Appendice 1. II Report Progetto SAGRO Studio LCA relativo alla produzione di antociani da rifiuti di trasformazione di arance

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1 Appendice 1 II Report Progetto SAGRO 2013 Studio LCA relativo alla produzione di antociani da rifiuti di trasformazione di arance 1 1. Introduzione Il presente lavoro è una valutazione d impatto ambientale mediante il metodo LCA (Life Cycle Assessement) associato alla produzione di antociani a partire dal torchiato ottenuto dall azienda Ortogel dopo la spremitura delle arance. Si considera una linea di produzione che prevede l ottenimento del succo d arancia come prodotto principale e di un torchiato come sottoprodotto. Il torchiato subisce un ulteriore fase di estrazione da cui si ricavano gli antociani. Il bilancio di materia ed energia previsto per fare l analisi d inventario considera parametri come il terreno utilizzato nella fase di produzione delle arance, l irrigazione, il trasporto, ecc., fino all estrazione degli antociani dal torchiato. 2. Parte sperimentale 2.1 Goal & Scopo dello studio Si tratta di uno studio che prende in considerazione le seguenti fasi: produzione agricola delle arance; trasporto in azienda; spremitura delle arance; estrazione del torchiato della cella. L unità funzionale scelta è I kg di antociano. 2.2 Processo dell azienda Ortogel La linea di produzione in esame prevede un prodotto principale che è il succo d arancia e di un torchiato come sottoprodotto (figura 1). Dagli scarti di produzione si procede con trattamenti enzimatici e di purificazione all ottenimento del torchiato da cui poi verrà estratto l antociano (fig. 2). L antociano finale è sotto forma di polvere.

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3 Figura 1. Flowchart relativo alla produzione di succo di arance rosse e torchiato come sottoprodotto 3 Figura 2. Processo di estrazione del torchiato per ottenere antociani in polvere 2.3 Analisi d inventario In tabella 1 sono riportati i dati di input relativi alla produzione di 2000 ton di arance. I dati sono stati estrapolati da un articolo di letteratura (La Rosa et al., 2008).

4 Produzione arance Tabella 1. Inventario produzione arance da pratica agricola 2000 ton 4 Resources Occupation, arable land 100 ha a Water, unspecified natural origin, IT land m3 Materials/fuels Manure for vegetables ( from farming on sandy soil) Electricity/heat Electricity, medium voltage, production IT, at grid/it S Diesel, from crude oil, consumption mix, at refinery, 200 ppm sulphur EU-15 S Emissions to air Ammonia Dinitrogen monoxide Emissions to water Nitrate Phosphate 3 ton 642 GJ 12 ton 14.1 kg 2.5 kg 55 kg 0.4 kg In tabella 2 sono riportati I dati forniti dalla Ortogel relativi ai consumi di energia e materiali per la produzione di 200 kg di antociano in polvere. Tabella 2. Inventario produzione antociano Ortogel antociano 200 kg Resources Materials/fuels Torchiato Electricity/heat Electricity, medium voltage, production IT, at grid/it S Natural gas, combusted in industrial boiler/m3/rna 80 ton 1350 kwh 175 m3 2.4 Il software utilizzato E stato usato il software SimaPro, prodotto dalla società olandese Prè Consultant, che è uno dei software più diffusi per condurre gli studi di LCA; implementato per la prima volta nel 1990 tale software è utilizzato da utenti di oltre 60 paesi al mondo ed in particolar modo dalle grandi industrie, società di consulenza ed università per condurre importanti valutazioni sulle

5 prestazioni ambientali di svariati prodotti, processi e servizi. Esso offre una grande flessibilità disponendo di vari parametri di modellazione, permette l analisi interattiva dei risultati e viene fornito con un database di grandi dimensioni. La versione più recente è SimaPro 7.3 e tale strumento professionale, sviluppo dei precedenti, permette di raccogliere, monitorare e analizzare le 5 prestazioni ambientali di prodotti e servizi, analizzando in modo sistematico e trasparente cicli di vita anche complessi, seguendo le raccomandazioni delle norme della serie ISO Il software SimaPro è comprensivo di varie banche dati per l inventario che comprendono migliaia di processi e materiali. In SimaPro 7.3 sono disponibili numerosi database. Sono stati usati prevalentemente le banche dati descritte sotto: - Ecoinvent v2 La banca dati Ecoinvent (Ecoinvent, 2007a), di origine svizzera, copre quasi 4000 processi nei seguenti settori industriali, relativi per lo più alle attività presenti in Svizzera e nell Europa occidentale: Energia Trasporti Materiali da costruzione Prodotti chimici Prodotti per il lavaggio Carta e cartone Agricoltura Trattamento degli inquinanti Tutti i processi sono dotati di un ampia documentazione, con collegata la descrizione dei dati (nome, unità di misura, derivazione del dato, categoria e sottocategoria di appartenenza) e informazioni relative all incertezza. - LCA Food Database La banca dati LCA Food fornisce i dati ambientali relativi a processi connessi con le catene di produzione di prodotti alimentari in Danimarca. Tale database comprende anche le procedure guidate di LCA che consentono di analizzare i dati forniti.

6 - Industry data v.2.0 Dati di inventario provvisti da associazioni del settore industriale,. La maggior parte di tali dati è fornita seguendo l approccio from cradle to grave, ossia considerando il prodotto o il processo 6 dall origine sino alla dismissione I metodi di valutazione d impatto (LCIA) La valutazione degli impatti è un passo fondamentale per il corretto svolgimento di uno studio di LCA e il software SimaPro offre una vasta scelta di metodi da utilizzare. Nel presente studio sono stati usati I seguenti metodi: - Recipe endpoint (H) - CML Risultati e Discussione In figura 3 è riportato uno schema relativo alla coltivazione delle arance. Si vede come il fattore che comporta una maggiore percentuale d impatto è il consumo di elettricità che incide per il 73,5%. Segue il trasporto che incide per il 26,6%. Il consumo di elettricità, in rosso in figura 4, probabilmente usata per l irrigazione e per la gestione dell azienda, incide su tutte le categorie d impatto. In giallo è indicato l impatto relativo all utilizzo di fertilizzante organico (stallatico) che contribuisce a dare un impatto evitato nella categoria eutrofizzazione, acidificazione e GWP. Ciò vuol dire che l uso di stallatico ha evitato tali impatti che si sarebbero verificati, invece, utilizzando fertilizzanti chimici.

7 7 Figura 3. Flowchart di materiali ed energia relativi alla produzione di 1 kg di arance rosse.

8 8 Figura 4. Principali categorie d impatto relative alla produzione di 1 kg di arance. In figura 5 è riportato lo schema relativo alla produzione dell antociano a partire da biomassa di arance. L impatto principale è attribuibile alla produzione di arance per via dell elevato consumo energetico. Mentre il processo di estrazione dell antociano dal torchiato incide solo per il 12,2%. In realtà anche in questo caso si deve considerare che il metodo LCA prende in considerazione gli impatti del prodotto dalla culla alla tomba. Quindi si deve considerare che l impatto relativo alla produzione del torchiato 87,8% potrebbe essere annullato se alla fine del processo la biomassa rimanente venisse riutilizzata, per esempio per la produzione di biogas da digestione anaerobica. Nel caso in cui tale biomassa venisse smaltita in discarica l impatto ambientale dell intero processo di produzione degli antociani sarebbe elevato. Quindi un passaggio fondamentale per ridurre gli impatti ambientali del prodotto sotto studio è il riutilizzo della notevole quantità di biomassa di arance che rimane come scarto dopo l estrazione dell antociano.

9 9 Figura 5.

10 Riferimenti bibliografici - Baldo G.L., Marino M., Rossi S. (2005). Analisi del ciclo di vita LCA, materiali, prodotti, processi. Edizioni Ambiente, Milano. - Bousted e Hancock (1979). Handbook of industrial Energy Analysis. The Open University, Milton Keynes, Hellis Horwood Limited; Chinchester, West Sussex, England Frischknecht R., Jungbluth N. (2004). SimaPro Database Manual - The ETH-ESU 96 libraries. - Goedkoop M., Heijungs R., Huijbregts M., De Schryver A., Struijs J., van Zelm R. (2009). ReCiPe 2008 A life cycle impact assessment method which comprises harmonized category indicators at the midpoint and endpoint level. Report I: Characterisation. - Finnveden G., Hauschild M., Ekvall T., Guinèe J., Hiijungs R., Hellweg S., Koehler A., Pennington D., Suh S. (2009). Recent developments in Life Cycle Assessment. Journal of Environmental Management 91 (2010) Goedkoop M., Oele M., Schryver A., Vieira M. (2008). SimaPro Database Manual Methods library. - La Rosa, A.D., Siracusa, G. Cavallaro, R. Emergy evaluation of Sicilian red orange production. A comparison between organic and conventional farming, Journal of Cleaner Production, 16 (17), pp SETAC (1991). A Technical Framework for Life Cycle Assessment, Proceedings of Vermont Meeting. Society of Environmental Toxicology and Chemistry, Smuggler Notch (Vermont, USA), Agosto Sangwon S. (2003). SimaPro 7 Database Manual. The USA Input Output 98 library. Schreiber JD (1999). Nutrient leaching from corn residues under simulated rainfall. Journal of Environmental Quality 28: Thomassen M., Dalgaard R., Heijungs R., de Boer I. (2008). Attributional and consequentional LCA of milk production. International Journal of LCA 13: Weidema P., Nielsen A., Christiansen K., Norris G., Notten P., Suh S., Madsen J. (2005). Prioritisation within the Integrated Product Policy. 10