Incertezas na avaliação do ciclo de vida: um estudo de caso na suinocultura = Uncertainties in life cycle assessment: case study of swine production

Abstract

A avaliação do ciclo de vida (ACV), metodologia normatizada pela ISO 14040 e 14044, tem sido amplamente incorporada como uma prática de gestão ambiental por empresas e por entidades governamentais no mundo todo na tentativa de conduzir os atuais padrões de consumo para uma economia menos agressiva à sociedade e ao meio ambiente. No entanto, apesar de ser considerada uma metodologia consolidada, ainda existem aspectos que necessitam de evolução para aumentar a confiança na tomada de decisão. Ciente da relevância dos temas de ACV e produção sustentável, esta tese teve como objetivo avaliar as incertezas associadas às escolhas da abordagem em processos multifuncionais e à avaliação de impactos na avaliação do ciclo de vida, aplicado ao estudo de caso comparativo de sistemas de manejo de dejetos na suinocultura. Conduziu-se uma ACV para quantificar os impactos ambientais da suinocultura variando quatro sistemas de manejo dos dejetos (MMS): esterqueiras (Sce.Ref); biodigestores por flare (Sce.Flare); biodigestores com aproveitamento energético (Sce.CHP); e compostagem (Sce.Comp). Um roteiro de cálculo de emissões de gases dos dejetos foi proposto. Para estimar as incertezas nos fatores de emissão utilizados na estimativa de emissões foi realizada uma análise de Monte Carlo. Para as incertezas metodológicas realizou-se uma análise de sensibilidade da abordagem nos processos multifuncionais e dos métodos de avaliação de impactos do ciclo de vida. A avaliação de incertezas metodológicas também foi realizada por meio de uma simulação de Monte Carlo com base na variação dos resultados da sensibilidade, seguida por uma análise de variância (ANOVA) com o Teste de Tukey de diferença honestamente significativa (HSD). Dentre os MMS, Sce.CHP é a melhor alternativa para redução dos impactos ambientais das mudanças climáticas, eutrofização de águas doces, demanda acumulada de energia, ecotoxicidade terrestre, danos à biodiversidade e transformação de terra natural; enquanto o Sce.Ref é a melhor opção para diminuir os impactos de acidificação terrestre e eutrofização marinha. No tocante as incertezas metodológicas, as categorias de impacto de acidificação, eutrofização e ecotoxicidade de águas doces foram muito sensíveis à abordagem usada nos processos multifuncionais e aos métodos de avaliação de impacto do ciclo de vida (AICV). A categoria de impacto de ecotoxicidade de águas doces não apresentou diferença estatística entre os resultados dos cenários, deste modo para esta categoria não é possível apontar o cenário com menor impacto. As incertezas nos parâmetros apresentaram um coeficiente de variação (CV) de até 6,8% para acidificação terrestre, reforçando a necessidade de desenvolver fatores de emissão específicos para a realidade brasileira para reduzir a incerteza associada aos dados do estudo de caso. Com relação às incertezas metodológicas, conclui-se que toda tomada de decisão com base em um estudo de ACV deve ser acompanhada de uma análise de incertezas, pois a variabilidade dos resultados é grande (CV de 197% para ecotoxicidade) e, em determinadas situações somente uma análise de sensibilidade nos métodos de AICV pode levar a uma interpretação errada dos resultados. A metodologia proposta para avaliar as incertezas demonstrou-se eficiente e capaz de diminuir as incertezas na tomada de decisão.<br>

Abstract : Life cycle assessment (LCA) is a methodology standardized by ISO 14040 and 14044. LCA has been widely used as an environmental management practice by companies and government worldwide in an attempt to lead the current consumption patterns to a less aggressive economy in respect to society and the environment. However, despite being considered a consolidated methodology there are some issues that require constant methodological developments to increase the reliability in the decision-making. Aware of the importance of both themes - LCA and sustainable production - the aim of this PhD thesis was to evaluate the uncertainty due to the definitions on the approach used in multi-functional processes and in the impacts assessment in life cycle assessment, applied to a comparative case study of manure management systems of swine production. A LCA was conducted to quantify the environmental impacts of swine production considering four manure management systems (MMS): liquid manure storage in slurry tanks (Sce.Ref); the biodigestor by flare (Sce.Flare); the biodigestor for energy purposes (Sce.CHP); and composting (Sce.Comp). We proposed a specific procedure to estimate the manure emissions. Additionally, we performed a Monte Carlo simulation to evaluate the uncertainty due to different emissions factors to estimate nitrogen-related emissions from the manure-handling stage. For the methodological uncertainties, we conducted a sensitivity analysis of the approaches used in the multi-functional processes and in the life cycle impact assessment methods. The uncertainty analysis of the methodological choices was also performed through a Monte Carlo simulation based on the results of the sensitivity analysis, followed by an analysis of variance (ANOVA) with a Turkey?s honestly significant difference (HSD) test. For the MMS, Sce.CHP is the best alternative to decrease the environmental impacts on climate change, freshwater eutrophication, cumulative energy demand, terrestrial ecotoxicity, biodiversity damage potential and natural land transformation; while Sce.Ref is the best option to decrease the emissions of terrestrial acidification and marine eutrophication. Regarding to the methodological uncertainties, the impact categories of acidification, eutrophication and freshwater ecotoxicity were very sensitivity to the approach used in the multi-functional processes and the life cycle impact assessment (LCIA) method. For freshwater ecotoxicity impacts, there were no statistical difference between the options for MMS, therefore is not possible to indicate the scenario in order to decrease the environmental impacts. The uncertainties in the parameters showed a coefficient of variation (CV) up to 6.8% for terrestrial acidification, highlighting the need to create specific emissions factors for swine production in Brazil to decrease the uncertainty related to the inventory data in the case study. Regarding to the methodological uncertainties, we conclude that every decision-making based on the LCA outcomes should be accomplished by an uncertainty analysis. It was observed high variability in the results (CV up to 197% for ecotoxicity) and in specific situations, only a sensitivity analysis in the LCIA method can lead to a misleading interpretation of the LCA outcomes. The proposed methodology to evaluate the uncertainty due to methodological choices was effective and able to reduce uncertainty in decision-making.