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Impact of heavy metals on human toxicity using LCA: The case study of Walloon corn^★

Impact des métaux lourds sur la toxicité humaine en analyse du cycle de vie : le cas du maïs en Wallonie

¹ Chemical Engineering – Products, Environment and Processes (PEPS) – University of Liège, B6, allée de la chimie 3, 4000 Liège, Belgium
² Walloon Agricultural Research Centre, Chée de Charleroi 234, 5030 Gembloux, Belgium
³ Knauf Insulation Sprl, Rue de Maestricht 95, 4600 Visé, Belgium

^* e-mail: Saicha.Gerbinet@uliege.be

Received: 21 June 2018
Accepted: 6 February 2019

Abstract

This paper focuses on potential errors when assessing the human toxicity of corn farming in Wallonia, Belgium. The USEtox method is applied to the farming of 1 hectare of corn. Local data are used for farming data and GaBi datasets for background data. Field emissions due to farming are calculated by the most prevailing models. The results in human toxicity, cancer effect, underline the large contribution of chromium (Cr) emissions. But when characterizing fertilizer composition, only the total chromium is measured and therefore unspecified chromium is used as emissions. However, it is known that chromium in the natural environment is mostly the non-toxic form Cr (III), which would greatly decrease the impact as the characterization factor for unspecified chromium is, in USEtox, the average of Cr (III) and the toxic form Cr (VI). The impact for human toxicity, non-cancer effect is mostly related to zinc emissions even if zinc is relatively harmless. The impact of pesticides is negligible in both cases. These results show that caution must be taken when examining/interpreting toxicity categories.

Résumé

L’objectif de cet article est de mettre en évidence les erreurs potentielles lorsque la toxicité humaine de la production de maïs wallon est étudiée. La méthode USEtox a été appliquée à la culture d’un hectare de maïs. Des données locales ont été utilisées concernant la culture alors que des jeux de données issus de GaBi ont été utilisés pour les données d’arrière-plan. Les émissions aux champs liées à la culture ont été calculées en utilisant les modèles recommandés actuellement. Les résultats dans la catégorie toxicité humaine, effet cancérogène, mettent en évidence la contribution très importante des émissions de chrome. Cependant, lorsque les compositions des engrais sont mesurées, seul le chrome total est dosé, sans spéciation. C’est pourquoi ses émissions sont renseignées comme émissions de chrome non spécifié. Néanmoins, dans l’environnement naturel, le chrome est principalement présent sous sa forme non-toxique, le chrome (III), ce qui pourrait fortement réduire l’impact puisque, dans USEtox, le facteur de caractérisation du chrome non-spécifié est égale à la moyenne du facteur de caractérisation du Cr (III), très peu toxique, et du Cr (VI), très toxique. Pour ce qui est de la catégorie toxicité humaine, effet non-cancérogène, l’impact est principalement lié aux émissions de zinc alors que le zinc est très peu dangereux pour la santé humaine. Dans les deux cas, la contribution des pesticides est négligeable. Ces résultats montrent qu’une prudence particulière est de mise lors de l’interprétation des résultats liés aux catégories toxicités.