Life cycle assessment of alternative technologies for Curitiba´s BRT system

The quality of every Lifecycle Assessment (LCA) depends intrinsically upon the quality of the inventory that is used. The inventory raising is a time-consuming task because it consists on describing in details the phases of production, utilization and discard of the product throughout its life cycle. This study intends to evaluate a part of the public transport system of Curitiba, the bi-articulated buses, model B340M, and compare them to alternative technologies operating in five of the city´s BRT exclusive corridors. The objects of the study were vehicles homologated according to Proconve´s P5 and P7 phases, as well as utilizing fuel mixes B7 and B100, in the configurations articulated, bi-articulated and hybrid articulated. The data related to the materials used for the production of B340M were extracted from the manufacturer´s product management tool (Kola) that provided a list of components with over than 3000 part numbers and 94% of the chassis composition was identified. For the body, estimated values had to be used due to lack of response from the bodybuilders. The company´s sustainability report provided the data needed to model the production inputs and outputs of the plant in Curitiba. The datasets of the articulated and hybrid configurations have been scaled according to scale-factors in order to be compared. For the use phase, it was necessary to rise the BRT operating cycle and therefore, a series of data acquisition sets was performed, using atmospheric pressure sensors and GPS. Such data were then treated in order to describe the routes´ topography and operating dynamic. Those cycles were used as input data for the fuel consumption simulation. By using emissions factors, it was possible to quantify the emission of regulated pollutants during the use phase. For the discard phase, ecoinvent data were used, and 100% of the metals were considered to be recycled, as well as the batteries of the hybrid vehicle. The Impact Assessment Methods used were IMPACT 2002+, CML 2000 and Eco-indicator 99 whereof the last two were used for sensibility analysis. The utilization phase still plays a major role on the environmental impact related to bus usage in comparison with the other phases, mainly due to the fuel consumption, either fossil or biogenic Diesel. However, the enhancements of the automotive industry related to pollutants control allow the reduction of such impacts by developing and adopting new technologies. Based on the objectives and scope of this assessment, it was possible to conclude that the biggest impact is in Human Health and that solution technologically more evolved, complying with stricter emission legislations like Proconve P7 have an significant advantage compared to the current bus fleet operating at Curitiba.A qualidade de toda avaliação de ciclo de vida (ACV) depende intrinsicamente de qualidade do inventário utilizado. O levantamento do inventário é, todavia bastante trabalhoso de ser construído, pois consiste em descrever detalhadamente as fases de produção, utilização e descarte do produto ao longo do seu ciclo de vida. Este trabalho se propôs a avaliar uma parte do sistema de transporte público da cidade de Curitiba, mais especificamente os veículos biarticulados, modelo B340M, e compará-los a tecnologias alternativas operando em cinco corredores exclusivos BRT da cidade. Para este estudo foram considerados veículos homologados conforme as fases P5 e P7 do Proconve, assim como a utilização de misturas B7 e B100 nas configurações biarticulado, articulado e articulado híbrido. Os dados relacionados aos materiais utilizados na produção do B340M foram obtidos através da ferramenta de gerenciamento do produto (KOLA) do fabricante. Dos mais de 3000 componentes, 94% do peso do chassi foi possível de ser identificado. Para a carroceria, entretanto valores estimados tiveram de ser aplicados, pois não houve retorno dos encarroçadores. O relatório de sustentabilidade da empresa forneceu os dados necessários para modelar as entradas e saídas da fase de produção da planta de Curitiba. Foram utilizados fatores de escala para as configurações articuladas e híbridas, para se criar os datasets utilizados nas comparações. Para a fase de uso, foi necessário levantar os ciclos de operação BRT, e, portanto uma série de aquisições de dados foi conduzida utilizando sensores de pressão atmosférica e GPS. Tais dados foram tratados de forma a descrever detalhadamente a topografia das rotas assim como a dinâmica da operação. Estes ciclos foram utilizados como dados de entrada para a simulação de consumo de combustível. Com o uso de fatores de emissões foi possível quantificar as emissões dos poluentes regulados durante a fase de uso. Já para a fase de descarte, dados do ecoinvent foram utilizados, sendo que foi considerado 100% de reciclagem para os metais e para as baterias do veículo híbrido. Os métodos de avaliação do impacto no ciclo de vida utilizados foram o IMPACT2002+, CML 2000 e Eco-indicator 99 (H/A) sendo os dois últimos como análise de sensibilidade. A fase de utilização do produto continua desempenhando um papel bastante expressivo nos diferentes impactos ambientais frente às outras fases, em especial pelo consumo de combustível, seja fóssil ou biogênico. Entretanto, os avanços da indústria automotiva em relação ao controle de poluentes permitem mitigar tais impactos através do desenvolvimento e adoção de novas tecnologias. Dados os objetivos e escopo deste trabalho, pode-se concluir que o maior impacto está na saúde humana e que as soluções tecnologicamente mais avançadas como a utilização de veículos que cumprem a fase P7 e veículos híbridos trazem uma vantagem significativa frente a atual frota de ônibus curitibana