Analisi del ciclo di vita di scelte di consumo potenzialmente sostenibili: confronto tra batterie usa e getta e ricaricabili

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1 Rifiuti e Life Cycle Thinking Per un uso sostenibile delle risorse ed una gestione virtuosa dei rifiuti Milano, Analisi del ciclo di vita di scelte di consumo potenzialmente sostenibili: confronto tra batterie usa e getta e ricaricabili Giovanni Dolci, Camilla Tua, Lucia Rigamonti, Mario Grosso

2 SCELTE DI CONSUMO POTENZIALMENTE SOSTENIBILI 1 consumo di acqua di rete anziché in bottiglie in plastica monouso consumo di pasta, cereali da colazione e riso sfusi anziché confezionati in imballaggi monouso consumo di prodotti ortofrutticoli distribuiti mediante il canale di farm delivery anziché secondo le modalità tradizionali utilizzo di detersivi venduti sfusi anziché in confezioni monouso utilizzo di batterie per uso domestico ricaricabili anziché usa e getta

3 OBIETTIVI 2 1. Valutare se e in quali condizioni l utilizzo di batterie ricaricabili in luogo di quelle usa e getta permette di ridurre: la produzione dei rifiuti i potenziali impatti sull ambiente e sulla salute umana e i consumi energetici 2. Individuare i principali contributi agli impatti ambientali associati all uso di batterie ricaricabili e usa e getta 3. Fornire indicazioni utili ai consumatori per acquistare e utilizzare batterie in modo ambientalmente più responsabile PROSPETTIVA DI CICLO DI VITA METODOLOGIA LCA (Life Cycle Assessment)

4 OGGETTO DELLO STUDIO 3 Ogni anno sono introdotte sul mercato europeo più di 5 milioni di batterie per uso domestico (EPBA, 2010) Sono disponibili in differenti formati e tipologie chimiche Il confronto tra batterie usa e getta e ricaricabili è stato limitato alle tipologie più diffuse: formati AA e AAA Quota di mercato Europa (%) MEZZA TORCIA (C) TORCIA (D) STILO (AA) MINISTILO (AAA) BATTERIE 9V Fonte: European Portable Battery Association (EPBA)

5 OGGETTO DELLO STUDIO 3 Ogni anno sono introdotte sul mercato europeo più di 5 milioni di batterie per uso domestico (EPBA, 2010) Sono disponibili in differenti formati e tipologie chimiche Il confronto tra batterie usa e getta e ricaricabili è stato limitato alle tipologie più diffuse: batterie alcaline (usa e getta) e nichel metallo idruro NiMH (ricaricabili) Volumi di vendita europei (milioni) Alcaline ZnC NiMH NiCd Fonte: European Portable Battery Association (EPBA)

6 APPROCCIO METODOLOGICO 4 Confronto tra: Scenari base Utilizzo di batterie usa e getta (alcaline) Scenari potenzialmente sostenibili Utilizzo di batterie ricaricabili (NiMH)

7 SCENARI ANALIZZATI: batterie usa e getta 5 Variabili considerate: eventuale utilizzo di un automobile per raggiungere il punto vendita tipologia di confezione acquistata localizzazione dello stabilimento di produzione della batteria differente modalità e distanza di trasporto differente mix energetico di produzione Scenario Formato batteria Utilizzo di un auto per l acquisto Tipologia di confezione acquistata Luogo di produzione Alcaline AA, no auto No Indifferente 4 Alcaline Piccola (4-6 batterie) AA 8 Alcaline Si Media (8-12 batterie) 16 Alcaline Grande (più di 12 batterie) Sud est asiatico 33% USA 7% Cina 16% Europa 44% Alcaline AAA, no auto No Indifferente 4 Alcaline A Piccola (4-6 batterie) AAA 8 Alcaline A Si Media (8-12 batterie) 16 Alcaline A Grande (più di 12 batterie) Analisi di sensitività: produzione distinta per singole aree geografiche USA 10% Sud est asiatico 27% Cina 14% Europa 49%

8 SCENARI ANALIZZATI: batterie ricaricabili 6 Variabili considerate: numero di ricariche complessive tipologia di energia elettrica utilizzata per la ricarica Scenario Formato batteria Numero di ricariche Energia per la ricarica Utilizzo di un auto per l acquisto Tipologia di confezione acquistata Luogo di produzione 20 utilizzi utilizzi 50 AA 80 utilizzi 80 Energia di rete (da mix italiano) Si Piccola (2-4 batterie) Cina 48% Giappone 52% 150 utilizzi 150 NiMH AAA, 20 utilizzi 20 NiMH AAA, 50 utilizzi 50 AAA NiMH AAA, 80 utilizzi 80 Energia di rete (da mix italiano) Si Piccola (2-4 batterie) Cina 59% Giappone 41% NiMH AAA, 150 utilizzi 150 Analisi di sensitività: utilizzo di energia elettrica da fotovoltaico

9 UNITA FUNZIONALE 7 FUNZIONE DEI SISTEMI CONFRONTATI: fornitura di energia elettrica Energia elettrica [Wh] = Capacità [Ah] Tensione [V] TIPOLOGIA AA AAA ALCALINA NiMH ALCALINA NiMH Capacità media [Ah] 2,45 1,91 1,12 0,81 Voltaggio [V] 1,5 1,2 1,5 1,2 Energia media fornita con un utilizzo [Wh] 3,68 2,29 1,68 0,97

10 UNITA FUNZIONALE 7 FUNZIONE DEI SISTEMI CONFRONTATI: fornitura di energia elettrica Energia elettrica [Wh] = Capacità [Ah] Tensione [V] TIPOLOGIA AA AAA ALCALINA NiMH ALCALINA NiMH Capacità media [Ah] 2,45 1,91 1,12 0,81 Voltaggio [V] 1,5 1,2 1,5 1,2 Energia media fornita con un utilizzo [Wh] 3,68 2,29 1,68 0,97 Prodotti non equivalenti in termini energetici 1,61 1,73 UNITA FUNZIONALE: FORNITURA DI 1 Wh

11 CONFINE DEL SISTEMA 8 Estrazione e lavorazione delle materie prime per la produzione delle componenti delle batterie Trasporto Assemblaggio batterie Produzione confezioni e imballaggi per il trasporto Processi relativi alle sole batterie ricaricabili Batterie imballate Trasporto al punto vendita Punto vendita Produzione energia elettrica utilizzata per la ricarica Trasporto al luogo di consumo Fine vita imballaggi Luogo di consumo Fine vita batterie Produzione caricabatterie Fine vita caricabatterie

12 INDICATORI CONSIDERATI 9 Produzione dei rifiuti (batterie esauste, imballaggi e caricabatterie) 13 indicatori di impatto sull ambiente e sulla salute umana di livello midpoint (metodo ILCD, JRC): Cambiamento climatico Riduzione dello strato d ozono Formazione fotochimica di ozono Acidificazione Eutrofizzazione terrestre Eutrofizzazione in acqua dolce Eutrofizzazione in acqua marina Ecotossicità in acqua dolce Tossicità per l uomo con effetti cancerogeni Tossicità per l uomo con effetti non cancerogeni Assunzione di materiale particolato Impoverimento delle risorse idriche Impoverimento delle risorse minerali e fossili Indicatore energetico Cumulative Energy Demand

13 RISULTATI: produzione dei rifiuti g/wh 1 utilizzo; 12, ,99 2 utilizzi; 6, ,70 0,31 0,22 0, Numero di utilizzi batterie ricaricabili AA batterie alcaline AA 2 utilizzi delle batterie ricaricabili produzione dei rifiuti inferiore alle batterie usa e getta

14 RISULTATI: produzione dei rifiuti g/wh 1 utilizzo; 12, ,99 2 utilizzi; 6, ,70 0,31 0,22 0, Numero di utilizzi batterie ricaricabili AA batterie alcaline AA 2 utilizzi delle batterie ricaricabili produzione dei rifiuti inferiore alle batterie usa e getta -90% per 20 utilizzi; -95% per 50 usi; -97% per 80 usi; -98% per 150 usi

15 RISULTATI: indicatori di impatto 1/4 11 VARIAZIONE DEGLI IMPATTI RISPETTO ALLO SCENARIO 4 Alcaline Categoria di impatto NiMH AA 20 utilizzi 50 utilizzi 80 utilizzi 150 utilizzi Cambiamento climatico -76,1% -88,5% -91,6% -94,0% Riduzione dello strato d ozono +669,9% +210,5% +95,6% +6,3% Formazione fotochimica di ozono -48,9% -78,2% -85,5% -91,2% Acidificazione +64,1% -33,6% -58,0% -76,9% Eutrofizzazione terrestre -62,0% -83,5% -88,9% -93,1% Eutrofizzazione (acqua dolce) -46,7% -78,3% -86,2% -92,3% Eutrofizzazione (acqua marina) -65,3% -84,8% -89,7% -93,5% Ecotossicità (acqua dolce) -30,7% -72,3% -82,7% -90,8% Tossicità per l uomo (effetti cancerogeni) +6,7% -56,6% -72,5% -84,8% Tossicità per l uomo (effetti non cancerogeni) -76,7% -90,8% -94,4% -97,1% Assunzione di materiale particolato +22,5% -49,9% -68,0% -82,1% Impoverimento delle risorse idriche -77,5% -89,0% -91,9% -94,1% Impoverimento delle risorse minerali e fossili -77,7% -88,9% -91,7% -93,8% Cumulative Energy Demand -75,9% -88,2% -91,3% -93,7% uso inefficiente delle batterie ricaricabili (<20 utilizzi) potenziali impatti superiori alle batterie usa e getta per 4 indicatori indicatore Riduzione dello strato di ozono potenziali impatti delle batterie ricaricabili superiori anche per 150 utilizzi

16 RISULTATI: indicatori di impatto 2/4 12 ELEVATO IMPATTO BATTERIE RICARICABILI 2.1E-08 Riduzione dello strato d ozono produzione di PTFE (< 0,5% della batteria) Assunzione di materiale particolato Acidificazione Riduzione dello strato di ozono estrazione e lavorazione nichel Tossicità per l uomo con effetti cancerogeni fase di fine vita batteria 1.8E E-08 kg CFC-11eq/UF 1.2E E E E E+00 Alcaline AA, no auto 4 Alcaline Fase di ricarica Ciclo di vita imballaggi Trasporto dal produttore al punto vendita Produzione PTFE 8 Alcaline 16 Alcaline 20 utilizzi 50 utilizzi 80 utilizzi 150 utilizzi Ciclo di vita caricabatterie Trasporto dal punto vendita al luogo di utilizzo Ciclo di vita batterie

17 RISULTATI: indicatori di impatto 2/4 12 ELEVATO IMPATTO BATTERIE RICARICABILI 3.0E-05 Riduzione dello strato d ozono produzione di PTFE (< 0,5% della batteria) Assunzione di materiale particolato Acidificazione estrazione e lavorazione nichel Tossicità per l uomo con effetti cancerogeni fase di fine vita batteria Assunzione di materiale particolato 2.5E E-05 kg PM 2,5 eq/uf 1.5E E E E+00 Alcaline AA, no auto 4 Alcaline 8 Alcaline 16 Alcaline 20 utilizzi 50 utilizzi 80 utilizzi 150 utilizzi Estrazione e lavorazione nichel Trasporto dal produttore al punto vendita Ciclo di vita imballaggi Fase di ricarica Ciclo di vita batterie Trasporto dal punto vendita al luogo di utilizzo Ciclo di vita caricabatterie

18 RISULTATI: indicatori di impatto 2/4 12 ELEVATO IMPATTO BATTERIE RICARICABILI 1E-08 Riduzione dello strato d ozono produzione di PTFE (< 0,5% della batteria) Assunzione di materiale particolato Acidificazione estrazione e lavorazione nichel Tossicità per l uomo con effetti cancerogeni fase di fine vita batteria Tossicità per l uomo con effetti cancerogeni 8E-09 6E-09 CTUh/UF 4E-09 2E-09 0 Alcaline AA, no auto 4 Alcaline 8 Alcaline 16 Alcaline 20 utilizzi 50 utilizzi 80 utilizzi 150 utilizzi Fine vita batterie ricaricabili Produzione batterie ricaricabili Trasporto dal punto vendita al luogo di utilizzo Ciclo di vita caricabatterie Ciclo di vita batterie usa e getta Trasporto dal produttore al punto vendita Ciclo di vita imballaggi Fase di ricarica

19 RISULTATI: indicatori di impatto 3/4 13 Eutrofizzazione in acqua dolce Ecotossicità in acqua dolce Tossicità per l uomo con effetti non cancerogeni 9E-08 Tossicità per l uomo con effetti non cancerogeni 8E-08 7E-08 6E-08 5E-08 CTUh/UF 4E-08 3E-08 2E-08 1E-08 0 Alcaline AA, no auto 4 Alcaline 8 Alcaline 16 Alcaline 20 utilizzi 50 utilizzi 80 utilizzi 150 utilizzi Fase di ricarica Ciclo di vita imballaggi Trasporto dal produttore al punto vendita Ciclo di vita caricabatterie Trasporto dal punto vendita al luogo di utilizzo Ciclo di vita batterie ciclo di vita della batteria responsabile per la quasi totalità degli impatti (>94% per le batterie usa e getta e >90% per le ricaricabili)

20 RISULTATI: indicatori di impatto 4/4 14 Cambiamento climatico Eutrofizzazione terrestre e in acqua marina Impoverimento delle risorse minerali e fossili Formazione fotochimica di ozono Impoverimento delle risorse idriche Cumulative Energy Demand Cambiamento climatico kg CO 2 eq/uf Alcaline AA, no auto 4 Alcaline Fase di ricarica Ciclo di vita imballaggi Trasporto dal produttore al punto vendita 8 Alcaline 16 Alcaline 20 utilizzi 50 utilizzi 80 utilizzi 150 utilizzi Ciclo di vita caricabatterie Trasporto dal punto vendita al luogo di utilizzo Ciclo di vita batterie altri contributi significativi usa e getta: trasporto con auto al luogo di consumo (fino al 20%) ricaricabili: fase di ricarica (14% per 20 utilizzi; 55% per 150)

21 RISULTATI: analisi di sensitività (batterie usa e getta) 15 ANALISI DEGLI IMPATTI PER LE DIVERSE ORIGINI (Europa, Cina, Giappone, Sud est asiatico) per 7 categorie aumento maggiore degli impatti per la Cina per l Europa riduzione degli impatti per 10 indicatori indicatore Assunzione di materiale particolato batterie usa e getta con origine Cina peggiori delle ricaricabili anche per soli 20 utilizzi a differenza degli scenari base in cui si considera un origine media

22 RISULTATI: analisi di sensitività (batterie ricaricabili) 16 BATTERIE RICARICABILI: UTILIZZO DI ENERGIA FOTOVOLTAICA PER LA RICARICA (in sostituzione dell energia di rete) Categoria di impatto NiMH AA 20 utilizzi 50 utilizzi 80 utilizzi 150 utilizzi Cambiamento climatico -8,5% -17,6% -24,0% -33,5% Riduzione dello strato d ozono -0,2% -0,6% -0,9% -1,7% Formazione fotochimica di ozono -2,4% -5,6% -8,4% -13,9% Acidificazione -0,7% -1,8% -2,8% -5,2% Eutrofizzazione terrestre -3,5% -8,1% -12,1% -19,4% Eutrofizzazione (acqua dolce) -0,9% -2,2% -3,5% -6,3% Eutrofizzazione (acqua marina) -3,8% -8,6% -12,7% -20,2% Ecotossicità (acqua dolce) 0,0% 0,0% +0,1% +0,1% Tossicità per l uomo (effetti cancerogeni) -0,1% -0,2% -0,3% -0,6% Tossicità per l uomo (effetti non cancerogeni) +0,1% +0,4% +0,6% +1,2% Assunzione di materiale particolato -0,8% -2,0% -3,1% -5,5% Impoverimento delle risorse idriche -7,0% -14,3% -19,3% -26,7% Impoverimento delle risorse minerali e fossili -9,9% -19,8% -26,4% -35,7% Cumulative Energy Demand -4,7% -9,6% -13,0% -17,9% riduzioni maggiori all aumentare del numero di utilizzi per 6 indicatori riduzione degli impatti superiore al 17% per 150 utilizzi

23 RISULTATI: analisi di sensitività (batterie ricaricabili) 16 BATTERIE RICARICABILI: UTILIZZO DI ENERGIA FOTOVOLTAICA PER LA RICARICA (in sostituzione dell energia di rete) Categoria di impatto NiMH AA 20 utilizzi 50 utilizzi 80 utilizzi 150 utilizzi Cambiamento climatico -8,5% -17,6% -24,0% -33,5% Riduzione dello strato d ozono -0,2% -0,6% -0,9% -1,7% Formazione fotochimica di ozono -2,4% -5,6% -8,4% -13,9% Acidificazione -0,7% -1,8% -2,8% -5,2% Eutrofizzazione terrestre -3,5% -8,1% -12,1% -19,4% Eutrofizzazione (acqua dolce) -0,9% -2,2% -3,5% -6,3% Eutrofizzazione (acqua marina) -3,8% -8,6% -12,7% -20,2% Ecotossicità (acqua dolce) 0,0% 0,0% +0,1% +0,1% Tossicità per l uomo (effetti cancerogeni) -0,1% -0,2% -0,3% -0,6% Tossicità per l uomo (effetti non cancerogeni) +0,1% +0,4% +0,6% +1,2% Assunzione di materiale particolato -0,8% -2,0% -3,1% -5,5% Impoverimento delle risorse idriche -7,0% -14,3% -19,3% -26,7% Impoverimento delle risorse minerali e fossili -9,9% -19,8% -26,4% -35,7% Cumulative Energy Demand -4,7% -9,6% -13,0% -17,9% per le categorie di impatto per cui le batterie ricaricabili non sono necessariamente vantaggiose, i benefici associati all uso del fotovoltaico sono estremamente ridotti

24 CONCLUSIONI 17 BATTERIE RICARICABILI vs USA E GETTA: PRODUZIONE DEI RIFIUTI batterie ricaricabili vantaggiose anche per un numero ridotto di utilizzi POTENZIALI IMPATTI AMBIENTALI batterie ricaricabili non necessariamente vantaggiose ANALISI DEI CONTRIBUTI E RACCOMANDAZIONI: BATTERIE USA E GETTA Il ciclo di vita della batteria è il contributo più importante agli impatti ma per 9 indicatori le scelte del consumatore (uso dell auto per l acquisto, formato delle confezioni acquistate, paese di produzione delle batterie) hanno un ruolo importante BATTERIE RICARICABILI Incrementare il numero di utilizzi riduce sensibilmente gli impatti ambientali legati a produzione e smaltimento della batteria (con 50 utilizzi batterie ricaricabili migliori per 13 su 14 indicatori) Cercare alternative all uso di PTFE nell anodo della batteria per diminuire l impatto potenziale della categoria Riduzione dello strato di ozono

25 GRAZIE PER L ATTENZIONE Si ringrazia la FONDAZIONE FOODPRINT che ha finanziato l analisi. Si ringraziano inoltre il Consorzio COBAT, il Centro di Coordinamento Nazionale Pile e Accumulatori (CDCNPA) e la Società Italiana Ambiente Ecologia s.r.l. (SIAE) per i dati e le informazioni fornite. ARTICOLO DI RIFERIMENTO: G. Dolci, C. Tua, M. Grosso, L. Rigamonti. Life Cycle Assessment of consumption choices: a comparison between disposable and rechargeable household batteries. Articolo proposto alla rivista International Journal of Life Cycle Assessment

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