III CONFRONTO LCA DI DIVERSE POSSIBILITA DI TRATTAMENTO A FINE VITA

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1 III CONFRONTO LCA DI DIVERSE POSSIBILITA DI TRATTAMENTO A FINE VITA A. Corti (1) L. Lombardi A. Polettini C.Lubello P. Sirini Indirizzo (1) : Dipartimento di Energetica Sergio Stecco -Università degli Studi di Firenze Via Santa Marta 3, Firenze Italia -corti@pin.unifi.it ABSTRACT In questo studio sono state confrontate quattro diverse ipotesi di trattamento di fine vita per pneumatici fuori uso (PFU), mediante un approccio LCA (Life Cycle Assessment). Le possibilità considerate appartengono a due diverse classi: il recupero di materia ed il recupero di energia. Alla prima classe appartengono: la produzione di polverino dai PFU mediante un processo di tipo meccanico e la produzione di polverino mediante un processo di tipo criogenico. Alla seconda appartengono: la combustione dei PFU in un processo convenzionale di termovalorizzazione e la combustione dei PFU in sostituzione parziale del combustibile convenzionale utilizzato in forni di cementifici. Il confronto ha evidenziato che i processi di recupero di energia permettono di raggiungere risultati vantaggiosi in termini ambientali complessivi, principalmente a causa del risparmio di combustibili convenzionali, con performance migliori nel caso di impiego in cementificio. I due processi di recupero di materia mostrano risultati peggiori, in conseguenza degli elevati consumi energetici KEYWORDS: LCA, Pneumatici Fuori Uso, recupero di energia, recupero di materia INTRODUZIONE La Direttiva 1999/31/CEE [1] del 26 aprile 1999, all articolo 5, comma 3, lettera d), vieta lo smaltimento in discarica di gomme usate intere dopo due anni a decorrere dalla data prevista (all art. 18, par. 1), escluse le gomme usate come materiale di ingegneria, e le gomme usate triturate cinque anni dopo tale data. Questo significa che i PFU verranno banditi dalla posa in discarica dal 2003, se interi, e comunque dal 2006, anche come triturati. La Direttiva 2000/53/CEE [2] richiede che, entro il 2006, l 80 % in peso di un veicolo a fine vita sia riutilizzato o riciclato. In tale direzione appropriati trattamenti per i PFU, possono fornire un importante contributo. Alla luce di queste considerazioni, questo studio si pone come obiettivo la valutazione di quale sia, dal punto di vista della salvaguardia ambientale, la migliore opzione per il trattamento dei PFU. A questo scopo sono stati confrontati quattro processi finalizzati a: recupero di materia (produzione di polverino di PFU per triturazione meccanica, PFU-TM o macinazione criogenica, PFU-TC recupero di energia (termovalorizzazione PFU, PFU-T, o utilizzo in sostituzione parziale di combustibili convenzionale in forni di cementifici, PFU-C). I quattro processi sono stati confrontati mediante un modello di tipo Life Cycle Assessment (LCA) [3]. Questo ha permesso di considerare sia gli effetti ambientali diretti dovuti al processo analizzato che quelli indiretti legati ai processi produttivi dei materiali in ingresso al processo ed agli eventuali trasporti. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 1

2 Nel seguito, vengono descritte le diverse fasi di applicazione della metodologia LCA, con particolare attenzione alla descrizione delle tecnologie analizzate. LCA: GOAL AND SCOPE DEFINITION La prima fase di uno studio LCA consiste nella definizione degli obiettivi e della portata dello studio (Goal Definition and Scoping, ISO [4]), nonché nella definizione dell unità funzionale. L obiettivo del presente studio è il confronto di quattro diversi processi di trattamento per pneumatici fuori uso. L unità funzionale è la tonnellata di PFU intero alimentato a ciascun sistema. Nel seguito vengono definiti i sistemi caratterizzati compresi degli effetti indiretti, in modo che gli input ai sistemi in analisi vengano ricondotti alle materie prime e gli output alle emissioni (solide, liquide e gassose). PFU-TM: definizione del sistema In questo processo sono inclusi tre passaggi di riduzione dimensionale meccanica (figura 1), sino al raggiungimento della granulometria desiderata. Il primo consiste nella triturazione finalizzata a ridurre la pezzatura a dimensioni di 7 10 cm. Tale fase preliminare può costituire il pretrattamento necessario sia per il trattamento termico che per lo smaltimento in discarica. Il processo è accompagnato dalla stallonatura (asportazione dei cerchietti metallici) nel caso di PFU per veicoli pesanti. La riduzione di pezzatura è basata sull impiego di un trituratore a doppio albero a coltelli. Il funzionamento tale macchina richiede un input di energia elettrica, acqua e olio. La fase seguente di granulazione provvede alla, riduzione delle dimensioni del prodotto a circa 2 cm. Il granulatore è costituito da un sistema dotato di coltelli sia sul telaio fisso che sul cilindro rotante. Un input di energia elettrica è necessario al funzionamento della macchina, che è equipaggiata con un sistema di aspirazione e filtrazione delle polveri generate in filtri a maniche, un sistema di nastri trasportatori per lo spostamento del materiale e nastri magnetici per la asportazione dei residui ferrosi. Il terzo ed ultimo passaggio del processo consiste nella polverizzazione del materiale (riduzione dimensionale sino a granulometria inferiore ad 1 mm) in un sistema basato su due dischi sovrapposti l uno sopra l altro a distanza controllata. Per il polverino si utilizza un trasporto pneumatico, equipaggiato con ventilatore e ciclone di raccolta. Per ciascuno dei tre processi l usura delle lame dei coltelli può essere considerevole ed è quindi da considerarsi la sostituzione periodica (consumo di acciaio). Figura 1 Polverizzazione meccanica Figura 2 - Produzione di polverino di PFU per macinazione criogenica ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 2

3 PFU-TC: definizione del sistema Il processo (figura 2) consiste di due stadi. Il primo di triturazione meccanica semplice (analoga alla prima fase del PFU-TM). Il secondo stadio consiste in una riduzione granulometria alle dimensioni del polverino, in condizioni criogeniche, a cui è più agevole ottenere le dimensioni desiderate, in un solo passaggio. Il principale vantaggio di questo processo è l elevata quantità e qualità di gomma recuperabile, a fronte dei sensibili consumi energetici per criogenesi. PFU-T: definizione del sistema In questo processo si considera l ipotesi di a termovalorizzazione di PFU triturati in un convenzionale forno a griglia mobile per rifiuti solidi urbani (RSU) dotato di recupero di energia. Per la produzione di energia elettrica si è considerato un ciclo di Hirn convenzionale con caldaia a recupero (HRSG) per la che produzione di vapore a 400 C e 40 bar, espanso in turbina a vapore a condensazione (0.25 bar). La linea di trattamento dei fumi prevede una linea di tipo a secco (DS) con reattore a bicarbonato di sodio (NaHCO 3 ) e carboni attivi e filtro a manica (FM). Il sistema è dotato anche di rimozione degli NO x non catalitico ad urea (SNCR). Per la riduzione di diossine e metalli pesanti sono impiegati carboni attivi dosati nell unità SA. Lo schema rappresentativo del processo considerato è mostrato in figura 3. PFU-C: definizione del sistema Lo schema del processo è mostrato in figura 4. Dopo la riduzione di pezzatura, per mezzo della triturazione, ed il trasporto, i PFU triturati sono vengono forniti, per mezzo di un sistema di alimentati, su linea dedicata, al forno. Il combustibile principale è costituito da polverino di carbone e solo parte di esso può essere sostituito da combustibili non convenzionali quali i PFU. Il carbone è generalmente preferito ad altri combustibili fossili perché oltre a fornire energia termica apporta anche materia prima per la produzione del cemento sotto forma di ceneri. Figure 3 Schema del processo di termovalorizzazione Figura 4 Sostituzione di polverino di carbone in forno di cementificio In base al potere calorifico del carbone da sostituire è possibile calcolare il rapporto di sostituzione con PFU. I PFU possono fornire al processo parte dei minerali ferrosi che vengono di solito aggiunti per migliorare le caratteristiche del cemento, con un complessivo vantaggio economico per il processo. LCA: INVENTORY ANALYSIS L analisi di inventario (Inventory analysis) descrive un qualunque servizio o prodotto come un sistema, composto da diverse operazioni connesse fra loro da flussi di energia o materiali (ad esempio processi manifatturieri, trasporti, estrazione di combustibili, etc.) che hanno una ben definita funzione. L analisi di inventario è la descrizione quantitativa dei flussi, entranti ed uscenti, di materia e di energia attraverso il confine del sistema. Il riferimento normativo è la ISO [4]. Per ciascuno dei processi descritti sono stati raccolti dati primari, in base valori medi calcolati su periodi significativi generalmente un anno e riassunti nel seguito. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 3

4 Processo PFU-TM: analisi di inventario I quantitativi di ingressi e uscita per il processo di polverizzazione meccanica dei PFU, di figura 1, sono stati stimati raccogliendo dati operativi da impianti esistenti. Il consumo di elettricità è stato stimato sulla base di un impianto reale avente portata nominale di processo di t/h, scalando i consumi reali in base alla potenza dei macchinari. I bilanci di flusso e di scambio del processo PFU-TM, relativi alla sola fase di triturazione primaria sono riportati in tabella 1. In maniera analoga sono stati stimati i bilanci per il processo di granulazione (tabella 2) e di polverizzazione (tabella 3). I dati riportati nelle tabelle, sono tutti riferiti alla portata in ingresso unitaria di 1 tonnellata, mentre nella ricostruzione del processo specifico sono stati considerati i dimensionamenti corretti degli ingressi ai diversi sottoprocessi. PFU 170 MJ Acqua 150 kg Acciaio 0,230 kg Olio 0,011 kg PFU triturati 966 kg Scarti ferrosi 34 kg Tabella 1 Ingressi ed uscite per il processo di triturazione Processo PFU-TC: analisi di inventario Il processo di triturazione criogenica (figura 2) è basato su di una prima fase di triturazione (tabella 1) a cui segue una seconda fase di macinazione criogenica il cui bilancio di massa e dei flussi di scambio rappresentativo è stimato in tabella 4. PFU triturati 573 MJ Acciaio 0,010 kg PFU granulato 16x16mm 750 kg Scarti ferrosi 250 kg Tabella 2 Ingressi ed uscite per il processo di granulazione PFU granulato 16x16mm 513 MJ Acciaio 0,278 kg Polverino fine (<0,7mm) 630 kg Polverino (< 2mm) 310 kg Scarti tessili 60 kg Particolato mg Tabella 3 Ingressi ed uscite per il processo di polverizzazione Processo PFU-T: analisi di inventario ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 4

5 A causa delle problematiche dimensionali che si hanno su processi di termovalorizzazione di tipo a griglia anche in questo caso è stato considerato un pretrattamento di tipo meccanico per la riduzione delle frazioni di gomma in pezzatura compatibile (tabella 1). I bilanci di massa e di energia relativi alla sezione di temrovalorizzazione sono riferiti ad un impianto a tecnologia convenzionale avente carico nominale di 336 t/g di RSU con PCI pari a kj/kg e per il quale l aggiunta di PFU è stata stimata mantenendo costante il carico termico del forno. In tabella 5 sono riportati i bilanci di massa e di scambio relativi alla sezione di trattamento termico con recupero di energia calcolati come differenziale tra le condizioni di marcia convenzionale (100% di RSU) e marcia in co-combustione di RSU e PFU (90%RSU e 10% PFU). PFU triturati 180 MJ Azoto 703 kg Gas naturale 1.55 m 3 Polverino 675 kg Scarti ferrosi 265 kg Fibre tessili 60 kg Tabella 4 Ingressi ed uscite per il processo di macinazione criogenica Processo PFU-C: analisi di inventario Anche nel caso di co-combustione in cementificio è stato considerata una fase di preparazione del combustibile, mediante triturazione meccanica (tabella 1). Per questo processo si è tenuto conto del contributo del trasporto del materiale così ottenuto, entro una distanza considerata variabile di km, dall impianto di triturazione al processo di co-combustione in cementificio. Il bilancio relativo al trasporto è stato considerato solo per questa linea di trattamento, ipotizzando, per tutti gli altri processi analizzati una sinergia tra pretrattamento di triturazione meccanica e fasi successive di trattamento. Considerando una densità dei PFU triturati di circa 0,84 t/m 3, sono state calcolate le emissioni in atmosfera ed il consumo di combustibile (gasolio consumato pari a 6,05 kg/t) riferite all unità di massa di PFU triturato, con riferimento alla metodologia di stima CORINAIR [5]. Per quanto riguarda il processo di co-combustione, si è reso necessario valutare il bilancio riferito a due processi: il sistema di alimentazione previsto appositamente per i PFU ed il processo di co-combustione, rappresentato come bilancio differenziale rispetto al combustibile convenzionale sostituito. Il consumo di energia elettrica è stato valutato sulla base di un ipotesi progettuale di impianto di alimentazione specifico per PFU riferendosi alle potenze specifiche di macchina installate. Le emissioni dovute alla co-combustione, calcolate come quantitativo aggiuntivo per ciascun composto chimico tracciante preso in esame rispetto al caso del combustibile convenzionale, sono state stimate facendo riferimento ai fattori di emissione riportati da CORINAIR [5]. PFU triturati 413 kj Bicarbonato di sodio 120 kg 476 MJ Ceneri 89 kg Scarti ferrosi 220 kg CO E+08 mg HCl 1.76E+04 mg HF 7.07E+02 mg SO E+04 mg PM 1.54E+04 mg NO X 2.88E+05 mg ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 5

6 CO 6.73E+04 mg Cd 3.85E+00 mg Hg 3.85E+00 mg Pb 1.92E+00 mg IPA 3.85E+00 mg Sb+As+Cr+Cu+Co+Mn+Ni+V+Sn 9.61E+00 mg Tabella 5 Ingressi ed uscite per il processo di Termovalorizzazione Rispetto a tali dati si è preso a riferimento ipotesi di variazione delle emissioni, per la quota parte di cocombustione, sulla base di dati riferiti ad impianti reali [10] (tabella 6). Per gli NO x è stato riscontrata una riduzione del fattore di emissione diversificata secondo diverse base dati [10] [14] cosicché si è tenuto di conto di un intervallo di riduzione compreso fra il 15 ed il 30%, per valutare l influenza di questa variabilità sui risultati finali. Questo conduce ad avere due valori di emissioni di NO x evitate (segno negativo, a causa di una riduzione dei carichi emissivi rispetto al processo convenzionale) che saranno considerate nell analisi. Comb. SO 2 NOX NMVOC CH 4 CO CO 2 N 2 O PM Cr Pb g/gj carbone E E-04 PFU % (*) - 54% (*) - 2 (**) % (*) 174% (*) Fattori di emissione aggiuntivi [g/t PFU ] PFU E E-02 (*) fattori di variazione rispetto al dato di combustione a carbone (**) da dati misurati [10] Tabella 6 Bilancio fattori di emissione co-combustione Il processo di co-combustione è stato caratterizzato anche in termini di quantitativi di carbone e minerali di ferro risparmiati, i cui bilanci di massa sono riassunti in tabella 7. PFU Diesel 6.05 kg 30 MJ Carbone kg Minerali ferrosi kg Emissioni Tabella 7 Bilancio di massa per il processo di co-combustione in cementificio Per il completamento dell inventario si è reso necessaria anche la caratterizzazione degli impatti indiretti rispetto a materie prime ed emissioni, relativi a materiali e manufatti in ingresso ai processi analizzati. Ad eccezione dell azoto, per il quale sono stati raccolti dati primari, per tutti gli altri flussi (elettricità, gas naturale, diesel, carbone, etc.) i dati (secondari) sono ottenuti dal database I-LCA [6]. In tal modo è possibile creare un inventario in termini di materie prime ed emissioni per ciascuna linea di trattamento considerata. LCA: IMPACT ASSESSMENT L analisi di impatto (Impact Assessment) [7], partendo dall inventario di massa ed energia di un sistema, traduce questo in termini di effetti ambientali. Tale traduzione deve usare, quando possibile, indicatori numerici per categorie specifiche, dove gli indicatori devono riflettere il carico ambientale od il consumo di risorse di quella categoria. Tali indicatori possono essere ulteriormente pesati ed aggregati per fornire un indicatore sintetico di confronto fra vari processi. Il metodo di calcolo degli indicatori utilizzato in questo studio è Eco-indicator 95 [8]. Le categorie di impatto e gli effetti ambientali considerati sono riportati in tabella 8, a cui è stato aggiunto il consumo di acqua. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 6

7 Categoria Effetti ambientali Unità Protezione dell ambien te Salute umana Consu mo di risorse Effetto Serra 1 kg CO 2 Assottigliamento dello strato di ozono 2 g CFC11 Acidificazione 3 kg SO 2 Eutrofizzazione 4 g PO 4 Metalli pesanti 5 g Pb Cancerogeni 6 g Benzo[a]pyrene Smog invernale 7 kg particolato sospeso Smog estivo 8 g C 2 H 4 Pesticidi 9 g sostanza attiva Consumo di acqua 10 Kg Energia 11 MJ Rifiuti solidi 12 Kg Tabella 8 Effetti ambientali ed unità di misura del metodo Eco-Indicator 95 Dai risultati di effetti ambientali è possibile valutare se l incertezza sulla percentuale di decremento degli NO x nel processo di co-combustione ( g/t PFU ) sia effettivamente influente o meno rispetto al risultato finale. E stato possibile stimare che tutti gli indicatori ambientali considerati non sono influenzati dal fattore di emissione degli NO x fatta da 21 a 43 g/t PFU, eccezione per acidificazione ed eutrofizzazione, che risultano in valore negativo più elevato all aumentare della riduzione di impatto (l effetto evitato è ovviamente maggiore). La differenza di effetto (per acidificazione ed eutrofizzazione ) che si ha al variare del fattore di emissione degli ossidi di azoto in co-combustione è particolarmente significativo, essendo dell ordine del 100%. Relativamente alla distanza del trasporto dei PFU triturati nella linea del processo di co-combustione, gli indicatori che mostrano sensibilità a questa variabile sono effetto serra, acidificazione, eutrofizzazione smog invernale, smog estivo, consumo di acqua e di energia, tutti principalmente a causa dell incremento del consumo di combustibile e degli effetti connessi alle emissioni veicolari. L influenza del trasporto sui valori totali del sistema è piuttosto elevata per l effetto serra, che passa da valori negativi nel caso dei 35 km di percorso (effetti evitati) a valori positivi nel caso dei 100 km (gli effetti evitati non sono sufficienti a controbilanciare l incremento dovuto al trasporto). Inoltre l incremento rappresenta una percentuale considerevole, rispetto al caso di 35 km per l indicatore dello smog estivo (99%) e non trascurabile per l indicatore dell assottigliamento dello strato di ozono troposferico (20%). I risultati per l analisi di impatto sono riassunti in tabella 9, espressi nei termini degli indicatori ambientali di tabella 8 (la numerazione della prima colonna corrisponde a quella della prima colonna di tabella 9, indicando l indicatore ambientale) e per unità funzionale. Questi risultati si riferiscono al caso base del processo di co-combustione con una distanza di trasporto di 100 km ed una riduzione percentuale degli NO x di 15%, rappresentate la situazione di massimo impatto (worst case). I risultati di tabella 9 riportano valori negativi nel caso in cui siano predominati effetti evitati rispetto agli effetti causati dai processi. Nel caso del processo di triturazione, la produzione di scarti ferrosi è valutata con segno negativo, rappresentando il risparmio di materie prime in processi che richiedono ferro come ingresso (effetti ambientali evitati). Anche la produzione di energia elettrica da termovalorizzazione è considerata come effetto evitato in sostituzione dell impatto dovuto alla produzione di energia elettrica in cicli convenzionali secondo il mix di combustibili convenzionali (riferimento al quadro energetico italiano). Dalla tabella 9 risulta subito evidente che, per ciascun effetto ambientale, il valore peggiore corrisponde al processo basato sulla macinazione criogenica dei PFU. Relativamente a effetto serra, assottigliamento dello strato di ozono, cancerogeni, smog invernale, smog estivo, consumo di acqua ed energia, si può evidenziare come peggiori (valori più elevati degli indicatori) i ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 7

8 due processi di recupero di materia, con un bilancio migliore per la termovalorizzazione, principalmente a causa degli effetti evitati della produzione di energia elettrica da fonti fossili convenzionali. Polverizzazione meccanica Macinazione criogenica Termovalorizzazione Co-combustione Effetto Serra Assottigliamento dello strato di ozono Acidificazione Eutrofizzazione ,495 Metalli pesanti Cancerogeni Smog invernale Smog estivo Pesticidi Consumo di acqua 6,087 93,503-4,538-2,585 Energia 4,968 10,641-94,258-24,109 Rifiuti solidi -1, ,129-1,482 Tabella 9 Indicatori degli effetti ambientali espressi nelle unità specifiche di ciascuno per tonnellata di PFU in ingresso a ciascun processo. Anche nel caso degli indicatori acidificazione, eutrofizzazione e metalli pesanti, i processi di recupero di materia portano ad un carico maggiore rispetto ai processi di recupero di energia, ma in questo caso la cocombustione di PFU permette di avere prestazioni ambientali migliori rispetto alla termovalorizzazione (effetti evitati maggiori). Tale effetto è dovuto, nel caso degli indicatori acidificazione ed eutrofizzazione alla forte riduzione nelle emissioni di NO x stimata nel caso di co-combustione di PFU in sostituzione parziale di carbone. Nel caso in cui si consideri una riduzione massima del 30% degli NO x gli indicatori di acidificazione ed eutrofizzazione passano addirittura rispettivamente a 29 kgso 2 /t (da 15 kgso 2 /t) e gpo 4 /t (da gpo 4 /t). Figura 5 Confronto dell eco- indicatore per i quattro processi analizzati Dai risultati di tabella 9, si evidenzia come il processo di macinazione criogenica sia caratterizzato dalle peggiore performance ambientali per tutti i diversi indicatori considerati, mentre non è individuabile un processo che permetta di ottenere, rispetto agli altri tre processi considerati, la minimizzazione di tutti gli indicatori, che quindi sia indicabile come a migliore prestazione ambientale. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 8

9 Al fine di effettuare un confronto rappresentativo della sintesi del quadro completo degli indicatori di pressione ambientale presi a riferimento è stato calcolato un eco-indicatore univoco, stimato assegnando a ciascun singolo indicatore un fattore di normalizzazione rispetto ad un unità di misura comune (eco-punti). I diversi valori in eco-punti ottenuti per i diversi indicatori sono poi sommati tenendo presente di un fattore di peso relativo specifico per ognuno di questi [8]. I fattori di pesatura sono calcolati sulla base di un principio di distanza dall obiettivo, che significa che la gravità di un effetto viene valutata in base alla distanza del suo valore attuale rispetto ad un obiettivo prefissato. In questo studio si fa riferimento alla metodologia di calcolo dell eco-indicatore Eco-indicator 95 [8]. Il calcolo dell eco-indicatore pur rappresentando ovvie difficoltà nella parametrizzazione univoca di effetti molto differenti tra loro può essere di aiuto nella sintesi dei risultati dell analisi. La figura 5 mostra che il punteggio finale (eco-indicatore) per i processi di recupero di materia hanno comunque valori positivi (effetti di pressione ambientale presenti), mentre per i processi di recupero di energia si hanno valori negativi (riduzione di pressioni ambientali). Fra i due processi di recupero di energia, la parziale sostituzione del carbone nel forno del cementificio fornisce una prestazione ambientale migliore, mentre fra i processi di recupero di materia la polverizzazione meccanica permette di ottenere carichi ambientale minore. La migliore prestazione complessiva, stimata mediante l analisi dell eco-indicatore, ottenuta nel caso di cocombustione dipende molto dai fattori di pesatura utilizzati per il calcolo dell eco-indicatore. In questo metodo (Eco-indicator 95), infatti è data o massimo peso relativo all effetto di assottigliamento della fascia di ozono (fattore 100) e peso relativo importante è assegnato anche ad acidificazione (fattore 10) ed eutrofizzazione (fattore 5). La valutazione riportata per la co-combustione di PFU si riferisce al caso di massima distanza di trasporto (100 km) e di minima riduzione nella produzione di NOX (-15% rispetto alla combustione di solo carbone), essendo possibile ottenere performance ulteriormente migliori nel caso di minimizzazione dei trasporti (35 km) e massimizzazione nella riduzione degli ossidi di azoto prodotti (-30%). In questo caso infatti da un valore complessivo di -8 eco-punti il bilancio complessivo risulta rappresentabile in 10 eco-punti. SCENARI A CONFRONTO Le analisi eseguite rispetto ai contributi specifici dei singoli processi sono state considerate in una rappresentazione di scenario di mercato riferito alla produzione e al trattamento dei PFU in Italia. Secondo i dati relativi all anno 1999, la produzione totale di pneumatici usati italiana ammonta a circa tonnellate all anno. Di queste il 3% é riutilizzato, il 4% sottoposto a ricostruzione, il 3% é esportato ed infine il 12% subisce processi di recupero di materia, il 20% è impiegato in processi di recupero di energia mentre un residuale 48% prende ancora la strada della posa in discarica [11]. Facendo un ipotesi di produzione costante di PFU fino 2006, termine ultimo per la posa in discarica di frazioni anche triturate di PFU, appare evidente che, entro tale data, ben t/a di PFU che attualmente sono smaltite in discarica dovranno essere ricollocate fra i diversi processi di trattamento possibili. Dal presente studio è emerso che le possibilità meno impattanti sull ambiente sono quelle di recupero energetico, ma vediamo quali sono le differenze nel caso di scenari intermedi di ricollocazione. Rispetto alla quantità di PFU attualmente smaltiti in discarica, sono state considerate tre diverse ipotesi di scenario: Scenario 1 la quantità di PFU attualmente smaltiti in discarica è ripartito tra trattamenti di recupero di materia e di recupero di energia in maniera proporzionale secondo la ripartizione tra i due processi oggi esistente, secondo i dati del 1999 (12% e 20% rispettivamente). Riguardo ai processi di recupero di materia si ipotizza che il 50% venga sottoposto a triturazione meccanica ed il 50% a macinazione criogenica, mentre il recupero energetico si assume che l intera portata annua sia impiegato in impianti di produzione di cemento in co-combustione con carbone. Scenario 2 - tutto il quantitativo di PFU non smaltibile in discarica viene avviato a recupero termico considerando solo l ipotesi di impiego per cementifici (co-combustione). Scenario 3 - tutto il quantitativo di PFU non smaltibile in discarica viene avviato a recupero termico considerando in questo caso che sia avviato a co-combustione solo una percentuale di ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 9

10 materiale congruente con una potenzialità massima di calcolata sulla base della produzione di cemento in Italia. La parte eccedente rispetto a tale quota è avviata a termovalorizzazione. La potenzialità teorica di impiego di assorbimento di PFU da parte del settore del cemento, come combustibile sostitutivo alternativo ai convenzionali è stato stimato considerando un consumo specifico pari a 120 kg di carbone per tonnellata di cemento prodotto [12] ed ipotizzando una sostituzione massima (come potenza termica equivalente) del 15% del carbone con PFU, in relazione alla produzione nazionale di cemento pari a circa 39 milioni di tonnellate (dati corrispondenti all anno 2000 [13]). In questo modo si è valuta in circa t/a la potenzialità massima di impiego di PFU nel mercato della produzione del cemento, sulla base di una ulteriore ipotesi che solo la metà dei cementifici sia impiegata a co-combustione e che di questi solo un ulteriore 50% faccia uso di PFU ( t/a). Tale ipotesi mira a rappresentare la possibilità di impiego in cementifici anche di altre frazioni quali ad esempio CDR ( Combustibile da Rifiuti). Avendo comunque considerato circa t/a come la quota di PFU già impiegata per recupero di energia (20% del PFU prodotto totale), la potenzialità di trattamento residuo in cementificio risulta essere pari a t/a di PFU. La restante parte, pari a t/a di PFU, viene quindi considerato che possa essere smaltita in impianti di termovalorizzazione. Secondo questo schema, la frazione di PFU attualmente smaltita in discarica viene ripartita a co-combustione in cementifici, per una quota parte pari a circa il 60% e per il restante 40% in processi di termovalorizzazione. Prendendo come riferimento lo scenario 1, è possibile considerare le variazioni percentuali dei valori degli indicatori ambientali ottenuti negli scenari 2 e 3 (dove con il segno negativo si indica un effettiva riduzione degli effetti relativi allo specifico indicatore), come mostrato in figura 6. Entrambi gli scenari 2 e 3 mostrano una forte riduzione percentuale rispetto a quello di riferimento, per la maggior parte degli effetti ambientali, come era lecito aspettarsi. In realtà, però, lo scenario 2 (completa cocombustione) mostra riduzioni percentuali inferiori rispetto allo scenario 3 per diversi indicatori. Il confronto finale tra i 3 diversi scenari basato sul valore di eco-indicatore calcolato (figura 7), risulta in accordo con quanto già evidenziato per l analisi dei singoli processi, essendo lo scenario 2, in cui tutto l esubero dei PFU da discarica viene inviato a co-combustione in cementificio, come quello a minore peso ambientale. Tale conclusione è ancora una volta da ascrivere ai valori assunti come pesi nel calcolo dell eco-indicatore e quindi innanzitutto dipendente dalla metodologia adottata, diretta conseguenza delle priorità ambientali assegnate al modello di calcolo. Figura 6 Variazione percentuale degli indicatori degli effetti ambientali considerati negli scenari 2 e 3 rispetto allo scenario 1. Figura 7 Valore dell Eco-indicatore e sua variazione percentuale negli scenari 2 e 3 rispetto allo scenario 1. CONCLUSIONI Diverse possibilità di trattamento per PFU sono state analizzate e confrontate per mezzo di un approccio del tipo LCA, basandosi su ipotesi di recupero di materia e di recupero di energia. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 10

11 L analisi mostra che la co-combustione dei PFU in cementificio e la termovalorizzazione dei PFU in impianti WtE (Waste to Energy) convenzionali, permettono di ottenere risultati interessanti in termini di effetti evitati, rispetto alle frazioni di combustibili normalmente impiegate nei processi presi a riferimento. Tale effetto è principalmente determinato dal risparmio di combustibili convenzionali diretto e indiretto che si ha in entrambi i casi (risparmio di combustibile per il processo e risparmio di fonti fossili convenzionali per la conversione di energia), stante le riduzioni di impatto che in questo modo è possibile ottenere. Nell ambito delle due ipotesi prese a riferimento come ipotesi dir recupero di energia da PFU il processo di co-combustione di pneumatici in cementifici a parziale sostituzione di carbone fornisce le migliori prestazioni ambientali di riduzione degli impatti per diversi degli indicatori ambientali rappresentati nella metodologia LCA seguita. Tale analisi finale è stata ottenuta mediante l applicazione del modello di stima Eco-Indicator 95 e comunque risulta verificato per la maggior parte degli indicatori singolarmente presi in esame nella metodologia di analisi LCA messa a punto. Di contro il recupero di materia, per mezzo di polverizzazione meccanica o macinazione criogenica, al fine di riutilizzo come materiale di riempimento, mostra risultati peggiori rispetto alle altre alternative, principalmente a causa dell alto consumo di energia necessario per ottenere frazioni a granulometria finale selezionata, per un reale impiego nei cicli produttivi di riferimento. Prendendo a riferimento i risultati ottenuti per i diversi processi base sono state fatte una serie di ipotesi (tre scenari) rispetto alle modificazioni di mercato che si potranno verificare al termine del 2006, quando cioè sarà non piú permessa la posa in discarica anche di PFU triturati, che oggi rappresenta il 48% circa dello smaltimento di ali rifiuti. Il quadro conclusivo di analisi mostra che la scelta della co-combustione di PFU, in processi di produzione di cemento, può apparire strategica in termini di riduzione degli effetti ambientali connessi con tale tecnologia. Tale ipotesi risulta comunque veritiera laddove il costo ambientale del trasporto di materiale verso gli impianti di impiego di PFU non siano superiori alle ipotesi fatte nel presente modello di calcolo (100 km di spostamenti tra centro di conferimento/triturazione e cementificio). Tale considerazione è di notevole importanza dato il notevole peso specifico che il trasporto ha sull intero processo per alcuni indicatori ambientali, mentre dal punto di vista degli impatti complessivi, il trasporto non appare essere un parametro particolarmente sensibile. BIBLIOGRAFIA [1] European Directive 1999/31, Landfill Directive [2] European Directive 2000/53, End of Life Vehicle [3] ISO Environmental management Life cycle assessment - Principles and framework [4] ISO 14041: Environmental management Life cycle assessment Goal and scope definition and life cycle inventory analysis 1998 [5] EMEP - CORINAIR - Emission Inventory Guidebook, European Environment Agency 1999 [6] I-LCA Banca dati italiana a supporto della valutazione del ciclo di vita", ANPA, versione 2 ottobre in Italian [7] ISO/CD 14042: Environmental management Life cycle assessment Life cycle impact assessment 1999 [8] Mark Goedkoop, "The Eco-indicator'95 - Final Report", PRé Consultants, Amersfoort - The Netherlands [9] ISO/DIS 14043: Environmental management Life cycle assessment Life cycle interpretation 1999 [10] S. Belvisi, Analisi del fine vita dei pneumatici mediante Life Cycle Assessment, Tesi di Laurea, Facoltà di Ingegneria Università di Roma La Sapienza, [11] fonte BUZZI - UNICEM [12] CEMBUREAU, Alternative fuels in cement manufacture Technical and environment review, April 1997, Lay out and Printing by WEISSENBRUCH s.a. [13] fonte BLIC Bureau de Liasion des Industries du Caoutchouc de l UE [14] Castle cement, UK internal report ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 11