Ecological life cycle analysis (LCA) on the example of materials used in warehouse buildings

• Autorzy: Zima Krzysztof , Wieczorek Damian , Grącka Apolonia

Identyfikatory

DOI

10.24425/ace.2025.155083

Warianty tytułu

PL

Ekologiczna analiza cyklu życia (LCA) na przykładzie budynków magazynowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Construction cannot be called as an environment friendly process, hence many solutions are being developed to define the negative interactions of the buildings, determine the extent of environmental impact and find alternatives to improve design performance. The paper examines environment impacts of two warehouses using LCA methodology that has been widely applied in the construction sector, since 1990, taking into consideration life cycle stages from cradle to grave with separate summary for product stage, construction process, use stage and end of life. Phase of the building operational energy use is not discussed in the article. Paper focuses on evaluation of building materials instead of operations of facilities. Analysis takes into account following environment impacts: GlobalWarming Potential (GWP), Acidification Potential (AP), Eutrophication Potential (EP), Ozone Depletion Potential (ODP), Photochemical Ozone Formation Potential (POFP) and Non-Hazardous Waste Disposed (NHWD). The main conclusion derived from the received results of the warehouse buildings case study is that the product stage is a particularly important phase of the life cycle, as it reveals the highest levels of emissivity impacts among the analyzed stages. The paper indicates materials that are responsible for the greatest impacts.

PL

Współczesne społeczeństwo intensywnie podąża za ideą zrównoważonego rozwoju, aby przeciwdziałać skutkom globalnych decyzji, które doprowadziły do pogorszenia stanu środowiska. Idea ta opiera się na trzech głównych filarach: ochronie środowiska, efektywności ekonomicznej i równowadze społecznej. Kwestie ochrony środowiska są nieodłącznym elementem debaty publicznej od czasów rewolucji przemysłowej. Nieustannie, na całym świecie podejmowane są nowe kroki i strategie, ukierunkowane na wprowadzanie i promowanie zrównoważonego rozwoju. Niewątpliwie budowy nie można nazwać procesem przyjaznym dla środowiska, dlatego opracowuje się rozwiązania mające na celu zdefiniowanie negatywnych interakcji budynków, określenie zakresu oddziaływania na środowisko i znalezienie alternatyw w celu poprawy jakości projektu. Budynki oddziałują na środowisko przez całe życie począwszy od wydobycia materiału, budowy, utrzymania aż do zakończenia – m.in. wycofania lub wymiany. Metodologia oceny cyklu życia została wykorzystana do oszacowania kilku oddziaływań na środowisko oraz określenia etapów i materiałów, które wykazują największy wpływ na środowisko. W niniejszym artykule zbadano wpływ obciążeń środowiska dwóch magazynów przy użyciu metodologii LCA, która jest szeroko stosowana w sektorze budowlanym od 1990 r., biorąc pod uwagę etapy cyklu życia od kołyski do grobu z oddzielnym podsumowaniem dla etapu produktu, procesu budowy, etapu użytkowania i końca życia. W artykule nie omówiono fazy eksploatacyjnego zużycia energii budynku. Artykuł koncentruje się na ocenie materiałów budowlanych, a nie eksploatacji obiektów. Przeprowadzona analiza nie obejmuje zagospodarowania terenu – obejmuje jedynie samą konstrukcję budynku. W celu czytelnego przedstawienia wyników materiały zostały pogrupowane.

• Wydawca: Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN ; Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej
• Czasopismo: Archives of Civil Engineering
• Rocznik: 2025
• Tom: Vol. 71, nr 3
• Strony: 11--31
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Zima Krzysztof

• Cracow University of Technology, Faculty of Civil Engineering, Cracow, Poland

• https://orcid.org/0000-0001-5563-5482

autor

Wieczorek Damian

• Cracow University of Technology, Faculty of Civil Engineering, Cracow, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-3191-2438

autor

Grącka Apolonia

• Cracow University of Technology, Faculty of Civil Engineering, Cracow, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-8535-9316

Bibliografia

• [1] J.B. Guinee, R. Heijungs, G. Huppes, A. Zamagni, P. Masoni, R. Buonamici, T. Ekvall, and T. Rydberg, “Life Cycle Assessment: Past, Present, and Future”, Environmental Science & Technology, vol. 45, no. 1, pp. 90-96, 2011, doi: 10.1021/es101316v.
• [2] M. Buyle, J. Braet, and A. Audenaert, “Life cycle assessment in the construction sector: A review”, Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 26, pp. 379-388, 2013, doi: 10.1016/j.rser.2013.05.001.
• [3] A.E. Fenner, Ch.J. Kibert, J. Woo, S. Morque, M. Razkenari, H. Hakim, and X. Lu, “The carbon footprint of buildings: A review of methodologies and applications”, Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 94, pp. 1142-1152, 2018, doi: 10.1016/j.rser.2018.07.012.
• [4] M. Jang, T. Hong, and C. Ji , “Hybrid LCA model for assessing the embodied environmental impacts of buildings in South Korea”, Environmental Impact Assessment Review, vol. 50, pp. 143-155, 2015, doi: 10.1016/j.eiar.2014.09.010.
• [5] H. Chen and L.Wang, “Chapter 9 – Coproducts Generated from Biomass Conversion Processes”, in Technologies for Biochemical Conversion of Biomass. Elsevier, 2016, pp. 219-264.
• [6] A.B. Ngowi, “Competing with environment-friendly construction practices”, AACE International Transactions; Morgantown, pp. ENV111-ENV116, 1999.
• [7] S.K. Pal, A. Takano, K. Alanne, and K. Siren, “A life cycle approach to optimizing carbon footprint and costs of a residential building”, Building and Environment, vol. 123, pp. 146-162, 2017, doi: 10.1016/j.buildenv.2017.06.051.
• [8] K. Zima, “Integrated analysis of costs and amount of greenhouse gases emissions during the building lifecycle”, Archives of Civil Engineering, vol. 67, no. 2, pp. 413-423, 2021, doi: 10.24425/ace.2021.137176.
• [9] D. Wieczorek and K. Zima, “Analysis of the selection of materials for road construction taking into account the carbon footprint and construction costs”, Archives of Civil Engineering, vol. 68, no. 3, pp. 199-219, 2022, doi: 10.24425/ace.2022.141881.
• [10] M.Najjar, K. Figueiredo, M. Palumbo, and A. Hadda, “Integration of BIM and LCA: Evaluating the environmental impacts of building materials at an early stage of designing a typical office building”, Journal of Building Engineering, vol. 14, pp. 115-126, 2017, doi: 10.1016/j.jobe.2017.10.005.
• [11] ISO 14040 Environmental management – Life cycle assessment – Principles and framework.
• [12] S. Junnila and A. Horvath, “Life-Cycle Environmental Effects of an Office Building”, Journal Of Infrastructure Systems ASCE, vol. 9, no. 4, pp. 157-166, 2003, doi: 10.1061/(ASCE)1076-0342(2003)9:4(157).
• [13] B. Huang, X. Gao, X. Xu, J. Song, Y. Geng, J. Sarkis, T. Fishman, H. Kua, and J. Nakatani, “A Life Cycle Thinking Framework to Mitigate the Environmental Impact of Building Materials”, One Earth, vol. 3, no. 5, pp. 564-573, 2020, doi: 10.1016/j.oneear.2020.10.010.
• [14] Guidelines for Social Life Cycle Assessment of Products. United Nations Environment Programme, 2009. ISBN: 978-92-807-3021-0.
• [15] S. Tkaczyk and J. Kuzincow, “Zarządzanie cyklem życia jako narzędzie zrównoważonego rozwoju”, Research Papers of Wrocław University of Economics, no. 377, pp. 82-102, 2015, doi: 10.15611/pn.2015.377.06.
• [16] K. Kanagamani, P. Geethamani, and M. Narmatha, “Hazardous Waste Management”, in Environmental Issues and Sustainable Development. IntechOpen, 2021, doi: 10.5772/intechopen.87467.
• [17] C.A. Bulucea, N.E. Mastorakis, C.A. Bulucea, N. Boteanu, and A. Stinga, “Systemic Approach of Hazardous and Non-hazardous Waste Management”, in Advances In Energy Planning, Environmental Education And Renewable Energy Sources. WSEAS Press, 2010, pp. 181-189.
• [18] M. Ruschi M. Saade, G. Guest, and B. Amor, “Comparative whole building LCAs: How far are our expectations from the documented evidence?”, Building and Environment, vol. 167, 2020, doi: 10.1016/j.buildenv.2019.106449.
• [19] I. Karlsson, J. Rootzén, and F. Johnsson, “Reaching net-zero carbon emissions in construction supply chains – Analysis of a Swedish road construction project”, Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 120, art. no. 109651, 2020, doi: 10.1016/j.rser.2019.109651.
• [20] M. Al-Obaidy, L. Courard, and S. Attia, „A Parametric Approach to Optimizing Building Construction Systems and Carbon Footprint: A Case Study Inspired by Circularity Principles”, Sustainability, vol. 14, no. 6, art. no. 3370, 2022, doi: 10.3390/su14063370.
• [21] P. Purnell, “The carbon footprint of reinforced concrete”, Advances in Cement Research, vol. 25, no. 6, pp. 362-368, 2013, doi: 10.1680/adcr.13.00013.