PROGETTAZIONE ECOSOSTENIBILE

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1 DICheP - Università di Genova Life Cycle Assessment (LCA) e Progettazione Ecosostenibile Facoltà di Ingegneria Università degli Studi di Genova LIFE CYCLE ASSESSMENT (LCA) E PROGETTAZIONE ECOSOSTENIBILE Centro Congressi Magazzini del Cotone Genova, Italy 7 Luglio 2004 Evento Collaterale alla Settimana della Cultura Ambientale Genova, 7 luglio 2004 PROGETTAZIONE ECOSOSTENIBILE Marco Del Borghi Dipartimento di Ingegneria Chimica e di Processo

2 LCA per la scelta del processo Principali vincoli condizionanti il sistema produttivo

3 Origini e Sviluppo LCA Fine anni 60: studi su consumo di risorse (energia) nei processi industriali Inizio anni 70: studi REPA Resource and Environmental Profile Analysis Coca Cola Company Mobil Chemical Company Fine anni 70: Manuale di Analisi Energetica Industriale (Boustead et al., 1979) 1990: Convegno SETAC (Society of Environmental Toxicology and Chemistry)

4 Life Cycle Thinking Integrated Waste Management Eco-Labelling and EPD Eco- incentives Program Agreements Green Public Procurement EMS Best Available Technologies Fuel Taxes Il Life Cycle Thinking è il filo conduttore nel approccio IPP che mira a coinvolgere tutti gli attori in tutte le fasi del ciclo di vita dei prodotti

5 Life Cycle Assessment: SETAC LCA è un procedimento oggettivo di valutazione dei carichi energetici ed ambientali relativi ad un processo od un attività, effettuato attraverso l identificazione dell energia e dei materiali usati e dei rifiuti rilasciati nell ambiente. La valutazione include l intero ciclo di vita del processo o attività, comprendendo l estrazione ed il trasporto delle materie prime, la fabbricazione, il trasporto, la distribuzione, l uso, il riuso, il riciclo e lo smaltimento finale. Society of Enviromental Toxicology and Chemistry, 1993

6 LIFE CYCLE ASSESSMENT: ISO LCA è una compilazione e valutazione attraverso tutto il ciclo di vita dei flussi in entrata ed in uscita nonché i potenziali impatti ambientali di un sistema di prodotto.

7 Stadi del Ciclo di Vita di un Prodotto Il CICLO DI VITA DI UN PRODOTTO comprende l estrazione della materia prima e sua lavorazione, la fabbricazione del prodotto, il trasporto, la distribuzione, l uso e l eventuale riuso, la raccolta, lo stoccaggio, il recupero, e lo smaltimento finale del rifiuto che deriva dall'utilizzo produttivo o di consumo. INPUT materiali energia acqua estrazione delle materie processamento e fabbricazione distribuzione uso del prodotto riuso, riciclaggio recupero energetico gestione dei rifiuti OUTPUT prodotti principali co-prodotti effluenti in acqua emissioni in aria rifiuti solidi altre interazioni con l ambiente

8 Fasi del Ciclo di Vita Il ciclo di vita di un prodotto (ma le stesse considerazioni si applicano a qualsiasi attività umana), viene esaminato DALLA CULLA ALLA TOMBA. La descrizione della struttura concettuale della Valutazione del Ciclo di Vita va ricercata all interno delle norme ISO e collegati. In tale normativa, la metodologia dell'lca è articolata tecnicamente in QUATTRO FASI DISTINTE E CONSECUTIVE: Inquadramento della valutazione del ciclo di vita definizione dell'obiettivo e del campo di applicazione; compilazione di un inventario di ingressi (cioè materiali, energia, risorse naturali) ed uscite (ad esempio: emissioni in aria, acqua, suolo) rilevanti del sistema; valutazione degli impatti ambientali potenziali, diretti ed indiretti, associati a questi inputs e outputs; interpretazione dei risultati delle due fasi precedenti e la definizione delle possibili linee di intervento. Definizione dell obiettivo e del campo di applicazione Analisi dell inventario Valutazione dell impatto Interpretazione

9 LCA come strumento di ECODESIGN METODOLOGIA INTEGRATA DI VALUTAZIONE ENERGETICO-AMBIENTALE (R&S LCA) ESTRAZIONE MATERIE PRIME E FONTI DI ENERGIA MANIFATTURA (TECNOLOGIE, MATERIALI, SISTEMI DI GESTIONE AMBIENTALE) PROGETTAZIONE: ECODESIGN ENERGIA CICLO DI VITA DI UN SISTEMA DI PRODOTTO TRASPORTI DISTRIBUZIONE FINE VITA: CHIUSURA DEL CICLO (RICICLAGGIO E RECUPERO) USO La Valutazione del Ciclo di Vita (Life Cycle Assessment - LCA) fa parte di quella nuova strumentazione metodologica, messa a punto negli ultimi anni, per rendere ECOSOSTENIBILI le nostre attività, sviluppando soprattutto interventi di natura preventiva.

10 Campi di applicazione dell LCA Per generare informazioni Per identificare aree di interesse RICERCA E SVILUPPO SUPPORTO SGA GREEN MARKETING (etichettatura ecologica) ECODESIGN

11 Campi di applicazione dell LCA LCA PUÓ FORNIRE SUPPORTO A: (ISO 14040) Identificazione delle opportunità di miglioramento dei diversi aspetti ambientali dei prodotti durante le diverse fasi del loro ciclo di vita; Decisioni in ambito industriale ed organizzativo in istituzioni governative e non governative; Scelta di indicatori di prestazione ambientale rilevanti con relative tecniche di misurazione; ECO Marketing.

12 Importanza dell LCA in azienda Per generare informazioni dettagliate ed affidabili sulle proprie operazioni, ad uso interno, sia per rispondere a quesiti dei clienti Per identificare aree di interesse, come ad esempio il contributo all effetto serra Per procurare una base scientifica di confronto ambientale tra i propri prodotti Per facilitare l adeguamento dei propri processi a cambiamenti nelle specifiche di prodotto o nella legislazione Per verificare se miglioramenti attesi da variazioni di processo accadono veramente Per supportare azioni di etichettatura ecologica o di adesione a SGA

13 Classificazione CONSUMI DI RISORSE Consumi di risorse naturali Consumo di energia primaria POTENZIALI IMPATTI AMBIENTALI Cambiamenti climatici Distruzione della fascia di ozono stratosferica Acidificazione Eutrofizzazione Formazione di ossidanti fotochimici RIFIUTI PRODOTTI Produzione di rifiuti pericolosi Produzione di rifiuti non pericolosi

14 INVENTARIO CO 2 CH 4 CFC N 2 O CH 3 Br NH 3 NO x SO x NH 4 + CLASSIFICAZIONE CARATTERIZZAZIONE VALUTAZIONE Riscaldamento globale Assottigliamento dello strato di ozono Acidificazione Eutrofizzazione GWP ODP AP NP Caratterizzazione Questa fase è immediatamente successiva alla classificazione ed ha lo scopo di quantificarla. Suo compito è quello di quantificare gli impatti ambientali della tabella d inventario all interno delle categorie d impatto ambientale. Quest operazione è effettuata per mezzo di una classificazione di fattori di peso (weight factors) stabiliti da una Autority. Tali fattori rappresentano il contributo degli stressors alle categorie d impatto e sono basati su alcuni criteri, i quali hanno lo scopo di definire una soglia limite per ogni tema ambientale. Individuazione di un unico parametro che definisce il comportamento ambientale di un sistema prodotto INTERPRETAZIONE DEI RISULTATI

15 LCA per la scelta del processo B.P.E.O. : Best Praticable Environmental Options Confronto tra gli impatti ambientali di sistemi di desolforazione gas (Vyzi e Azapagic [98])

16 LCA per la scelta del processo LCA emissioni di CO 2 e produzione di rifiuti per le tecnologie di abbattimento di NO x

17 Compostaggio rifiuti: Risultati Si è applicato LCA a tre diverse tecnologie di compostaggio: a corsie dinamiche, a cumuli rivoltati, a biocelle statiche. I tre impianti differiscono nella fase di inventario inventario riguardante la gestione dell impianto, in quanto necessitano di macchinari diversi con i relativi consumi. Il miglior impianto risulta quello a corsie dinamiche come è possibile vedere nel grafico. EP POCP AP ODP GWP 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% CORSIE DINAMICHE BIOCELLE STATICHE CUMULI RIVOLTATI

18 Termovalorizzazione rifiuti: Risultati Per quanto riguarda l incenerimento si è considerato un impianto con combustione a griglia inclinata e si sono confrontati gli impatti di tre diverse tipologie di abbattimento fumi: a secco, a secco + carboni attivi (CA) + denitrificazione non catalitica (SNCR), ad umido con iniezione di acqua e di idrossido di sodio) per giungere alla soluzione con minor impatto o ambientale. Dal grafico emerge che l impianto con sistema di abbattimento a secco + CA + SNCR rappresenta la soluzione migliore dal punto di vista ambientale. EP POCP AP ODP GWP 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% SECCO+CA+SNCR SECCO UMIDO

19 LCA per la scelta del processo Curva Pareto ottenuta per un ottimazione a obiettivi multipli (Azapagic 99)

20 LCA per la scelta del processo Curva limite per l ottimazione di un impianto di acido nitrico (Kniel et al.)

21 LCA per la scelta del processo Schema generale per un Life Cycle Process Design