ANALISI DEL CICLO DI VITA (LCA) DI STOVIGLIE PER USI ALIMENTARI

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1 Università degli Studi di Trento Dipartimento di Ingegneria Industriale ANALISI DEL CICLO DI VITA (LCA) DI STOVIGLIE PER USI ALIMENTARI Relazione riassuntiva risultati del progetto

2 OBIETTIVI DEL LAVORO Valutazione dell impatto ambientale associato al ciclo di vita di stoviglie (piatti, bicchieri) monouso (in materiale plastico tradizionale, biodegradabile e/o compostabile) e di stoviglie riutilizzabili in porcellana e/o vetro Stoviglie monouso in materiale plastico tradizionale (PP, PS) Stoviglie monouso in materiale biodegradabile/compostabile (PLA, polpa di cellulosa, cartoncino laminato) Stoviglie riutilizzabili in materiale ceramico (porcellana/vetro) Effetto della tipologia di stoviglia (bicchiere/piatto) Effetto del materiale Effetto dello scenario di smaltimento (attuale/futuro) 3

3 IL LIFE CYCLE ASSESSMENT L analisi del ciclo di vita (LCA) Il Life Cycle Assessment rappresenta uno degli strumenti fondamentali per l attuazione di una Politica Integrata dei Prodotti Metodo oggettivo di valutazione e quantificazione dei carichi energetici ed ambientali e degli impatti potenziali associati ad un prodotto/processo/attività lungo l intero ciclo di vita, dall acquisizione delle materie prime al fine vita ( dalla Culla alla Tomba ) In forte espansione a livello nazionale ed internazionale La metodologia LCA è regolamentata dalle norme ISO della serie 14040: Definizione dell obiettivo e del campo di applicazione dell analisi (ISO 14041) Compilazione di un inventario degli input e degli output di un determinato sistema (ISO 14041) Valutazione del potenziale impatto ambientale correlato a tali input ed output (ISO 14042) Interpretazione dei risultati (ISO 14043) Potenziali applicazioni Sviluppo e miglioramento di prodotti/processi Marketing ambientale Pianificazione strategica Attuazione di una politica pubblica 4

4 METODOLOGIE DI ANALISI Il programma Sima Pro 7.3 Il software per LCA più diffuso al mondo, utilizzato da industrie, istituti di ricerca e consulenti Diffuso in più di 80 paesi Modellazione semplice ed intuitiva Numerosi databases ed metodi di valutazione dell impatto Valutazione dei punti critici del ciclo di vita tramite albero di processo Analisi di scenari di trattamento dei rifiuti e di riciclo complessi Analisi di incertezza tramite metodo Monte Carlo 5

5 METODOLOGIE DI ANALISI Eco Invent database (versione 2.2) Database leader mondiale con dati coerenti, trasparenti ed aggiornati per il Life Cycle Inventory (LCI) Più di 4000 LCI datasets in diverse aree: agriculture, energy supply, transport, biomaterials, chemicals, construction materials, packaging materials, basic and precious metals, metals processing, ICT and electronics, waste treatment LCI datasets basati su dati industriali e compilati da istituti di ricerca e consulenti LCA riconosciuti internazionalmente Metodo di valutazione dell impatto: Eco Indicator 99 H/A Il metodo Eco-indicator 99 rappresenta lo stato dell arte della metodologia LCA H (Hierarchist): inclusione e valutazione delle categorie di impatto comunemente accettate in ambito scientifico 6

6 CATEGORIE DI IMPATTO AMBIENTALE Produzione di sostanze cancerogene (Carcinogens) Emissione di sostanze organiche tossiche per l apparato respiratorio (Resp. Organics) Emissione di sostanze inorganiche tossiche per l apparato respiratorio (Resp. Inorganics) Produzione di sostanze responsabili dell alterazione climatica (Climate Change) Emissione di radiazioni (Radiation) Produzione di sostanze nocive per lo strato di ozono (Ozone Layer) Emissione di sostanze tossiche per l ecosistema (Ecotoxicity) Emissione di sostanze che provocano acidificazione/eutrofizzazione (Acidification/ Euthropication) Sfruttamento del suolo (Land Use) Consumo delle risorse minerali (Minerals) Consumo di risorse fossili (Fossil Fuels) Ogni categoria contribuisce all impatto ambientale complessivo con gravità diversa 7

7 VALUTAZIONE IMPATTO AMBIENTALE 11 Categorie di impatto ambientale Fase di normalizzazione L impatto di ogni categoria viene confrontato con il potenziale inquinante di 1 anno di attività di un cittadino medio europeo Fase di pesatura Il carico inquinante associato ad ogni categoria viene pesato a seconda della «gravità» ambientale della categoria Punteggio singolo Somma degli impatti pesati associati ad ogni categoria di impatto Confronto del potenziale inquinante di processi e materiali 8

8 ANALISI LCA SU PIATTI 9

9 METODOLOGIE DI ANALISI Costruzione del ciclo di vita - piatti Materiali: piatto piano monouso in plastica tradizionale (PP, PS) (15 gr) piatto piano in PLA (16 gr) piatto piano in polpa di cellulosa (18 gr) piatto riutilizzabile in porcellana (470 gr) Processo di produzione: termoformatura per le materie plastiche (indipendente dal tipo di materiale) cottura in forno (porcellana) fusione e formatura (vetro) pressatura ed essicazione (carta) Trasporto verso punto di utilizzo: track 15 t per 400 km Lavaggio (per porcellana): con lavastoviglie (uso mensa) Trasporto verso luogo di smaltimento/riciclaggio: track 15 t per 150 km 10

10 METODOLOGIE DI ANALISI Costruzione del ciclo di vita Scenario «Negativo» (100% discarica) A) Stoviglie monouso in plastica tradizionale : 100 % discarica B) Stoviglie compostabili (PLA, polpa di cellulosa) : 100 % discarica C) Stoviglie tradizionali (porcellana) : 100 % discarica Scenario «Obiettivo-ZeroLandfill» A) Stoviglie monouso in plastica tradizionale : 50 % riciclo, 50 % termovalorizzazione B) Stoviglie compostabili (PLA, polpa di cellulosa) : 50 % termovalorizzazione, 50 % compostaggio C) Stoviglie tradizionali (porcellana) : 100 % discarica Possibilità di considerare scenari futuri, con maggiori percentuali di materiale riciclato, termovalorizzato e/o compostato 11

11 METODOLOGIE DI ANALISI Costruzione del ciclo di vita - ipotesi Produzione di un piatto in polpa di cellulosa Materiale di partenza: polpa di cellulosa Per il processo di produzione sono richiesti 4.5 kwh/kg di energia elettrica, prodotti secondo l efficienza energetica del parco elettrico nazionale. L acqua utilizzata per il processo si considera completamente recuperata Ipotesi di lavaggio di 1 piatto in lavastoviglie (uso mensa scolastica/aziendale) 0.25 litri di acqua kwh di energia (elettrica, secondo il mix energetico nazionale e senza integrazione fonti rinnovabili) 2 gr di detersivo Numero di utilizzi stimato: circa

12 METODOLOGIE DI ANALISI Costruzione del ciclo di vita - ipotesi Ipotesi di riciclo (materie plastiche tradizionali) E previsto un recupero di materia inteso come mancata produzione di materiale vergine. La spesa energetica (elettrica, secondo il mix energetico nazionale e non derivante da fonti rinnovabili) per il processo di riciclo è di 0,6 kwh/kg di materiale riciclato. Incenerimento (termovalorizzazione) E previsto un recupero di energia (termica ed elettrica). Sono comprese nell analisi le emissioni ed il consumo di risorse per il trattamento termico dei rifiuti. Per processare 1 t di rifiuti solidi urbani con un potere calorifico inferiore di circa 10 GJ/t, sono necessari 0,06 GJ/t di energia elettrica, calore e combustibile per un contenuto energetico pari a 0,22 GJ/t. Si ottengono 1,09 GJ/t di energia elettrica e 3,16 GJ/ t di calore. Si tiene conto di una perdita di distribuzione dell energia elettrica pari al 7% (media EU-27). 13

13 METODOLOGIE DI ANALISI Costruzione del ciclo di vita - ipotesi Ipotesi di compostaggio Eco Invent Database : no recupero di materia x mancate emissioni Effetto positivo dovuto al mancato smaltimento Allo stato attuale delle tecnologie è tecnicamente impossibile ed economicamente sconveniente ottenere un recupero di materia e/o di energia dal processo di compostaggio. 14

14 ANALISI LCA SU PIATTI SCENARIO «NEGATIVO» 100% DISCARICA LCA piatto monouso in plastica tradizionale LCA piatto PLA LCA piatto polpa cellulosa LCA piatto porcellana (influenza numero utilizzi) Confronto tra le diverse soluzioni 15

15 ANALISI PIATTO PLASTICA TRADIZIONALE Costruzione albero ciclo di vita Valutazione dei flussi di materia ed energia associati al ciclo di vita del materiale Produzione piatto Trasporto Smaltimento 16

16 ANALISI PIATTO PLASTICA TRADIZIONALE Costruzione albero ciclo di vita Valutazione dei flussi di materia ed energia associati al ciclo di vita del materiale 11 Categorie di impatto ambientale Fase di normalizzazione Fase di pesatura Punteggio singolo (potenziale inquinante) 17

17 ANALISI PIATTO PLASTICA TRADIZIONALE Aggregazione a Punteggio Singolo La fase di produzione è la fase preponderante dal punto di vista ambientale La somma dei punteggi fornisce l impatto ambientale complessivo (7.97 mpt) 18

18 ANALISI PIATTO PLA Costruzione albero ciclo di vita Anche per il PLA l impatto ambientale è principalmente dovuto alla fase di produzione del materiale (produzione dei granuli) 19

19 ANALISI PIATTO PLA Punteggio singolo Per il PLA l impatto ambientale è principalmente dovuto alla fase di produzione del materiale (consumo di risorse fossili ed utilizzo del territorio) 20

20 ANALISI PIATTO POLPA CELLULOSA Costruzione albero ciclo di vita Anche per la polpa di cellulosa l impatto ambientale è principalmente dovuto alla fase di produzione del materiale (processo energivoro) 21

21 ANALISI PIATTO POLPA DI CELLULOSA Punteggio singolo Anche per la polpa di cellulosa l impatto ambientale è principalmente dovuto alla fase di produzione del materiale Processo energivoro Consumo di risorse fossili 22

22 ANALISI PIATTO DI PORCELLANA Costruzione albero ciclo di vita (N = 1 utilizzo) Costruzione albero ciclo di vita (N = 200 utilizzi) La fase di produzione è preponderante Costruzione albero ciclo di vita (N = 2000 utilizzi) La fase di lavaggio è preponderante 23

23 ANALISI PIATTO DI PORCELLANA Confronto relativo al numero di utilizzi Punteggio singolo L impatto ambientale associato ai piatti in porcellana dopo 2000 utilizzi è «solamente» 16 volte superiore a quello degli stessi piatti dopo 1 utilizzo 24

24 CONFRONTO GENERALE Confronto per N = 1000 utilizzi Il vantaggio ambientale associato ai piatti in porcellana aumenta con il numero di utilizzi 25

25 ANALISI LCA SU PIATTI SCENARIO «OBIETTIVO- ZEROLANDFILL» LCA piatto monouso in plastica tradizionale LCA piatto PLA LCA piatto polpa cellulosa LCA piatto porcellana (influenza numero utilizzi) Confronto tra le diverse soluzioni 26

26 ANALISI PIATTO MONOUSO PLASTICA TRADIZIONALE Costruzione albero ciclo di vita Valutazione dei flussi di materia ed energia associati al ciclo di vita del materiale Riciclo Incenerimento L effetto positivo del riciclo è più importante dell effetto dell incenerimento 27

27 ANALISI PIATTO MONOUSO PLASTICA TRADIZIONALE Fase di pesatura L effetto positivo del riciclo e dell incenerimento fornisce un contributo positivo per il consumo di riscorse fossili e sull emissione di sostanze inorganiche nocive all apparato respiratorio. 28

28 ANALISI PIATTO MONOUSO PLASTICA TRADIZIONALE Confronto scenari Punteggio singolo L impatto ambientale risulta notevolmente diminuito (- 45 %) 29

29 ANALISI PIATTO PLA Costruzione albero ciclo di vita Valutazione dei flussi di materia ed energia associati al ciclo di vita del materiale Incenerimento L effetto positivo dell incenerimento è limitato 30

30 ANALISI PIATTO PLA Fase di pesatura L effetto positivo del riciclo e dell incenerimento fornisce un contributo limitato per il consumo di riscorse fossili e sull emissione di sostanze inorganiche nocive all apparato respiratorio 31

31 ANALISI PIATTO PLA Confronto scenari Punteggio singolo L effetto positivo del nuovo scenario è limitato (- 9 %) 32

32 ANALISI PIATTO POLPA CELLULOSA Costruzione albero ciclo di vita Valutazione dei flussi di materia ed energia associati al ciclo di vita del materiale Incenerimento L effetto positivo dell incenerimento è limitato 33

33 ANALISI PIATTO POLPA CELLULOSA Fase di pesatura L effetto positivo dell incenerimento fornisce un contributo molto limitato su alcune categorie di impatto 34

34 ANALISI PIATTO POLPA CELLULOSA Confronto scenari Punteggio singolo L effetto positivo del nuovo scenario è limitato (- 9 %) 35

35 CONFRONTO GENERALE Punteggio singolo (N = 1000 utilizzi) L impatto ambientale associato ai piatti in materiale plastico tradizionale è inferiore a quello dei piatti in PLA ed in polpa di cellulosa 36

36 ANALISI LCA SU BICCHIERI 37

37 METODOLOGIE DI ANALISI Costruzione del ciclo di vita - bicchieri Materiali: bicchiere 250 ml in plastica tradizionale (PP, PS) (6 gr) bicchiere 250 ml in PLA (6 gr) bicchiere 250 ml in cartoncino laminato PE (5 wt%) (6 gr) bicchiere 200 ml in vetro (190 gr) Processo di produzione: termoformatura per le materie plastiche (PP, PS, PLA) (indipendente dal tipo di materiale) fusione e formatura (vetro) pressatura, essicazione e laminazione (cartoncino laminato) Trasporto verso punto di utilizzo: track 15 t per 400 km Lavaggio (per vetro): con lavastoviglie (uso mensa) Trasporto verso luogo di smaltimento/riciclaggio: track 15 t per 150 km 38

38 METODOLOGIE DI ANALISI Costruzione del ciclo di vita Scenario «negativo» 100% discarica A) Stoviglie in plastica tradizionale (PP, PS): 100 % discarica B) Stoviglie compostabili (PLA, cartoncino laminato): 100 % discarica C) Stoviglie tradizionali (vetro): 100 % discarica Scenario «Obiettivo Zero-Landfill» A) Stoviglie in plastica tradizionale (PP, PS): 50 % riciclo, 50 % termovalorizzazione B) Stoviglie compostabili (PLA, cartoncino laminato): 50 % termovalorizzazione, 50 % compostaggio C) Stoviglie tradizionali (vetro): 100 % riciclo Possibilità di considerare scenari futuri, con maggiori percentuali di materiale riciclato, termovalorizzato e/o compostato 39

39 METODOLOGIE DI ANALISI Costruzione del ciclo di vita - ipotesi Ipotesi - Lavaggio di 1 bicchiere in lavastoviglie (uso mensa scolastica/aziendale Il consumo di acqua, energia elettrica e detersivo è metà di quello stimato per un piatto (Numero di utilizzi stimato : circa 1000) Ipotesi di riciclo, incenerimento e compostaggio Analogo a quello utilizzato per i piatti Ipotesi di riciclo del vetro L effetto positivo dal punto di vista ambientale è dovuto solamente al mancato interramento. Si considera comunque il trasporto verso il luogo di riciclo. 40

40 ANALISI LCA SU BICCHIERI SCENARIO «NEGATIVO» 100% DISCARICA LCA bicchiere in plastica tradizionale LCA bicchiere PLA LCA bicchiere cartoncino laminato PE LCA bicchiere vetro (influenza numero utilizzi) Confronto tra le diverse soluzioni 41

41 ANALISI BICCHIERE CARTONCINO LAMINATO PE Costruzione albero ciclo di vita Valutazione dei flussi di materia ed energia associati al ciclo di vita del materiale La fase di produzione del cartoncino è la più impattante dal punto di vista ambientale 42

42 ANALISI BICCHIERE CARTONCINO LAMINATO PE Fase di pesatura L impatto ambientale è principalmente dovuto al consumo di risorse fossili, al consumo di risorse naturali ed all emissione di sostanze nocive per l apparato respiratorio 43

43 ANALISI BICCHIERE VETRO Costruzione albero ciclo di vita (N = 1 utilizzo) Costruzione albero ciclo di vita (N = 200 utilizzi) La fase di produzione è la fase determinante (processo energivoro) Costruzione albero ciclo di vita (N = 2000 utilizzi) La fase di lavaggio è la fase determinante 44

44 CONFRONTO GENERALE Punteggio singolo (1000 utilizzi) L impatto ambientale associato ai bicchieri in materiale plastico tradizionale è simile a quello dei materiali biodegradabili (PLA) e superiore a quello dei bicchieri in cartoncino laminato e vetro 45

45 ANALISI LCA SU BICCHIERI SCENARIO «OBIETTIVO ZERO- LANDFILL» LCA bicchiere in plastica tradizionale LCA bicchiere PLA LCA bicchiere cartoncino laminato PE LCA bicchiere vetro (influenza numero utilizzi) Confronto tra le diverse soluzioni 46

46 ANALISI BICCHIERE MONOUSO PLASTICA TRADIZIONALE Confronto scenari Punteggio singolo L impatto ambientale risulta notevolmente diminuito (- 45 %) 47

47 ANALISI BICCHIERE PLA Confronto scenari Punteggio singolo L effetto positivo del nuovo scenario è limitato (- 9 %) 48

48 ANALISI BICCHIERE CARTONCINO LAMINATO PE Confronto scenari Punteggio singolo L effetto positivo del nuovo scenario è limitato (- 9 %) 49

49 ANALISI BICCHIERE VETRO Costruzione albero ciclo di vita (N = 1 utilizzo) Costruzione albero ciclo di vita (N = 200 utilizzi) La fase di produzione è la fase determinante (processo energivoro) Costruzione albero ciclo di vita (N = 2000 utilizzi) La fase di lavaggio è la fase determinante 50

50 ANALISI BICCHIERE VETRO Confronto scenari (N = 2000 utilizzi) Punteggio singolo La fase determinante è il lavaggio, il fine vita non influenza in maniera determinante il bilancio ambientale 51

51 CONFRONTO GENERALE Punteggio singolo (confronto per N = 1000 utilizzi) L impatto ambientale associato ai bicchieri in materiale tradizionale (PP, PS) è inferiore a quello dei materiali biodegradabili (PLA) e simile a quello dei bicchieri in cartoncino laminato 52

52 CONCLUSIONI DEL LAVORO 53

53 PIATTI SCENARIO «NEGATIVO» 100% DISCARICA Confronto per N = 1000 utilizzi L impatto ambientale dei piatti monouso in plastica tradizionale è paragonabile a quello delle stoviglie in PLA e superiore rispetto a quello delle stoviglie in porcellana 54

54 PIATTI SCENARIO «OBIETTIVO ZERO-LANDFILL» Confronto per N = 1000 utilizzi L impatto ambientale associato ai piatti in materiale tradizionale è inferiore a quello dei piatti in PLA ed a quello dei piatti in polpa di cellulosa Maggior riciclo Minor impatto ambientale 55

55 BICCHIERI «NEGATIVO» 100% DISCARICA Confronto per N = 1000 utilizzi L impatto ambientale associato ai bicchieri in materiale tradizionale è simile a quello dei materiali biodegradabili (PLA) e superiore a quello dei bicchieri in cartoncino laminato e vetro 56

56 BICCHIERI SCENARIO «OBIETTIVO ZERO-LANDFILL» Confronto per N = 1000 utilizzi L impatto ambientale associato ai bicchieri in materiale tradizionale è inferiore a quello dei materiali biodegradabili (PLA) e simile a quello dei bicchieri in cartoncino laminato Maggior riciclo Minor impatto ambientale 57

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