BOTTIGLIE in PET LIFE CYCLE ANALYSIS

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1 BOTTIGLIE in PET LIFE CYCLE ANALYSIS

2 Obiettivi dello studio oggetto d analisi: BOTTIGLIA DI PLASTICA da 1 lt ampiezza ciclo di vita: DALLE MATERIE PRIME AL RICICLO/RIUSO FINALITÀ: Dai risultati dello studio del ciclo di vita di una bottiglia di PET si possono attuare delle scelte d'intervento nelle varie fasi analizzate con diverse tipologie di obiettivi: creare degli ecoprofili (dalla culla alla tomba) relativamente alle bottiglie in PET; valutare gli impatti ambientali e i carichi energetici ed ambientali associati ad ogni fase produttiva e di vita dell'imballaggio in questione; identificare i carichi energetico-ambientali e valutare i potenziali impatti associati alle diverse fasi dei cicli di vita considerati; individuare possibili priorità ambientali su basi oggettive al fine di concretizzare azioni di miglioramento; fornire informazioni oggettive con cui poter avviare procedimenti di comunicazione ambientale verso i gli utilizzatori finali. Dunque riuscire ad ottenere dei dati oggettivi per tutto il ciclo di vita di una bottiglia in plastica, per esempio, permette di intervenire in quei processi con maggiori consumi energetici e maggior impatto ambientale per cercare di ridurre al minimo le emissioni, i costi o altro. Questo va a vantaggio sia del cliente sia dell'azienda che solo in questo modo può capire fino in fondo dove si concentrano determinati valori e dove, invece, scarseggiano.

3 Curiosità Un mercato in continua espansione, quello delle acque minerali: solo in ITALIA si è registrato un incremento del 313% dal 1980 ad oggi., TRASPORTO, SMALTIMENTO: ognuna delle fasi che accompagna la bottiglia di acqua minerale è caratterizzata da un forte impatto sulla qualità ambientale. Solo un terzo circa delle bottiglie di plastica utilizzate sono state raccolte in maniera differenziata e destinate al riciclaggio. In particolare la DI PET è salita da 7,8 milioni di tonnellate nel 2001 a 12,3 milioni di tonnellate nel Il PET viene utilizzato principalmente per costruire contenitori per bevande (66%) e per cibi (8%). Il brevetto delle bottiglie in PET risale al 1973 e appartiene al chimico Nathaniel Wyeth. Per PRODURRE UNA BOTTIGLIA DI PET da 1,5 litri si usano 35 g di plastica, pari a 100 cm³ di petrolio, e circa 36 litri di acqua, producendo 80 grammi di CO2. Bisogna poi aggiungere i consumi per il trasporto dell'acqua dagli stabilimenti ai supermercati. Il TRASPORTO DI UNA BOTTIGLIA DI PET richiede un consumo di circa 20 cm³ di petrolio e genera l'emissione di 48 grammi di CO2. IN UN ANNO OGNI ITALIANO CONSUMA quindi 270 litri di acqua minerale, equivalenti a 180 bottiglie da 1,5 litri: l'impatto ambientale è pari a 22 litri di petrolio, 108 litri d'acqua e 23 kg di CO2. La produzione di plastica prevede un consumo di risorse energetiche che, al momento attuale derivano quasi completamente da fonti non rinnovabili e, attraverso il loro utilizzo, vengono prodotti i gas serra (GHG). Nonostante ciò, si consumerebbero molte più risorse energetiche e ci sarebbero molte più emissioni di gas serra se le materie plastiche venissero sostituite da materiali alternativi. Tale affermazione venne fatta in uno studio svolto da GUA/Denkstatt nel 2004/2005 [Pilz et al., 2005].

4 BOTTIGLIA PET PET Curiosità ,8 milioni di tonnellate 37 milioni di tonnellate 35 gr PLASTICA = 100 cm3 PETROLIO 36 litri di acqua 80 gr di CO2

5 Tipologie a confronto

6 Componenti unità funzionale HDPE produzione fabbisogno energetico (Gj/t) potere calorifico (Gj/t) emissioni CO2 (kg/t) 21,6 43, PET produzione fabbisogno energetico (Gj/t) potere calorifico (Gj/t) emissioni CO2 (kg/t) Bottiglia in PET (1 l litro) Bottiglia in polietilentereftalato (PET) Tappo in polietilene ad alta densità (HDPE) 18,4 g 1,9 g PESO TOTALE 20,3 g PET composizione 33,4 26, Zn Fe Ca 0,003 % 0,00998 % 0,02994 %

7 Fasi ciclo di vita MATERIE PRIME RICICLO CONSUMO input output sistemi FINE VITA DISCARICA RECUPERO ENERGIA

8 Procedura LCA INPUT SISTEMA OUTPUT ACQUISIZIONE MATERIE PRIME MATERIE PRIME RISORSE IDRICHE RISORSE ENERGETICHE COMBUSTIBILI semilavorati (preforma, tappo) prodotto finale CONSUMO TRASPORTI FINE VITA riuso riciclo discarica termovalorizzatore EMISSIONI IDRICHE EMISSIONI ATMOSFERICHE RIFIUTI SOLIDI CO-PRODOTTI

9 Confini sistema e flussi ACQUISIZIONE MATERIE PRIME TRASPORTI ENERGIA UTILIZZO SMALTIMENTO DISCARICA RICICLO / RIUSO passaggi fasi output input

10 Sistemi principali e sottosistemi ACQUISIZIONE MATERIE PRIME CONSUMO TRASPORTI FINE VITA discarica preforma riuso tappo riciclo bottiglia termovalorizzatore in questa fase verranno analizzati i trasporti delle materie prime mediante gomma dalla aziende fornitrici all azienda di produzione. in questa fase verrà preso in considerazione un utente avente abitudini di consumo standard. Verranno analizzate le emissioni risultanti dagli spostamenti che esso compie dal punto vendita alla propria abitazione nell arco temporale di un anno.

11 Sistema produzione granuli PET emissioni in acqua emissioni in aria materiali ESTRAZIONE PETROLIO RAFFINAZIONE CRACKING acqua DMT REFORMING CATALITICO etilene PTA xileni energia GLICOLE ETILENICO POLIMERIZZAZIONE POST POLIMERIZZAZIONE rifiuti solidi GRANULI PET

12 Sistema produzione PREFORMA DALLA MATERIA PRIMA ALLA DELLA PREFORMA emissioni in acqua emissioni in aria materiali ESTRAZIONE MATERIE PRIME acqua MATERIALI DI BASE PREFORMA trasporto al confezionamento TRASPORTO MATERIE PRIME TRASPORTI energia MATERIALI AUSILIARI rifiuti solidi

13 Sistema produzione PREFORMA LEGENDA INPUT DALLA MATERIA PRIMA ALLA DELLA PREFORMA FASI GAS PER ANALISI ELETTRICITA ARIA COMPRESSA OUTPUT COLORANTI OLII E SOLVENTI REAGENTI CHIMICI ACQUA E GLICOLE CONSEGNA POLIMERO ELETTRICITA ACQUA ARIA STOCCAGGIO ESSICCATORE FILTRI SCARTI PET SCATOLONI E ALTRO MATERIALE DA IMBALLAGGIO STAMPAGGIO E CONTROLLO DI PROCESSO SCARTI PET OLII E SOLVENTI ESAUSTI CONTENITORI METALLICI EMISSIONI IN ATMOSFERA IMBALLAGGIO STOCCAGGIO PREFORME IN MAGAZZINO CON CARRELLO ELEVATORE RIFIUTI IN CARTONE RIFIUTI DA IMBALLAGGIO BATTERIE ESAUSTE SVERSAMENTI TRASPORTO PREFORME SVERSAMENTI EMISSIONI

14 Input e Output sistema produzione PREFORMA INPUT FONTE DATI: Università degli Studi di Padova Dipartimento di Processi Chimici dell Ingegneria Centro Studi Qualità Ambiente OUTPUT

15 Input e Output sistema produzione PREFORMA INPUT PET 35,61 gr COLORANTI 0,011 gr SCATOLE IN CARTONE 1,38 gr PALLETS 1,86 gr SACCHI PE 0,07 gr OLI 0,004 gr SOLVENTI 0,001 gr GASOLIO 0,001 MJ ELETTRICITA 0,114 MJ OUTPUT DI UNA PREFORMA RIFIUTI PET 0,43 gr IMBALLAGGI 0,33 gr SACCHI PE 0,02 gr PROPANO 0,067 mg POLVERE 0,01 mg OLIO 0,004 gr ROTTAMI FERROSI 0,015 gr

16 Sistema produzione TAPPO DALLA MATERIA PRIMA ALLA DEL TAPPO emissioni in acqua emissioni in aria materiali HDPE acqua COLORANTE MATERIALI AUSILIARI TAPPO energia MATERIALI PER IMBALLO rifiuti solidi FONTE DATI: Università degli Studi di Padova Dipartimento di Processi Chimici dell Ingegneria Centro Studi Qualità Ambiente TAPPO

17 Input e Output sistema produzione TAPPO INPUT OUTPUT

18 Sistema produzione BOTTIGLIA DALLA PREFORMA ALLA BOTTIGLIA LE PREFORME IN PET in ingresso nello stabilimento VENGONO INVIATE AD UNA MACCHINA DI STIROSOFFIAGGIO. La fase finale del processo di produzione delle bottiglie è costituita infatti dallo stiro della preforma mediante soffiaggio per ottenere un contenitore avente le desiderate PROPRIETÀ MECCANICHE E DI BARRIERA che sono importanti per il suo uso finale, come: resistenza meccanica resistenza all urto resistenza alla deformazione bassa permeabilità LE FASI FONDAMENTALI DEL PROCESSO DI STIRO SOFFIAGGIO SONO: RISCALDAMENTO PREFORMA AMORFE PORTATE A C PRESOFFIAGGIO CON ARIA FREDDA A 20 BAR STIRO-SOFFIAGGIO A BAR PER LA FINITURA DELLA PREFORMA NELLO STAMPO DELLA BOTTIGLIA Il riscaldamento della preforma è ottenuto mediante appositi forni muniti di riscaldatori elettrici a lampade IR orizzontali, davanti a cui passano a velocità costante le preforme, in posizione verticale e ruotando attorno al proprio asse. La preforma calda viene inserita nello stampo di soffiaggio. Un asta metallica calibrata entra nella preforma e ne effettua lo stiro in direzione assiale.in seguito viene immessa nella preforma l aria di presoffiaggio, che inizia il gonfiaggio della preforma in senso radiale e fa aderire la bottiglia formata alle pareti raffreddate dello stampo dove il materiale congela sotto pressione. La preforma poi viene rifinita in maniera definitiva facendo aderire al meglio il PET sullo stampo nei minimi particolari mediante getti d aria a pressione maggiore.

19 Sistema produzione BOTTIGLIA DALLA PREFORMA ALLA BOTTIGLIA emissioni in acqua emissioni in aria ENERGIA ELETTRICA TAPPO materiali acqua energia MACCHINA STIROSOFFIAGGIO TRASPORTO SU NASTRO RIEMPIMENTO ETICHETTA ETICHETTATRICE PALLETTIZZATORE FORNO TERMORETRAIBILE ARIA COMPRESSA rifiuti solidi BOTTIGLIA PET RIEMPITA

20 Input sistema produzione BOTTIGLIA MACCHINA stirosoffiaggio compressore trasporto riempimento e confezionamento etichettatrice pallettizzatore forno elettrico Totale (Mj/giorno) Ore di Energia Potenza assorbita funzionamento assorbita (kwh) (kw) , ,711 INPUT FONTE DATI: Università degli Studi di Padova Dipartimento di Processi Chimici dell Ingegneria Centro Studi Qualità Ambiente

21 Input e Output sistema produzione BOTTIGLIA DI UNA BOTTIGLIA 1,2 kg petrolio 1 Kg di PET 7 lt di H20 27 bottiglie da 1 lt 4 gr petrolio 0,25 lt di H ton petrolio 1,6 miliardi di litri di H20 bottiglia di PET ANNUA 6,5 MILIARDI DI BOTTIGLIE 2,2 kg CO2 8 gr CO ton CO2

22 Sistema TRASPORTI tragitti ritorno tragitti andata tragittianalizzati MATERIE PRIME SEMILAVORATI PREFORMA TAPPO HDPE PRODOTTO STOCCAGGIO VENDITA CONSUMO DISMISSIONE RIUSO/RICICLO TERMOVALORIZZATORE

23 Input e Output sistema TRASPORTI gr di CO2 = 32,5 Kg CO2 ANALISI DELLE TRATTE PRESE IN CONSIDERAZIONE OPERATORE CONSUMATORE OPERATORI SITRIBUZIONE Di seguito veranno analizzati gli spostamenti via gomma, considerato come sistema trasporto, per quanto riguarda gli operatori della distribuzione e per quanto riguarda l utente, cioè un consumatore medio. TIR 100 KM al gg KM 2 KM al litro da azienda a centro logistico 1 gg a settimana per 1 anno TIR di 30 ton. a pieno carico TIR di 30 ton. a pieno carico TIR 200 KM al gg KM 2 KM al litro 4800 litri da centro logistico a GDO 1 gg a settimana per 1 anno TIR di 30 ton. a pieno carico TIR di 30 ton. a pieno carico 10 KM al gg. 960 KM 14 KM al litro 69 litri da GDO a casa 2 gg a settimana per 1 anno autovettura 1400 cc KM 3 KM al litro 5000 litri da casa alla discarica in 1 anno camion nettezza urbana camion nettezza urbana 2400 litri autovettura 1400 cc gr di CO2 camion nettezza urbana 6360 gr di CO2 TIR di 30 ton. a pieno carico gr di CO2 TIR di 30 ton. a pieno carico 183 gr di CO2 autovettura 1400 cc

24 Sistema FINE VITA DALLA CONSUMATORE ALLA DISCARICA RACCOLTA E TRASPORTO DEI RIFIUTI COSTRUZIONE DELLA DISCARICA TRATTAMENTO DEL PERCOLATO percolato SMALTIMENTO IN DISCARICA GESTIONE DELLA DISCARICA RECUPERO AMBIENTALE biogas biogas percolato RECUPERO ENERGETICO

25 Sistema FINE VITA DALLA CONSUMATORE ALLA DISCARICA emissioni in acqua emissioni in aria RICICLO MECCANICO 19.5% materiali ENERGIA ELETTRICA BIOGAS acqua energia BOTTIGLIA PET USATA DISCARICA 61,6% TERMOVALORIZZAZIONE 18.9% RACCOLTA E SELEZIONE rifiuti solidi FIBRE TESSILI 55% PET AMORFO 45% ELETTRICITA

26 Sistema FINE VITA DALLA CONSUMATORE ALLA DISCARICA I principali impatti ambientali della raccolta dei rifiuti derivano dai MEZZI DI RACCOLTA e dalla DEI CONTENITORI come sacchetti e cassonetti. Gli impianti di selezione sono costituiti da una sezione di trattamento meccanico, finalizzata a separare differenti flussi. Questi impianti possono essere connessi e integrati con impianti di trattamento biologico o termico e con impianti di discarica. Si possono distinguere diversi LIVELLI DI SELEZIONE: - la selezione di MATERIALI RACCOLTI SEPARATAMENTE, come carta/cartone, vetro, metalli ecc. Relativamente alla raccolta di bottiglie, flaconi ed altri imballaggi plastici domestici, questi vengono separati meccanicamente o manualmente dagli altri materiali tipo vetro, carta o altri polimeri. Successivamente vengono divisi per tipologie di plastiche e trasportati separatamente ai riciclatori. - la selezione di MULTIMATERIALE LEGGERO, un misto di imballaggi in plastica, vetro, acciaio e alluminio che avviene in impianti più sofisticati con consumi energetici più elevati - la selezione per la DI COMBUSTIBILE da rifiuti (CdR) che consiste nella separazione dei RSU misti in una frazione secca da inviare alla produzione di CdR, in una frazione umida da inviare al trattamento biologico e negli scarti da smaltire direttamente in discarica o in inceneritore. Spesso viene effettuata anche una deferrizzazione per recuperare il ferro presente nei RSU. I principali impatti ambientali dei processi di selezione derivano dal consumo di energia elettrica per i macchinari (5 30 kwh / t) e dallo smaltimento degli scarti di selezione. Nel nostro caso la raccolta della plastica come materiale raccolto separatamente, ha un rendimento dell 80%.

27 Sistema FINE VITA - riciclo emissioni in aria emissioni in acqua materiali FIBRE POLIESTERE acqua RILAVORAZIONE DEL PET DI PET AMORFO energia rifiuti solidi

28 Sistema FINE VITA - discarica Il processo di smaltimento di materiali non biodegradabili in discarica non provoca emissioni in aria. Inoltre le materie plastiche non provocano emissioni in acqua, almeno per decine di anni. Il RICICLO MECCANICO, rappresenta una delle possibile vie di valorizzazione dei polimeri termoplastici. Il ricorso al riciclo meccanico come possibile via di valorizzazione implica che il materiale da trattare risponda a minimi requisiti di lavorabilità. Il riciclo meccanico consiste fondamentalmente nella rilavorazione meccanica della plastica dismessa come rifiuto che diventa materia prima-seconda per la produzione di nuovi manufatti. A partire dal processo di selezione sono perseguibili due differenti percorsi di riciclo meccanico: riciclo eterogeneo dei polimeri non differenziati: il PET viene mescolato in piccola misura ad un mix di PE (alta e bassa densità) e PP, ovvero a quei polimeri utilizzati nella produzione di contenitori per liquidi. riciclo omogeneo in seguito alla separazione dei singoli polimeri: successivamente alla fase di raccolta, e separazione da altri materiali, la plastica viene accuratamente selezionata per tipologia di polimero. Il RICICLO CHIMICO, invece, è rappresentato da una serie di processi chimici che decompongono il polimero nei monomeri d'origine. Il PET polietilentereftalato, può essere efficacemente depolimerizzato. GESTIONE RIFIUTI PET GESTIONE RIFIUTI PET INCENERITORE 18,9% DISCARICA 61,6% RICICLAGGIO 19,5 % INCENERITORE 5% DISCARICA 5% RICICLAGGIO 70% RIUSO per altri prodotti 20% Banca Dati italiana a supporto della valutazione del ciclo di vita, implementata da ANPA 2001 Fonte:Buwal 250 in SimaPro (PRé Consultants et al., 2009) 2009

29 Sistema FINE VITA - termovalorizzatore TERMOVALORIZZATORE: Dalla combustione dei rifiuti alla fine restano - come residui - scorie che rappresentano il 10-12% in volume ed il 15-20% in peso dei rifiuti stessi e ceneri pari al 5%. Le scorie vengono avviate in discarica oppure (se opportunamente inertizzate) utilizzate in alcuni Paesi come materiale per fondi stradali ed altri usi civili. La combustione di PET richiede 33,4 MJ/Kg emissioni in aria emissioni in acqua materiali ENERGIA ELETTRICA acqua INCENERIMENTO DEL PET DISCARICA SCORIE INCENERIMENTO energia rifiuti solidi

30 IMPATTO ECOLOGICO bottiglia PET La fase di Produzione contribuisce per un 86% al potenziale IMPATTO ECOLOGICO mentre il 19,55% è da imputare alla fase di Confezionamento del prodotto e la Distribuzione da un contributo decisamente trascurabile (0,15%). Nella produzione della bottiglia in PET, il 58% DEL TOTALE DI CO2 gassosa emessa, la sostanza cui è attribuita la quasi totale responsabilità del potenziale di impatto complessivo, proviene dall utilizzo di combustibili: - 30% da energia termoelettrica, - 34% da petrolio - 36% da gas naturale e altri. Il 41% proviene dalla produzione di questi combustibili e principalmente dalla produzione di energia termoelettrica per l 83% e a seguire dalla produzione di metano per il 17%. SOLAMENTE L 1,2% PROVIENE DA PROCESSI DI LAVORAZIONE CIOÈ L EMISSIONE DIRETTA E DA OPERAZIONI DI TRASPORTO. IL PROCESSO DI DELLA PREFORMA IN PET (granuli di PET) HA IL 97%, mentre il trasporto della stessa al confezionamento per il 2% circa. EMISSIONE DI CO2 NELLA FASE DI il 58% delle emissioni é CO2 produzione PREFORMA 97% trasporto/ confezionamento 3% LA CO2 E LA MAGGIOR RESPONSABILE DELL EFFETTO SERRA

31 IMPATTO ECOLOGICO bottiglia PET CONFEZIONAMENTO Per la fase di confezionamento: - DEL TAPPO IN HDPE PER IL 90%, - LA DELL ETICHETTA PER L 8%, - IL 2% PER L UTILIZZO DI ENERGIA ELETTRICA NELLE MACCHINE CONFEZIONATRICI tappo HDPE 90% CONFEZIONAMENTO etichetta 8% macchine confezionatrici 2%

32 IMPATTO ECOLOGICO bottiglia PET FINE VITA Per la fase di fine vita: -TERMOVALORIZZAZIONE PER 63,7% : ENERGIA ELETTRICA - RICICLAGGIO DEL PET PER 36,3% termovalorizzazione 63,7% FINE VITA riciclaggio PET 36,3% CONCLUSIONI L elemento principale delle emissioni totali nel life cycle di una bottiglia di PET è l anidride carbonica CO2. Le fasi che più incidono su queste emissioni sono in ordine decrescente: - UTILIZZO DEL COMBUSTIBILE - E TRASPORTO DEL COMBUSTIBILE - PROCESSI DI LAVORAZIONE - TRASPORTI

33 IMPATTO ECOLOGICO bottiglia PET Il restante 40% delle emissioni date dalla produzione di una bottiglia di PET sono: - SOx OSSIDO DI ZOLFO - NOx MONOSSIDO D AZOTO - IDROCARBURI OSSIDO DI ZOLFO La caratterizzazione delle emissioni di SOx nel ciclo di vita del PET è: - 56,6% dalla produzione e trasporto di combustibili - 41,8% dall utilizzo di combustibili - 0,5 % emissioni dirette da processi vari - 1% da operazioni di trasporto E TRASPORTO COMBUSTIBILI 55% energia elettrica per lo stabilimento di produzione della preforma - 50% dalla fase Produzione 45% produzione dei granuli in PET 89% energia elettrica - 50% dalla fase Confezionamento UTILIZZO DI COMBUSTIBILI - 96,4% dalla fase Produzione - 3,6% dalla fase di confezionamento 11% produzione del tappo in HDPE

34 IMPATTO ECOLOGICO bottiglia PET IDROCARBURI - 52% delle emissioni in aria di idrocarburi è data dal processo di lavorazione - 40,5% dalla produzione di combustibili - 5% dall utilizzo di combustibili - 2,5% dai trasporti Questo diagramma a colonna mette a confronto ENERGIA, CONSUMI IDRICI e RIFIUTI SOLIDI nelle varie fasi del life cycle della produzione di una bottiglia in PET

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