Preliminary LCA del sistema VIRGIN

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1 Preliminary LCA del sistema VIRGIN 05/11/2014 Filomena Ardolino, team di lavoro di AMRA s.c. a r.l.

2 design Life cycle assessment raw materials extraction production From CRADLE.. to CRADLE! packaging recycle distribution

3 L obiettivo dello studio di LCA è il confronto tra le prestazioni ambientali del sistema Virgin, soluzione innovativa per il trattamento dei prodotti postconsumo di assorbenti per l igiene intima (Absorbent Hygiene Products AHP) e quelle degli scenari di fine vita convenzionali di discarica e incenerimento.

4 LIFE CYCLE ASSESSMENT

5 Life cycle assessment LCA è strutturata in quattro fasi distinte: goal and scope definition stabilisce l obiettivo dello studio, la base comune per il confronto (unità funzionale) e i confini del sistema; life cycle inventory definisce una banca dati dei carichi ambientali (inventory table), attraverso la definizione e la quantificazione dei flussi di materia/energia che attraversano il sistema; life cycle impact assessment quantifica gli impatti ambientali servendosi di metodologie scientificamente riconosciute; interpretation consiste nell analisi critica dei risultati al fine di trarre delle conclusioni

6 FASE 1_GOAL AND SCOPE DEFINITION

7 Unità funzionale Trattamento di 500 kg di prodotti assorbenti per l igiene intima della persona postconsumo. La scelta tiene in conto il carico massimo dell autoclave del sistema VIRGIN, che è un sistema batch di cui ancora non sono noti i fattori di scala, in modo da conservare la validità dei dati primari raccolti presso l unità pilota in esercizio presso il centro sperimentale AMRA di Caserta. Si confronteranno tre sistemi di gestione (endof-life): riciclo con sistema VIRGIN, sistema integrato composto da un autoclave e un impianto di gassificazione, per il recupero delle frazioni riciclabili che compongono gli AHP-post use; combustione diretta, per il massimo recupero di energia dagli AHP post-use e la loro sterilizzazione completa; conferimento in discarica, con recupero energetico tramite la raccolta di biogas.

8 Scenari di confronto End-of-life AHP End-of-life AHP End-of-life AHP 500 kg 500 kg 500 kg Autoclave Incineration Landfill Separation Gasifier plastics Mild combustor steam electricity electricity (biogas) Average plastic production Steam generator Average electricity production a b c Average energy production

9 Composition kg/t AHPwaste % Ag 0, ,00% Al 0,225 0,02% As 0, ,00% B 0, ,00% Br 0, ,00% C 250,617 25,06% C biogenic 62,65 6,27% C fossil 187,26 18,80% Ca 3,656 0,37% Cd 0, ,00% Cl 2,0885 0,21% Co 0, ,00% Cr 0, ,00% Cs 0, ,00% Cu 0, ,00% F 0, ,00% Fe 0,812 0,08% H 2 37,933 3,79% Hg 0, ,00% I 0, ,00% K 2,0363 0,20% Li 0, ,00% Mg 0,0567 0,01% Mo 0, ,00% Mn 0, ,00% N 3,556 0,36% Na 47,530 4,75% Ni 0, ,00% O 125,450 12,54% P 0,221 0,02% Pb 0, ,00% S 0,887 0,09% Sb 0, ,00% Se 0, ,00% SiO 2 1,190 0,12% Sn 0, ,00% Sr 0, ,00% Rb 0, ,00% Te 0, ,00% Ti 0, ,00% V 0, ,00% W 0, ,00% Zn 0,0161 0,00% Bicarbonate 0,322 0,03% Ammonia 0,074 0,01% Other 17,725 1,77% Phosphate 2,460 0,25% S as SO 3 2,465 0,25% Moisture 497,03 49,7% TOTAL % Composizione elementare degli AHP waste Si è assunto che i prodotti postconsumo siano composti per il 50% da escrementi, di composizione nota da dati di letteratura. Si è quindi stimata la composizione elementare media degli AHP post-consumo e, in particolare, le percentuali di carbonio fossile e biogenico, oltre che il contenuto di ceneri e di umidità. Il potere calorifico inferiore è stato stimato pari a 9,37 GJ/t AHPwaste, tramite la correlazione di Sheng e Azevedo.

10 Metodologie Metodologia per la LCIA: Impact 2002 (v2.11) Metodo di allocazione: espansione dei confini del sistema per sostituzione (metodo dei carichi evitati) Approccio LCA: si sviluppa una LCA di tipo attributional, adatta a descrivere i principali flussi interagenti con il sistema in esame e spesso la più adeguata per il confronto tra impatti ambientali di processi differenti Riferimento spazio-temporale: dati rappresentativi del territorio Italiano nel contesto temporale attuale

11 Assunzioni Sono escluse, perlomeno in questa fase: fasi di trasporto, che in genere hanno un ruolo minore nei sistemi di gestione costi ambientali della raccolta differenziata che saranno inclusi nelle fasi successive dell analisi costi ambientali della costruzione degli impianti, da inserire eventualmente nelle fasi successive della LCA, con il prosieguo della sperimentazione sul processo VIRGIN.

12 Confini del sistema I confini del sistema per questo scenario includono: consumi e scarichi idrici relativi alla fase di sterilizzazione consumi relativi alla fase di separazione frazioni riciclabili recuperate carichi diretti ed evitati relativi alla fase di gassificazione. BACKGROUND Energy Water plastics End-of-life AHP 500 kg Autoclave Separation Gasifier Mild combustor FOREGROUND steam Wastewater Treatment Chemicals Solid Residues Underground deposit Average plastic production Steam generator

13 Confini del sistema I confini del sistema per questo scenario includono: fasi di uso della discarica emissioni a breve e lungo termine raccolta percolato e successivo trattamento presso un impianto di trattamento di acqua reflue raccolta biogas e invio a combustione diretta per la produzione di energia elettrica. BACKGROUND Chemicals Water Energy End-of-life AHP 500 kg Sanitary Landfill WtE unit Biogas Electricity Average energy production Leachate FOREGROUND Waste water treatment

14 Confini del sistema I confini del sistema per questo scenario includono: fasi di produzione dei consumabili fasi di trattamento e/o recupero dei residui solidi in uscita emissioni atmosferiche dirette dei processi energia elettrica esportata. BACKGROUND Underground deposit Chemicals APC residues Metals Production of metal Bottom ashes Ash treatment/disposal End-of-life AHP 500 kg WtE unit Inert Material Production of road backfilling FOREGROUND Electricity Electricity from grid

15 FASE 2_LIFE CYCLE INVENTORY

16 Combustione diretta

17 Combustione diretta Combustion-AHP post use DIRECT BURDENS for t waste Consumptions Soil occupation (m 2 ) 0.21 Urea (kg) 4.6 Hydrated lime (kg) 6 Activated carbon (kg) 0.6 Auxiliary fuels (kg) 4.03 Air emissions Carbon dioxide, biogenic (kg) 229 Carbon dioxide, fossil (kg) 699 Carbon monoxide (g) 90.3 Oxygen (kg) 596 Nitrogen (kg) 4800 Nitrogen oxides, as NO 2 (g) 516 Ammonia (g) 28.4 Sulphur dioxide (g) 51.6 VOC (g) 5.16 Cadmium (g) Lead (g) 0.12 Zinc (g) Aluminum (g) Copper (g) Hydrofluoric acid (g) 1.55 Hydrochloric acid (g) 23.2 Dust (g) 5.16 Dioxins and furans (ng) 20.6 Solid residues Bottom ash (kg) APC residues (kg) 9.1 AVOIDED BURDENS for t waste Combustion AHP post-use DIRECT BURDENS for t waste Bottom ash treatment kg/t waste Electricity (kwh e ) 0.08 Concrete for inert recovery (kg) 0.30 Iron sulfate for inert recovery (kg) 0.15 Aluminium scrap (kg) 0.58 Low-alloyed steel (kg) 2.09 Inert material landfill (kg) 59.7 APC residues disposal 9.11 kg/t waste Steel (kg) 0,893 Alkyd paint (kg) 0,010 Sawn timber (m 3 ) 0,000 Packaging film (kg) 0,039 Clay (kg) 0,000 Gravel (kg) 0,002 Brick (kg) 0,049 Cement mortar (kg) 0,059 Anhydrite (kg) 0,005 Plaster mixing (kg) 0,010 Electricity, medium voltage (kwh e ) 0,014 Occupied volume (m 3 ) 0,004 AVOIDED BURDENS for t waste Bottom ash material recovery Aluminium production (kg) 0.45 Steel production (kg) 1.89 Gravel for road construction (kg) 14.9

18 Discarica Il conferimento in discarica dei rifiuti AHP è stato modellato utilizzando specifiche banche dati. In particolare si sono utilizzati i tools disponibili dalla banca dati Ecoinvent che consentono la stima dei carichi ambientali di tale scenario a partire dalla composizione elementare del rifiuto. Per la produzione di energia elettrica si è fatto riferimento a dati di letteratura, assumendo che l efficienza di raccolta del biogas sia pari al 55% e che il 60% del biogas raccolto sia bruciato in un motore a gas con una efficienza di conversione del 35%.

19 Discarica

20 Sistema Virgin Il nuovo schema di riciclo proposto da Fater sarà valutato tramite l utilizzo di dati primari da raccogliere durante il prosieguo delle prove sperimentali presso l area di ricerca di Caserta, dove è collocato l impianto pilota.

21 FASE 3_LIFE CYCLE IMPACT ASSESSMENT

22 LCIA_Combustione 0,01

23 LCIA_Discarica 0,08 0,06 0,04 0,02 0,00-0,02 0,006 Treatment of waste paperboard (municipal incineration) Treatment of waste plastic, mixture (municipal incineration) Waste cement (treatment of residual material landfill) Electricity (exported) Natural gas, from high pressure network (1-5 bar), at service station Light fuel oil petroleum refinery operation Electricity transformation from medium to low voltage Heat, district or industrial, treatment of municipal solid waste, incineration Electricity treatment of municipal solid waste incineration Process-specific burden, sanitary landfill Aluminium sulfate, powder Iron sulfate production Chromium oxide, flakes Titanium dioxide {RER} production Natural gas, from high pressure network (1-5 bar), at service station Ammonia, liquid Cement, unspecified Chemical, inorganic -0,04 Carcinogens Non-carcinogens Respiratory inorganics Ionizing radiation Ozone layer depletion Respiratory organics Aquatic ecotoxicity Terrestrial ecotoxicity Terrestrial acid/nutri Land occupation Aquatic acidification Aquatic eutrophication Global warming Non-renewable energy Mineral extraction Total Chemical, organic Iron (III) chloride, without water, in 40% solution state Hydrochloric acid, without water, in 30% solution state Quicklime, milled, packed production Sodium hydroxide, without water, in 50% solution state Process-specific burdens, residual material landfill Process-specific burdens, slag landfill Process-specific burdens, municipal waste incineration Emissions

24 LCIA_Virgin

25 LCIA_Confronto 0,03 0,02 0,02 Landfill Combustion 0,01 0,01 0,00-0,01-0,01-0,02-0,02 Total Mineral extraction Non-renewable energy Global warming Aquatic eutrophication Aquatic acidification Land occupation Terrestrial acid/nutri Terrestrial ecotoxicity Aquatic ecotoxicity Respiratory organics Ozone layer depletion Ionizing radiation Respiratory inorganics Non-carcinogens Carcinogens

26 FASE 4_INTERPRETATION

27 Analisi sensitività sono state valutate ipotesi differenti per la modellazione dello scenario discarica ma non hanno influito sui risultati; è stato ipotizzato un recupero del 100% delle ceneri di fondo per lo scenario di combustione diretta, ciò influisce solo lievemente sulle prestazioni ambientali di questo scenario; saranno valutate le potenzialità dello schema Virgin su un impianto a scala maggiore.

28 VIRGIN è coordinato da FATER S.p.A. Sono partner del progetto Amra s.c. a r.l. e Kyoto Club. Fondata a Pescara nel 1958 ad opera della famiglia Angelini, Fater è dal 1992 una joint ventureparitetica fra il Gruppo Angelini e Procter&Gamble. Da oltre 50 anni Fater è presente nelle case delle famiglie italiane attraverso i suoi prodotti a marchio Pampers, Lines, Dignity, Linidor, Tampax, Infasil e Ace. Esempio raro e forse unico nel largo consumo di joint-venture di successo nel lungo periodo, Fater fonde in sé la profonda conoscenza del mercato italiano con le metodiche di lavoro di una multinazionale. È un azienda dinamica che crede nell innovazione, nella crescita sostenibile, nel dialogo continuo con i consumatori. AMRA è un Centro di Competenza nel settore dell Analisi e Monitoraggio del Rischio Ambientale. È una struttura permanente di ricerca per lo sviluppo di metodologie innovative applicate alle problematiche ambientalirmanente di ricerca per lo sviluppo di metodologie innovative applicate alle problematiche ambientali. Kyoto Club è un organizzazione non profit, nata ufficialmente nel Febbraio del 1999, costituita da imprese, enti, associazioni e amministrazioni locali, impegnati nel raggiungimento degli obiettivi di riduzione delle emissioni di gas-serra assunti con il Protocollo di Kyoto. Per raggiungere tali obiettivi, Kyoto Club promuove iniziative di sensibilizzazione, informazione e formazione nei campi dell efficienza energetica, dell utilizzo delle rinnovabili e della mobilità sostenibile.