climate change: l'influenza sui cambiamenti climatici è uno degli effetti visibili legati a

entrambe le produzioni. In particolare, è la produzione agricola a incidere maggiormente

su tale categoria: infatti, i contributi sono distribuiti equamente sulla produzione dei due

componenti del Pasto_1, mentre nel Pasto_2 sono legati quasi esclusivamente alla

bistecca di bovino, lasciando all'energia elettrica utilizzata per la preparazione del pasto un

margine irrisorio. Si sottolinea anche in questa sede che la produzione biologica, scelta per

la coltivazione di grano e lenticchie del Pasto_1, incide maggiormente sull'effetto

climatico rispetto a una coltivazione intensiva a causa dell'aumentato ricorso a macchinari

agricoli per sopperire alla mancanza di fertilizzanti chimici.

Andando ad analizzare il confronto tra Pasto_1 e Pasto_2 spicca subito con evidenza il

diverso ordine di grandezza degli indici, per cui gli effetti climatici prodotti dalla

produzione del grano e della lenticchia risultano essere pari a circa il 10% rispetto a quelli

dovuti alla produzione di cibo per gli allevamenti. Questo non stupisce, ma anzi conferma

quanto atteso come esito dello studio.

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Alla luce di quanto emerso dallo studio, è possibile rispondere al quesito iniziale

sull'effettiva differenza di sostenibilità tra le due diete vegetariana e onnivora, avendo

dimostrato che un'alimentazione basata su cibi di origine vegetale hanno un minore

impatto sull'ambiento rispetto ad alimenti di origine animale.

Tuttavia, è importante considerare che i modelli si basano su approssimazioni di processi

reali e, comunque, soltanto su un esempio tipo. Nella realtà, occorre valutare nel dettaglio

la singola dieta, considerando non solo la tipologia animale/vegetale, ma anche le

tipologie dei cibi e la loro origine (produzione locale, stagionale, intensiva, industriale...).

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Bibliografia

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www.LCAfood.dk/

www.scienzavegetariana.it

www.lca.jrc.ec.europa.eu

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