ELSEVIER: Journal of Cleaner Production 2015

Energy Life Cycle Assessment of soil erosion remediation technologies:

an  Italian case  study

ABSTRACT

In this work, the primary resources assessment of four different soil erosion remediation technologies, Geo-nets, Bio-mats, Geo-cells and Deep Rooting Plants (DRP), is performed applying the approach of the Exergy Life Cycle Assessment (ELCA).

The ELCA provides a comprehensive framework to assess the primary resources requirements of products by means of the conversion of primary flows of energy and raw materials absorbed by a production process into exergy.

The soil erosion technologies described in the work are analyzed according to two complementary indicators: the annual average soil loss and the life cycle primary exergy requirements.

The primary exergy requirement of the different applications is measured by means of three ELCA indicators: the Cumulative Exergy Demand (CExD), the Thermo-Ecological Cost (TEC) and the Cumulative Exergy Extraction from Natural Environment (CEENE).

The specific context of the application is a highway slope of the size of 1 hectare situated along the A1 highway, near the town of Fabro (TR), in Italy.

The results indicate that DRPs are the most suitable solutions. However, TEC, CExD and CEENE indexes of these technologies suggest the existence of hidden impacts related to land use.

The same result characterizes also Bio-mats, the technology with the highest contribution of renewable material along the life cycle phases. In conclusion, this work shows that the use of exergy based impact indexes for the environmental impact assessment supplies a wider framework and deeper insights of the environmental performance of production processes and products.

Résumé

Dans ce travail, l’évaluation des ressources primaires de quatre technologies différentes de remédiation de l’érosion des sols, les géo-filets, les bio-mats, les géocellules et les plantes à racines profondes (DRP), est réalisée en appliquant l’approche de l’analyse du cycle de vie exergétique (ELCA). L’ELCA fournit un cadre complet pour évaluer les besoins en ressources primaires des produits au moyen de la conversion des flux primaires d’énergie et de matières premières absorbés par un processus de production en exergie.
Les technologies d’érosion des sols décrites dans le travail sont analysées selon deux indicateurs complémentaires : la perte moyenne annuelle de sol et les besoins en exergie primaire du cycle de vie. Le besoin en exergie primaire des différentes applications est mesuré au moyen de trois indicateurs ELCA : la demande d’exergie cumulée (CExD), le coût thermo-écologique (TEC) et l’extraction d’exergie cumulée du milieu naturel (CEENE). Le contexte spécifique de l’application est une pente d’autoroute de la taille d’un hectare située le long de l’autoroute A1, près de la ville de Fabro (TR), en Italie.
Les résultats indiquent que les DRP sont les solutions les plus adaptées. Cependant, les indices TEC, CExD et CEENE de ces technologies suggèrent l’existence d’impacts cachés liés à l’utilisation des terres. Le même résultat caractérise également les Bio-mats, la technologie avec la plus grande contribution de matériaux renouvelables tout au long des phases du cycle de vie. En conclusion, ce travail montre que l’utilisation d’indices d’impact basés sur l’exergie pour l’évaluation de l’impact environnemental fournit un cadre plus large et des informations plus approfondies sur la performance environnementale des processus de production et des produits.