Strumenti di Eco-innovazione: il caso Carpigiani Roberto Lazzarini - CarpigianiGroup 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
VERSO L ECO-INNOVAZIONE www.refrigerantsnaturally.com EuP: Direttiva ECODESIGN Direttiva quadro 2005/32/CE Prevede la definizione di specifiche per l eco-design e per la certificazione di prodotti con elevati consumi energetici. FILOSOFIA AZIENDALE di Carpigiani miglioramento continuo dei prodotti innovazione continua dei prodotti Estendere la tecnologia innovativa ad altre tipologie di macchine attualmente funzionanti con ciclo frigorifero a HFC (es. granitore, montapanna, ecc.)
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-125 2800 R-134 a 1300 R-404 A 3260 R-290 3 CO 2 1 R-290 (propano) gas che non necessita di un trattamento a fine vita
ECO-INNOVAZIONE DI UNA MACCHINA PER GELATO MACCHINA TRADIZIONALE A HFC - Fluido refrigerante: R-404 A una 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: 58.000 MJ/anno DUE POSSIBILI SOLUZIONI: MACCHINA INNOVATIVA A PROPANO - Fluido refrigerante: R-290, gas naturale che non necessita di un trattamento a fine vita - Ciclo a compressione di vapore fra 2.1 e 13 bar - Peso totale 400 kg - Consumi energetici in fase d uso: 45.400 MJ/anno MACCHINA INNOVATIVA A CO 2 - Fluido refrigerante: R-744, 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: 46.000 MJ/anno
L IMPIANTO FRIGORIFERO TRADIZIONALE Evaporatori Ciclo a compressione di vapore tra 1,3 e 17 bar Compressori Condensatori
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.) 114.370 90.386 ODP (kg CFC-11 eq.) 0,033 0,005 Consumi (10 anni) 5,8 E005 MJ 4,6 E005 MJ
CONFRONTO CICLO DI VITA CML2001 - Dec. 07, Abiotic Depletion (ADP) CML2001 - Dec. 07, Eutrophication Potential (EP) CML2001 - Dec. 07, Ozone Layer Depletion Potential (ODP, steady state) CML2001 - Dec. 07, Acidification Potential (AP) CML2001 - Dec. 07, Global Warming Potential (GWP 100 years) CML2001 - Dec. 07, Photochem. Ozone Creation Potential (POCP) RISULTATI DELL ANALISI CML2001 - Dec. 07, Experts IKP (Southern Europe) 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 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.
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 BISOGNI CONFRONTO CONCORRENTE K3 CONCORRENTE CONFRONTO Eff. energetica 35,11 kwh/giorno 42 kwh/giorno Migliore BISOGNI DELL UTILIZZATORE BISOGNI AMBIENTALI Vita utile macchina 10-12 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
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
COMPRESSORE Premanifattura Manifattura Uso Fine vita 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 Uso della macchina efficiente: produzione media Uso 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.
CAMERA DI MANTECAZIONE Premanifattura Manifattura Uso Fine vita 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) Premanifattura Manifattura Uso Fine vita 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
Ottimizzazione del fine vita RICICLAGGIO PARTI IN PLASTICA Marchiatura delle plastiche per favorire il riciclaggio Policarbonato Polibutilentereftalato Valutazione impatti -84% kg CO 2 eq. - 46% kg HFC-11 eq.
GRUPPO REFRIGERAZIONE (tubi rame, condensatore) Premanifattura Manifattura Uso Fine vita Strategia di ecodesign: RIDUZIONE USO MATERIALI RIDURRE IL PESO DEL GRUPPO REFRIGERAZIONE (Microchanelling)
TELAIO (struttura in ferro verniciato) Premanifattura Manifattura Uso Fine vita Fine vita Analisi con SimaPro Strategia di ecodesign: RIDUZIONE USO MATERIALI VALUTAZIONE IMPATTI: Verniciatura vs Zincatura
ISOLANTE (poliuretano espanso) Premanifattura Manifattura Uso Fine vita 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 1600 1
IMBALLAGGIO (cartone, PE, pallet legno, polistirolo) Premanifattura Manifattura Uso Fine vita 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 www.freepacknet.com Struttura in Polipropilene Elevata resistenza (carichi fino a 1200 kg) Riutilizzabile fino a 20 volte Minori impatti ambientali: - 76% CO 2-85% energia
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); Migliore 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