Strumenti di Eco-innovazione: il caso Carpigiani

Transcript

1 Strumenti di Eco-innovazione: il caso Carpigiani Ing. Cristian Chiavetta Università di Bologna Leader mondiale produzione di macchine da gelato 11 sedi in tutto il mondo: Italia, USA, Francia, Cina, Inghilterra, Spagna, Germania, Russia, Olanda, India e Giappone. Diverse linee di prodotto: gelato artigianale, gelato per la ristorazione, granite e shake, gelato soft, montapanna, ecc.. Filosofia aziendale Innovare e migliorare costantemente prodotti e servizi per creare nuovo valore, soddisfare le esigenze dei clienti e diffondere nel mondo le soluzioni e la cultura artigianale degli alimenti freschi, buoni e naturali 1

2 VERSO L ECO-INNOVAZIONE ErP: Direttiva ECODESIGN Direttiva quadro 2009/125/CE Prevede la definizione di specifiche per l eco-design e per la certificazione di prodotti correlati al consumo di energia. FILOSOFIA AZIENDALE di Carpigiani innovazione continua dei prodotti Estendere la tecnologia innovativa ad altre tipologie di macchine attualmente funzionanti con ciclo frigorifero a HFC (es. granitore, montapanna, ecc.) ECO-INNOVAZIONE DI UNA MACCHINA PER GELATO MACCHINA TRADIZIONALE A HFC - Fluido refrigerante: R-404 A (miscela di HFC) 52% di R-143 a = 1,1,2 trifluoroetano 44% di R-125 = pentafluoroetano 4% di R-134 a = 1,1,2,2 tetrafluoroetano - Recupero a fine vita dell HFC + incenerimento - Ciclo a compressione di vapore tra 1,3 e 17 bar - Peso totale 395 kg - Consumi energetici in fase d uso: MJ/anno DUE POSSIBILI SOLUZIONI: MACCHINA INNOVATIVA A PROPANO - Fluido refrigerante: R Ciclo a compressione di vapore fra 2.1 e 13 bar - Peso totale 400 kg - Consumi energetici in fase d uso: MJ/anno MACCHINA INNOVATIVA A CO 2 - Fluido refrigerante: R Gas naturale che non necessita di un trattamento a fine vita - Ciclo transcritico tra 15 e 75 bar - Peso totale 415 kg - Consumi energetici in fase d uso: MJ/anno 2

3 FLUIDI REFRIGERANTI A CONFRONTO R-404 A miscela di fluidi appartenenti alla categoria degli HFC: 52% di R-143 a = 1,1,2 trifluoroetano 44% di R-125 = pentafluoroetano 4% di R-134 a =1,1,2,2 tetrafluoroetano R-744 (CO 2 ) non è tossico compatibile con materiali e oli lubrificanti in uso del campo della refrigerazione ha un elevato effetto frigorifero volumetrico ha un elevato valore del calore di vaporizzazione volumetrico GWP (kg CO 2 equivalente) R-143 a 3800 R R-134 a 1300 R-404 A 3260 R CO 2 1 L IMPIANTO FRIGORIFERO TRADIZIONALE Evaporatori Ciclo a compressione di vapore tra 1,3 e 17 bar Compressori Condensatori 3

4 L IMPIANTO FRIGORIFERO INNOVATIVO Ciclo transcritico opera tra 15 e 75 bar Evaporatori Scambiatore intermedio Gas cooler Compressore ANALISI LCA COMPARATIVA L LCA comparativa è una valutazione degli impatti ambientali di prodotti differenti ma aventi la stessa unità funzionale (prodotti che rispondono alla stessa funzione). è un analisi più rapida: non considera i flussi comuni perché hanno gli stessi impatti evidenzia miglioramenti e criticità delle soluzioni a confronto CONFRONTO TRA LE DUE MACCHINE: Dati considerati Risultati dell analisi TRADIZIONALE INNOVATIVA Peso totale 395 kg 415 kg Componenti rame 35,20 kg 26,85 kg Compressori 80 kg 120 kg Fluido refrigerante 2,94 kg [R-404A] 3 kg [CO 2 ] GWP (kg CO 2 eq.) ODP (kg CFC-11 eq.) 0,033 0,005 Consumi (10 anni) 5,8 E005 MJ 4,6 E005 MJ 4

5 CONFRONTO CICLO DI VITA RISULTATI DELL ANALISI CML Dec. 07, Experts IKP (Southern Europe) CML Dec. 07, Abiotic Depletion (ADP) CML Dec. 07, Eutrophication Potential (EP) CML Dec. 07, Ozone Layer Depletion Potential (ODP, steady state) 2,40E-07 2,20E-07 2,00E-07 1,80E-07 1,60E-07 1,40E-07 1,20E-07 1,00E-07 8,00E-08 6,00E-08 4,00E-08 2,00E-08 GWP ODP CML Dec. 07, Acidification Potential (AP) CML Dec. 07, Global Warming Potential (GWP 100 years) CML Dec. 07, Photochem. Ozone Creation Potential (POCP) GWP ODP 0,00E+00 Ciclo di Vita K3 Macchina tradizionale Ciclo di Vita Eco-K3 Macchina innovativa Nel dettaglio si ha una riduzione: del 23% dei consumi energetici del 22% sull effetto serra (GWP) dell 80% sull impoverimento dello strato di ozono (ODP) Ricerca di ulteriori miglioramenti ed eco-design o Analisi di tutte le parti principali della macchina o Supporto per le prime fasi di progettazione di un prodotto tenendo in considerazione: o Aspetti ambientali o Aspetti funzionali e di qualità. COME? o Parte da una visione delle richieste del cliente o Attraverso domande qualitative permette una valutazione congiunta di performance ambientali, funzionali e di qualità. 5

6 INDIVIDUAZIONE DELLE PARTI PARTI MACCHINA Pesi % rispetto al Materiale peso totale prevalente COMPRESSORE 120 kg 28,92 % Ghisa GRUPPO REFRIGERAZIONE 26,85 kg 6,47 % Rame PARTE ISOLANTE 5,77 kg 1,39 % Poliuretano TELAIO 76 kg 18,31 % Ferro PARTI ACCESSORIE 14,75 kg 3,55 % Plastica CAMERA MANTECAZIONE 58,66 kg 14,13 % Acciaio Peso tot parti considerate 302,03 kg 72,78% Peso totale macchina 415 kg 100% ANALISI DEI BISOGNI CONFRONTO COL CONCORRENTE CONFRONTO CONCORRENTE BISOGNI Eco-K3 CONCORRENTE CONFRONTO Eff. energetica 35,11 kwh/giorno 42 kwh/giorno Migliore BISOGNI DELL UTILIZZATORE BISOGNI AMBIENTALI Vita utile macchina anni 6-8 anni Migliore Intervallo pulizia 42 giorni 15 giorni Molto Migliore Riduzione uso HFC Sostituzione fluido refrigerante con CO 2 Il fluido refrigerante è l HFC Molto Migliore Riduzione GWP Sì (-20%) No Migliore Riduzione ODP Sì (-80%) No Molto Migliore 6

7 ANALISI AMBIENTALE Approccio basato sul ciclo di vita (premanifattura, manifattura, distribuzione, uso, fine vita) Questionario in azienda per raccolta dati Considerazione dell assemblaggio anziché manifattura STRATEGIE DI ECO-DESIGN S1 Scelta di materiali a basso impatto S2 Riduzione dell uso di materiali S3 Ottimizzazione delle tecniche di produzione S4 Ottimizzazione del sistema di distribuzione S5 Riduzione dell impatto nella fase d uso S6 Ottimizzazione del tempo di vita utile S7 Ottimizzazione della gestione del fine vita RISULTATI ANALISI CRITICITA DELLE PARTI Analisi dei bisogni Analisi ambientale 7

8 COMPRESSORE Strategie di ecodesign: RIDUZIONE USO MATERIALI RIDURRE IL PESO DEL COMPRESSORE (GHISA) OTTIMIZZAZIONE FASE D USO MACCHINA MIGLIORE RISPETTO AL CONCORRENTE (< consumi energetici) Riduzione degli impatti in fase d uso della macchina efficiente: produzione media in produzione media Consumi K3 Consumi Eco-K3 Alta 61,49 kwh 50,40 kwh Media 44,29 kwh 35,11 kwh Bassa 55,65 kwh 45,34 kwh Per il macchinario sono stati valutati i consumi per 3 differenti modalità d uso a cui corrispondono una produzione di gelato alta, media o bassa. 8

9 CAMERA DI MANTECAZIONE Strategie di ecodesign: OTTIMIZZAZIONE TECNICHE DI PRODUZIONE OTTIMIZZAZIONE FASE D USO NON E UNA STRATEGIA PREDOMINANTE MACCHINA MIGLIORE RISPETTO AL CONCORRENTE (> intervallo di pulizia) PARTI ACCESSORIE (coperchi vasche, pannello frontale superiore, portelli) Strategie di ecodesign: OTTIMIZZAZIONE DELLE TECNICHE DI PRODUZIONE OTTIMIZZAZIONE FASE D USO OTTIMIZZAZIONE FINE VITA NON E UNA STRATEGIA PREDOMINANTE MACCHINA MIGLIORE RISPETTO AL CONCORRENTE (>intervallo di pulizia) RICICLAGGIO PARTI IN PLASTICA 9

10 Ottimizzazione del fine vita RICICLAGGIO PARTI IN PLASTICA Marchiatura delle plastiche per favorire il riciclaggio Policarbonato Polibutilentereftalato Valutazione impatti GWP ,9 0,8-84% kg CO 2 eq. DISCARICA RECUPERO ODP 0, , , ,52 E-08 1,35 E-08-46% kg HFC-11 eq. 0, DISCARICA RECUPERO GRUPPO REFRIGERAZIONE (tubi rame, condensatore) Strategia di ecodesign: RIDUZIONE USO MATERIALI RIDURRE IL PESO DEL GRUPPO REFRIGERAZIONE (Microchanelling) 10

11 TELAIO (struttura in ferro verniciato) Analisi con SimaPro Strategia di ecodesign: RIDUZIONE USO MATERIALI VALUTAZIONE IMPATTI: Verniciatura vs Zincatura ISOLANTE (poliuretano espanso) Strategia di ecodesign: OTTIMIZZAZIONE DEL FINE VITA DIFFICOLTA NELLA SEPARAZIONE DEL MATERIALE MATERIALE A BASSO IMPATTO AMBIENTALE Agente espandente CO 2 Conducibilità termica (W/m K) HFC-R134a CO 2 a 10 C 12,4 15,3 a 25 C 13,8 16,4 Limite di infiammabilità - - ODP 0 0 GWP

12 IMBALLAGGIO (cartone, PE, pallet legno, polistirolo) Strategia di ecodesign: OTTIMIZZAZIONE DEL FINE VITA FASE A CARICO DELL UTILIZZATORE FINALE SI E IPOTIZZATA LA SOLUZIONE PEGGIORE = SMALTIMENTO IN DISCARICA Ricerca di SOLUZIONI ALTERNATIVE per l imballaggio da indicare nel manuale d istruzioni della macchina Ottimizzazione del fine vita IMBALLAGGIO RIUTILIZZABILE Struttura in Polipropilene Elevata resistenza (carichi fino a 1200 kg) Riutilizzabile fino a 20 volte Minori impatti ambientali: - 76% CO 2-85% energia 12

13 Ottimizzazione del fine vita MATERIALI ECO-COMPATIBILI PALLET ECO-COMPATIBILE Legno proveniente da foreste protette Legno coltivato in prossimità della zona di utilizzo (< impatti associati al trasporto) MINORI IMPATTI - 50% CO 2-46% energie non rinnovabili Vantaggi dell Eco-design Riduzione uso di risorse (Minori costi); Maggiore riciclabilità del prodotto; Bisogni dei clienti / Accesso al mercato verde ; Conformità con regolamenti ambientali; Possibilità di innovare il prodotto. Ulteriore possibilità di miglioramento CAMBIAMENTI A LIVELLO ORGANIZZATIVO (team di ECO-DESIGN) Obiettivi futuri: Conseguimento di certificazioni, etichette ambientali Miglioramento dell immagine, vantaggi competitivi rispetto ai concorrenti 13