Ciclo di Vita di Prodotti, Processi e Attività.

(1)

Ciclo di Vita di Prodotti, Processi e Attività.

Prof. Attilio Citterio

Scuola di Ingegneria Industriale e dell’Informazione Course 096125 (095857)

Introduction to Green and Sustainable Chemistry

(2)

Valutazione del Ciclo di Vita.

”Dalla nascita alla morte”

Impatti su:

• Salute umana

• Ecosistemi

• Risorse

(3)

Ciclo di Vita delle Imprese.

IIZIO CRESCITA MATURO DECADIMENTO FASI

Sforzo

Ritiro dal mercato Fine Brevetto

I^e Vendite

1 - 30 anni 1 - 10 anni

INVENZIONE

Sviluppo decisione

Flusso Monetario

• Massimizzare il valore del prodotto

• Minimizzare il tempo al mercato

Miglioramento Tecnologia

(4)

Dinamica delle Attività Industriali.

SFORZO

Tempo

Life cycle

INIZIO CRESCITA MATURA DECADIMENTO

SCIENZA TECNOLOGIA &

COMMERCIO

COMMERCIO &

FINANZIA

LEGALE

FASI

Competenze d’affari

R

5% Costi

Attività 10 -15 %

Sviluppo Produzione 15 -20 %

M & F 60 %

Entità Un SME Multinazionali

(5)

Valutazione del Ciclo di Vita.

ESTRAZIONE

MATERIE PRIME PRODUZIONEGCONFEZIONAMENTO E TRASPORTO

USO E GESTIONE

RICICLO E SMALTIMENTO

USO RISORSE IMPATTO AMBIENTALE GENERAZIONE SCARTI

Rinnovabile e Non

rinnovabile Riscaldamento globale

Acidificazione

Eutrofizzazione

Riduzione Strato di Ozono

Formazione

Deterioramento Abiotico

Scarti e riciclabili

(6)

Ciclo di Vita dei Prodotti Chimici.

Riciclo (dei Composti Chimici o Prodotti)

Esposizioni Ambientali

Inquinamento di Aria, Acqua e/o Suolo da Rilasci e/o Discariche

Estrazione di Materie Prime

Produzione Chimica, Lavorazione o

Raffinazione

Produzione e Uso di Prodotti Chimici

Derivati a valle

Produzione Prodotti

Uso e Riuso di Prodotti

Impoverimento di risorse non-rinnovabili

Esposizione Occupazionale

(7)

Produzione Industriale Chimica: Regioni Sviluppate* e Meno sviluppate**.

*

**

(8)

*Society of Environmental Toxicology and Chemistry Guidelines for Life Cycle Assessment ‘A Code of Practice’ August 1993.

Valutazione del Ciclo di Vita (LCA).

La LCA è definita dalla “Society of Environmental Toxicology and Chemistry” (SETAC)* come

"un procedimento obiettivo di valutazione dei carichi energetici ed ambientali associati all'intero ciclo di vita di un prodotto, processo o

attività, effettuate tramite l'identificazione e la quantificazione dell'energia e dei materiali usati nonché dei rifiuti rilasciati nell'ambiente per valutarne l’impatto e per identificare e valutare le opportunità di miglioramento".

E in base alla norma ISO 14040:

LCA è una tecnica […] che stila un inventario di rilevanti ingressi e uscite di un sistema prodotto; valutando i potenziali impatti per l’ambiente associati con tali ingressi e uscite; e interpretando i

risultati dell’inventario e le fasi dell’impatto in relazione agli obiettivi dello studio.

(9)

I Primi Anni.

• I primi studi sugli aspetti del ciclo di vita dei prodotti e dei materiali datano al 1968-1972, e si focalizzarono su temi quali l’efficienza energetica, il consumo di materie prime e lo smaltimento di rifiuti.

• Al 1969 risale, per es., uno studio sui contenitori per bibite e, in Europa, si sviluppò un approccio per la valutazione della LCA, noto come ‘Ecobalance’.

• Nel 1972, in UK, Boustead calcolò l’energia totale usata nella produzione di alcuni beni di consumo e consolidò la metodologia per renderla applicabile a vari materiali (Handbook of Industrial Energy Analysis, 1979).

• Inizialmente, si considerò a priorità più alta l’energia rispetto a reflui ed ai sottoprodotti. Perciò, si faceva poca distinzione tra sviluppo degli inventari (risorse che finiscono in prodotto) e l’analisi degli impatti totali associati. Ma, finita la crisi petrolifera, la questione energetica si fece meno pressante e, pur continuando l’interesse per l’LCA, non si ebbero più novità rilevanti.

• Solo alla metà degli anni 80 - inizi 90 si accentuò l’interesse per l’LCA in forma generale da parte di industrie e società di progettazione e commerciali. Molti

(10)

Rapida Crescita e Adolescenza.

• "LCA è uno strumento relativamente giovane." Solo nel 1992 l’UN sancì che le metodologie di valutazione del ciclo di vita erano tra i supporti più

promettenti per affrontare un ampio spettro di compiti di direzione ambientale.

• La più completa raccolta sull’LCA a tutt’oggi è il testo The LCA Sourcebook (1993). Questi studi circolanti tra una ristretta comunità scientifica in Europa e Nord America, passarono finalmente dal laboratorio al mondo reale.

• 1993, SETAC pubblica le “Guidelines for Life-Cycle Assessment: A ‘Code of Practice’”

• Ancora oggi le competenze in materia di LCA sono limitate a livello mondiale, ma i paesi più sviluppati si sono organizzati con accademici, consulenti e

società per affrontare i problemi ambientali più disparati.

• 1997-2000, ISO pubblica gli Standard 14040-43, definendo i diversi stadi dell’LCA.

• 1998-2001, ISO pubblica gli Standard e i Technical Reports 14047-49

• 2000, l’UNEP e il SETAC creano l’Iniziativa Ciclo di Vita

• 2006 ISO pubblica gli Standard 14040 e 14044, che aggiornano e sostituiscono i 14040-43.

(11)

Verso la Maturità.

• Attualmente si è in una fase di sviluppo e consolidamento della metodologia.

Il grado di confidenza acquisito indica un reale futuro sia per la realizzazione degli inventari che per l’acquisizione di una mentalità sul ciclo di vita.

• Alcuni però pensano che l’LCA sia ancora lontana dall’offrire analisi e soluzioni chiare a tutti. Le principali difficoltà sono connesse a:

 la complessità della maggior parte delle metodologie e dei processi;

 gli alti costi e le scale temporali lunghe, nonostante i progressi fatti;

 la necessità di esprimere giudizi di merito nel corso dell’analisi;

 la mancanza di standard internazionalmente accettati (tentativi sono il SPOLD LCA e lo standard ISO);

 la continua invisibilità di gran parte del lavoro LCA alla comunità

• Le difficoltà stanno in parte nell’accessibilità delle conclusioni anche ai non esperti e nella trasparenza delle decisioni collegate da parte delle autorità.

• Alcune semplificazioni sono state introdotte allo scopo, in particolare una serie di software, ma rimane la difficoltà di acquisire dati iniziali affidabili.

(12)

Applicazioni dell’LCA.

• Le metodologie LCA sono state sviluppate originariamente per creare strumenti di supporto alle decisioni per differenziare prodotti, sistemi di prodotti, o servizi su basi ambientali (Il termine "prodotto" si usa spesso come sinonimo sia di prodotti, sistemi di prodotto e servizi).

• Nel corso dell’evoluzione dell’LCA, è emerso un certo numero di applicazioni correlate; le più significative sono:

 LCA può essere usata da parte di: industria e altri tipi di imprese

commerciali, governi a tutti i livelli, organizzazioni non-governative quali le organizzazioni dei consumatori e gruppi ambientali, e consumatori. Le motivazioni per l'uso variano tra i vari gruppi di utenti.

 Uno studio LCA si può condurre per scopi operativi, come per valutare singoli prodotti, o per ragioni strategiche, come per valutare scenari di differenti politiche, strategie di gestione o concetti di progettazione.

 LCA si può usare per applicazioni interne o esterne e per scopi

commerciali, per orientare le politiche governative nelle aree dei marchi ambientali, opportunità di acquisti verdi e smaltimento di rifiuti.

(13)

LCA: Organizzazioni Internazionali.

LCA gioca un ruolo importante nella politica ambientale dei prodotti. Le seguenti organizzazioni internazionali hanno un ruolo rilevante nello sviluppo e applicazione dell’LCA:

• SETAC (Society of Environmental Toxicology and Chemistry), è il forum scientifico internazionale dell’LCA;

• ISO (International Organization of Standardization). ISO ha introdotto gli standard per l’LCA (serie ISO 14040-14044) e ha contribuito ad uniformare differenti scuole di questa metodologia. Come risultato, la credibilità dell’LCA è sensibilmente aumentata;

• L'UNEP (United Nations Environmental Programme) ha la missione di applicare l’LCA. Collabora con SETAC per la “life cycle initiative”, con l’obiettivo di promuovere il “life cycle management” nell'industria, per trovare i metodi migliori nella valutazione dell’impatto e nel

migliorare la qualità dei dati LCA.

• ELCD 3.2, La banca dati Europea del ciclo di vita, disponibile dal 2006, comprende i dati di Life Cycle Inventory (LCI) dalle migliori

(14)

Banca dati Europea di Riferimento sul Ciclo di vita

(ELCD)* e Relativo Sistema Internazionale di dati (ILCD)*.

Il volume ILCD fornisce una guida su tutti gli stadi richiesti per condurre una Valutazione del Ciclo di Vita (Life Cycle Assessment - LCA).

ELCD3.2 (European reference Life Cycle Database)** è la banca dati che fornisce i dati dettagliati per l'analisi LCI.

Nella comunicazione sulla Politica Integrata sui Prodotti, la

Commissione Europea ha richiesto di produrre un volume sulle migliori pratiche in LCA. Il "Sustainable Consumption and Production Action Plan" ha confermato che “(…) dati consistenti e affidabili metodologie sono indispensabili per valutare la prestazione ambientale complessiva dei prodotti (…)”.

L'obiettivo principale del Volume è di assicurare qualità e consistenza ai dati LC, metodi e valutazioni. Si rivolge a operatori di LCA, fornitori di dati, e estensori di rassegne.

http://eplca.jrc.ec.europa.eu/ELCD3/datasetDownload.xhtml

**

http://eplca.jrc.ec.europa.eu/uploads/JRC-Reference-Report-ILCD-Handbook-Towards-more-sustainable- production-and-consumption-for-a-resource-efficient-Europe.pdf

*

(15)

Piattaforma Europea per LCA - Supporta il pensiero LC e la valutazione LCA nei governi e negli affari.

Comunicazione di Politica Integrata sui Prodotti (IPP)

Piano d'azione sul Consumo Sostenibile e Produzione (SCP)

Distribuzione

Uso

Raccolta

Ri-uso, Progettazione

Risorse Estrazione e Lavorazione

Produzione e distribuzione

Beni e Servizi

(16)

Banca Dati Europea ELCD.

(17)

Strumenti della LCA.

• EIA (valutazione dell'impatto ambientale) uno strumento sito-specifico tipicamente usato per valutare l’impatto ambientale di investimenti/servizi progettati. (Una procedura per incoraggiare le autorità a tenere in

considerazione i possibili effetti dello sviluppo di investimenti sulla qualità ambientale e sulla produttività delle risorse naturali e uno strumento per la raccolta e organizzazione dei dati di pianificazione necessari a realizzare progetti di sviluppo più sostenibile e ambientalmente validi [e ...] è

normalmente applicata in supporto alle politiche per un più razionale e sostenibile uso delle risorse per raggiungere uno sviluppo economico)

• EA (verifica ambientale) uno strumento sito-specifico tipicamente usato per valutare un servizio esistente. Include considerazione sulle comunicazioni e sulla gestione delle informazioni legate all’ambiente.

• RA (valutazione del rischio, talvolta incluso sia in EA che EIA) considera il rischio presentato da un materiale o servizio e include considerazioni sia sul potenziale pericolo che sulla probabilità di accadimento.

(18)

Spazio

Tempo

Estrazione Produzione Uso Smaltimento

LCA

EIA Concentrazioni/velocità di produzione delle emissioni Trasversale a tutte le fasi LCA vs. EIA (Valutazione dell’Impatto Ambientale).

Un’analisi completa del ciclo di vita di norma si riferisce ad un flusso di materiali ed energia inerenti un prodotto “dalla culla alla tomba” («from cradle to grave»): inizia dalle materie prime nel loro stato naturale e copre l’insieme di tutti i processi ed operazioni di utilizzo del prodotto stesso fino al suo smaltimento finale come rifiuto.

Gli ecoprofili costituiscono invece un’analisi del tipo “dalla culla al cancello” (from «cradle to gate»), e si concludono con l’ottenimento di un prodotto utile, più o meno finito.

(19)

Definizione obiettivi e scopi

Analisi inventari

Valutazione impatto

Interpretazione

Struttura LCA Applicazioni

Dirette

• Sviluppo, migliora- mento del prodotto

• Programmazione strategica

• Direttive politiche pubbliche

• Commercializzazione

• Altro

Altri aspetti

• Tecnico

• Economico

Metodologia LCA: Principi e Struttura.

(20)

Fasi dell’LCA (ISO 14044).

Generalmente, una LCA consiste di varie attività iniziali : a. Definizione di obiettivi e ambito (ISO 14040):

 Definisce e descrive il prodotto, processo o attività. Si definiscono le basi e lo scopo della valutazione.

b. Analisi degli Inventari (LCI):

 Crea un albero di processo in cui tutti i processi dall’estrazione delle materie prime fino al trattamento dei reflui sono mappati e connessi e si chiudono i bilanci di massa ed energia (tutte le emissioni e i consumi sono presi in esame).

c. Valutazione dell’Impatto (LCIA):

 Le emissioni e i consumi sono trasferiti in effetti ambientali. Gli effetti ambientali sono raggruppati e pesati.

d. Valutazione miglioramento/interpretazione:

 Si determinano quindi i risultati dell’analisi degli inventari e della valutazione dell’impatto. Si identificano le aree di miglioramento.

e. Relazioni e revisione critica della LCA, f. Limitazioni della LCA,

g. Relazioni tra le fasi di LCA, e

h. Condizioni per l'uso dei valori scelti ed elementi opzionali.

(21)

Valutazione del Ciclo di Vita e Norme ISO 14 000.

Definizione dell’Obiettivo e del Campo

Analisi degli Inventari Diagramma a blocchi del

processo; raccolta dati; definizione dell’intorno del sistema ed

elaborazione dati

Valutazione dell’Impatto Classificazione e caratterizzazione degli effetti

dell’uso di risorse;

valutazione

Valutazione migliorie Rapporti;

valutazione delle necessità e opportunità di ridurre l’impatto

ISO 14 040 ISO 14 041 ISO 14 042 ISO 14 043

(22)

LCA di prodotti LCA di processi

Valutazione degli impatti ambientali tramite l’intero ciclo di vita di prodotti/processi che soddisfano la funzione d’interesse

Obiettivo

Prodotti con specifiche funzioni Processi per specifici prodotti

Oggetto

Percorso Produzione-uso-smaltimento Costruzione-attività-demolizione

Base della valutazione

Unita funzionale : prestazione caratteristica dei prodotti

Flusso di riferimento: quantità di prodotto che soddisfa l’unità funzionale

Unita funzionale : quantità di

prodotto o oggetto del trattamento Flusso di riferimento: lo stesso

dell’unità funzionale

Due Diversi Approcci all’LCA.

(23)

Valutare Migliorare Confrontare Progettare nuovi prodotti Creare

specifiche di prodotto

Unità funzionale Prodotto(i) di riferimento Parametri di valutazione Processi importanti

Orizzonte Temp.

Allocazione

Scambi Ambientali

Ingressi (Energia e Materiali)

Uscite (Aria, Acqua e Scarti) Ambiente di lavoro

Potenziali Impatti Consumo risorse (Energia e Materiali) Impatti ambientali (Acidificazione, GWP, Ozono, ecc.)

Impatti sull’ambiente di lavoro

Obiettivi Portata Inventari Valutazione impatto Il Processo LCA per Prodotti.

(24)

LCA – Definizione dell’Obiettivo.

• E’ importante stabilire in anticipo a che scopo deve servire il modello, che cosa si vuol studiare, quali approfondimenti e grado di

accuratezza sono richiesti, e quali criteri di decisione si adotteranno alla fine.

• In aggiunta, si devono determinare i confini del sistema – sia per quanto riguarda il tempo che lo spazio.

• Lo scopo deve includere / tenere in considerazione:

funzione del prodotto assunti

unità funzionale limiti

confini tipo di formato del report

procedure di assegnazione il sistema prodotto tipi di impatto e metodologia di

valutazione

requisiti dei dati

(25)

Sistema.

Concetto di Sistema

 Sistema – un gruppo di oggetti e fenomeni interconnessi ed

interagenti; qualsiasi porzione dell’universo che si può isolare dal resto dell’universo allo scopo di osservarne le variazioni.

 Ambiente – la regione ad di fuori dei confini del sistema.

– Classificazione:

 Natura del contorno

 Aperto

 Chiuso

 Isolato

(26)

La maggior parte dei sistemi terrestri sono dei Sistemi Dinamici

A. Sistema isolato B. Sistema chiuso C. Sistema aperto Sole

Classificazione dei Sistemi.

(27)

Riserva Scorta

Componenti di un Sistema.

(28)

Energia solare Atmosfera

Ciclo Idrologico

Precipitazione

Evaporazione

Ciclo delle rocce

Attrazione Gravitazionale Dal Sole e Luna Ciclo Biochimico

Fotosintesi Biosfera

Pedosfera

Litosfera Vulcano

Circolazione Oceano

Oceano

Flusso di Calore Energia Geotermica Risalita magma

Ambienti del Sistema Terra e Relativi Flussi.

(29)

Questi tre sottosistemi della biosfera sono legati tra loro tramite le movimentazioni del ciclo idrologico e dell’atmosfera.

Lo scambio gassoso oceano-atmosfera, che è controllato dalla biologia marina a tempi lunghi, determina la

CLIMA CONTROLLI CO₂

CO₂

OCEANO

GEOSFERA

DESERTO

FIUME

I cicli del carbonio, azoto, fosforo e molti altri elementi biologicamente essenziali sono strettamente accoppiati in ecosistemi terrestri, acque dolci e marine.

(30)

Confini.

• La scelta dei processi, prodotti e attività che si valutano e quelli che non si valutano, può avere un grande impatto sui risultati dell’analisi sul ciclo di vita…. Di fatto l’assegnazione dei confini può avere una ricaduta diretta sulle conclusioni complessive.

• E’ impossibile isolare clinicamente un processo o un prodotto – naturalmente, la questione letteralmente è:

Dove si deve tracciare il confine?

• Determinato da vari fattori:

 applicazione d’interesse dello studio

 assunti

 criteri di eliminazione

 limiti di dati e costi

 a chi ci si rivolge

(31)

Confini e Struttura di un Sistema.

Processo d'interesse Energia

non- rinnovabile

Materiali non- rinnovabili

emissioni energia

Prodotto finale Emissioni nette emissioni

emissioni emissioni

emissioni

emissioni Materie

prime

Materie prime energia energia

energia energia

energia Materiali di scarto

Intermedi Intermedi

Intermedi

Smaltimen- to scarti Processo di

estrazione

Processo di estrazione Processo

Processo

energia

(32)

Il Processo LCA.

Valutare Migliorare Confrontare

Progettare nuovi prodotti

Creare specifiche di prodotto

Orizzonte Temp.

Allocazione

Obiettivi Portata Inventari Valutazione impatto

(33)

Unità Funzionale (FU) o Base.

Una FU è una misura della prestazione dell’uscita funzionale del sistema prodotto. Nella LCA il punto focale non è il prodotto, ma il servizio o

funzione fornita dal prodotto.

 Scopo  fornire un riferimento per correlare gli ingressi e le uscite.

 Necessario  per assicurare comparabilità dei risultati della LCA

FU deve essere definito e misurabile.

1 milione di bottiglie per distribuire l’acqua”

“Distribuire 1 milione di litri di acqua in bottiglia”

bottiglie vs. Bottiglie di vetro I di plastica

(34)

Finalità.

Unità Funzionale

 Cosa fornisce il servizio?

• Portauova

– Trasporta 6-12 uova dal negozio a casa senza romperle …

• Braccio di una gru

– Si innesta su una base esistente, solleva almeno 200 kg…

Prodotto(i) di Riferimento

 Prodotti esistenti che forniscono lo stesso o quasi lo stesso servizio

• Portauova già in uso

• Esistono già gru che forniscono circa lo stesso servizio?

(35)

Finalità (cont.)

Parametri di valutazione

 Impatti Ambientali

 Consumo Risorse

 Ambiente di lavoro…

Processi Importanti Orizzonte Temporale

 In che tempo il prodotto è fabbricato?

 Per quanto tempo il prodotto sarà in uso?

 Effetti ambientali a lungo termine?

• Possono essere di centinaia di anni o più!

Allocazione

 Può essere difficile allocare

gli impatti ambientali • Si può avere più prodotti da un singolo processo

• Un ingresso può essere un sottoprodotto di altri processi

(36)

Orizzonte Temp.

Allocazione

Scambi Ambientali Ingressi (Energia e Materiali) Uscite (Aria, Acqua e Scarti) Ambiente di lavoro

Portata Inventari Valutazione impatto

Obiettivi

(37)

Cosa sono i Flussi degli Inventari?

L’inventario LCA è un processo "obiettivo", computerizzato di quantificazione dei flussi di materiali e energia lungo

l’intero ciclo di vita di un prodotto, processo o attività…

 Requisiti di energia e materie prime

 Emissioni in aria

 Effluenti liquidi

 Rifiuti solidi

 Ecc.

raccolta dati

procedure di calcolo

quantificazione ingressi e uscite

uso di risorse rilascio nell’aria rilascio nell’acqua

(38)

Analisi degli Inventari (LCI).

• Stabilire che ingressi e uscite di tutti i processi del ciclo di vita si determinino in termini di materiali ed energia (p.es., kg di prodotto fatto per kg di CO₂ prodotta o kg di CO₂ prodotta / kg di prodotto)

• Iniziare costruendo un albero di processo o un diagramma di flusso classificando gli eventi in un ciclo di vita del prodotto che si devono considerare nella LCA, più le loro interconnessioni.

• Quindi, iniziare a raccogliere i dati rilevanti per ciascun evento: le emissioni da ciascun processo e le risorse (materie prime) usate.

• Stabilire bilanci di materia e energia (corretti) per ogni stadio del processo ed evento.

Esempi di inventari:

 Gas che contribuiscono al riscaldamento globale

 Gas che contribuiscono alla riduzione dello strato di ozono

 Gas che favoriscono la formazione dello smog

 Composti chimici tossici

 Calore/Energia

 Degrado della terra/habitat

(39)

Inventari nella Sintesi del MonoMetilAmminoMalonato (MMAM).

11° 12°

2°

Dimetil malonato

Metilammina

Acqua

3°

Acido cloroacetico

Cianuro di sodio

Metanolo

Idrossido di sodio

Acido solforico

Metanolo

Ammoniaca

Acqua

4°

Acido acetico

Anidride acetica

Cloro

Idrossido di sodio

Acido cianidrico

Gas naturale Idrogeno Monossido carbonio

Cloruro di sodio Acqua

Triossido di zolfo

Gas naturale Idrogeno Monossido carbonio

Aria Gas naturale

Acqua

5°

Metanolo

Monossido carbonio

Acido acetico

Chetene

Cloruro di sodio Acqua Cloruro di sodio

Acqua

Ammoniaca

Gas naturale Ossigeno

Gas naturale Gas naturale

Sale Acqua

Zolfo Aria Acqua

6°

Gas naturale Idrogeno Monossido di carbonio

Gas naturale

Metanolo

Acetone

Sale Acqua

Aria Gas naturale

Acqua

Aria

Estrazione petrolio/raffineria

7°

Gas Naturale Gas naturale

Gas naturale Idrogeno Monossido carbonio

Isopropanolo

Ossigeno

8°

Propilene

Acido solforico

Acqua

9°

Estrazione petrolio/raffin.

Acqua

Triossido di zolfo.

Acqua

10°

Biossido di zolfo Ossigeno

Zolfo Ossigeno

Estrazione petrolio/raffineria

(40)

Toluene SMB

EtOH THF

T

S Diagramma di Flusso per la Sintesi della

Sertralina.

Farmaco antidepressivo

(41)

Inventari quantificati nella

7 th 8 th 9 th 10 th 11 th 12 th 13 th 14 th 15 th

Benzene (182 kg) Nafta (2230 kg) Raffineria Petrolio

Idrogeno (14.9 kg)

Gas Naturale (209 kg) Acqua (418 kg)

Ossigeno (61.1 kg) Aria (364 kg) Aria (134 kg)

Benzene (246 kg) Nafta (3010 kg) Raffineria Petrolio Gas Naturale (72.4 kg)

Acqua (145 kg)

Ossigeno (82.4 kg) Aria (489 kg) Idrogeno (20.1 kg)

Aria (433 kg) Aria (2800 kg) Gas Naturale (697 kg)

Acqua (1870 kg) Cicloesano (196 kg)

Ossigeno (22.5 kg)

Cicloesano (265 kg)

Ossigeno (72.7 kg) Cicloesanolo (223 kg)

Cicloesanone (223 kg)

Ammoniaca (1560 kg)

Acqua (641 kg) Aria (22000 kg) Acido Nitrico (6410 kg)

Aria (252 kg) Gas Naturale (62.5 kg)

Acqua (168 kg)

Aria (811 kg) Benzene (197 kg)

Idrogeno (16.1 kg)

Aria (145 kg) Benzene (265 kg)

Idrogeno (21.7 kg) Aria (469 kg) Aria (3010 kg) Gas Naturale (751 kg)

Acqua (2010 kg) Acido Adipico (599 kg)

Gas Naturale (119 kg) Ammoniaca (140 kg)

Acqua (283 kg) Ossigeno (136 kg)

Cicloesano (212 kg)

Ossigeno (24.3 kg)

Cicloesano (286 kg)

Ossigeno (78.6 kg)

Ammoniaca (1679 kg) Acqua (699 kg) Aria (23700 kg) Adiponitrile (443 kg)

Idrogeno (33.1 kg)

Cicloesanolo (241 kg)

Cicloesanone (241 kg)

Acido Nitrico (6902 kg) Esametilene-

Diammina (476 kg)

Acido Adipico (645 kg) Nylon 6.6

(1000 kg)

(42)

Diagramma del Ciclo di Vita di un Tappeto in Nylon-6,6.

P11 P10 P9 P8 P7 P6 P5 P4 P3 P2 P1 Primario 2° 3° 4° 5° 6°

Riuso Nylon 6,6

Cimatura 14.03MJ

Formatura Estrusione

Lattice Non-poliam-

mide 6,6

Tintura 36400MJ Tappeto

pronto alla vendita 1029m² 2058kg

Tappeto 1029m² 2058kg

Filo di nylon 1000kg

Adesivo Scarti

tappeto

Filatura 2909MJ

Tappeto supporto 1058kg Vuoto

900MJ

Fusione Nylon

Vergine + Riciclato

Pulitura a vapore Impianto

Cogeneraz.

Selezione Automatica Gesso

da supporto

Poliammide 6,6

Riduzione dimensioni Separazione

Nylon-6,6

(43)

Vie a MDI e TDI Rispetto agli Altri Processi Chimici di Grande Volume.

BZ

NitroBZ

Anilina

MDA

MDI

Formaldeide MeOH

Ammoniaca

Acido Nitrico H₂SO₄

H₂

Fosgene

Cloro CO₂

Toluene

DNT

TDA

TDI

(44)

Eco-Efficienza e Progettazione.

Salvaguardarsi dai problemi noti

 Evitare i composti chimici che si sa essere problematici

• p. es., cadmio, piombo, mercurio

Seguire le Preferenze del Personale Informato

 Se si trattano aree grigie, incertezze nei dati,…

Creare degli elenchi

 elenco X (sostanze con problemi noti): da evitare

 Elenco grigio: problematici, ma possono essere i migliori, o solo, disponibili

 Elenco positivo: Preferito Reinventare

Buono Migliore

Ottimo

Cradle to Cradle, by

McDonough & Braungart, 2002

(45)

Cinque Criteri Principali per Valutare i Composti Chimici Pericolosi.

(1) Quantità. Il quantitativo di composto chimico da applicare, come anche il metodo.

(2) Persistenza. Viene data in termini di vita media o tempo di residenza.

(3) Tossicità - LC₅₀ , LD₅₀o altro

(4) Bioaccumulazione e bioamplificazione. Il pericolo è che la bioaccumulazione possa causare tossicità. La maggior parte dei pesticidi sono idrofobici, ”insolubili in acqua," e lipofili. Inoltre,

possono avere più di un gruppo funzionale che influenza le proprietà di solubilità.

(5) Altri effetti negativi, p. es. proprietà chimiche inusuali come capacità chelanti che alterano la disponibilità di altri composti chimici

nell’ambiente, generatori di altre sostanze problematiche.

(46)

Acquisti Verdi.

ACQUISTI VERDI

 Considerazione del ciclo del prodotto

Gli Acquisti verdi sono a 2 livelli

Approvvigionamento di materiali più sicuri eco-compatibili, tecnologie, ecc. da parte del produttore

Richiesta dei Consumatori di prodotti eco-compatibili

I tre principi di base degli Acquisti Verdi

 Politiche e pratiche di Gestione degli Acquisti Verdi

 Disponibilità di informazioni eco-correlate per valutare i produttori e i distributori di prodotti

(47)

Orizzonte Temp.

Allocazione

Potenziali Impatti Consumo risorse (Energia e Materiali) Impatti ambientali (Acidificazione, GWP, Ozono, ecc.) Impatti sull’ambiente di lavoro

Portata Valutazione

impatto

Obiettivi

Inventari

(48)

Valutazione dell’Impatto.

Identificazione degli impatti  valutazione impatto Metodi di valutazione :

1) Modelli

– Basati su relazioni matematiche tra causa ed effetto – Possono essere: Fisici, Chimici, Biologici

2) Esperimenti – Sul campo – In laboratorio

3) Rappresentazione fisica (disegni, fotografie, film, modelli 3D)

4) Valutazione

– Usata per calcolare i costi o i benefici di un aspetto ambientale come conseguenza di una attività.

(49)

Da LCI a LCA – Conversione a Dati Utili.

Inventari del Ciclo di vita

> 5000 dati

}

Valutazione dell’impatto del Ciclo di Vita

Converte i dati LCI in 12-20

“indicatori d’impatto” che riguardano tutte le rilevanti problematiche ambientali

(50)

Da LCI a LCA.

Analisi degli Inventari Valutazione dell’Impatto

Estrazione da miniere e

minerali

Estrazione di combustibili

fossili

Produzione energia Produzione

materie prime

produzione materiale

finale

uso

Waste treatment

Albero di processo tabella inventari Benzene in acqua Metiletilchetone in aria

Alcool etilico in aria Xilene in aria Toluene in aria Benzene in aria

Zinco nel suolo Nichel in acqua SO₂in aria NO_xin aria CH₄in aria CO₂in aria

risultati indicatore categorie

risultati normalizzati Indicatore categorie

risultati pesati riduzione delle

risorse abiotiche eutroficazione acidificazione ecotossicità tossicità umana ossidazione fotoch.

Diminuzione ozono stratosferico

riscaldamento globale

Categorie d’Impatto

caratterizzazione normalizzazione

pesatura

(51)

 Impatti ecotossicologici

 Impatti tossicologici umani

 Formazione di ossidanti da luce

 Diminuzione ozono stratosferico

 Eutroficazione

 Ambiente di lavoro Scelta delle Categorie di Impatto.

Comunemente si prendono in considerazione le seguenti categorie di impatto :

 Risorse abiotiche

 Risorse biotiche

 Uso della terra

 Riscaldamento Globale

 Acidificazione

(52)

0 50 100 150

1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010

indice (anno di riferimento =100)

Anno

produzione

Cambiamento climatico

rumori

discariche acidificazione

composti tossici diminuzione ozono

Indicatori Ambientali (EPI).

“Un indicatore è un parametro (o valore derivato da parametri), che

fornisce informazione su un fenomeno. L’indicatore ha un significato che va oltre le proprietà direttamente associate al valore del

parametro stesso”

(53)

Soggetti degli Indicatori - Le Tre Linee Fondamentali.

Fisico/chimico/bio- logico

 Volatilità

 GWP

 Energia Primaria

 Ecotossicità Acquatica

 Efficienza atomica

Finanziario

 Turnover

 Stipendi netti

 “Valore Aggiunto”

 Flusso di denaro

 ecc.

Sociale

 Tasso di istruzione

 Accesso a acqua potabile

 Reddito famigliare

 ecc

(54)

Categorie di Impatto di Ciclo di Vita Comunemente Usate.

Categoria di Impatto

Scala Dati LCI Rilevanti (p. es., classificazione)

Fattore Comune Caratterizzante

Descrizione del Fattore

Riscaldamen- to Globale (GWP)

Globale Biossido di carbonio (CO2) Biossido di azoto (NO2) Metano (CH4)

Clorofluorocarburi (CFC) Idroclorofluorocarburi (HCFC)

Metil Bromuro (CH3Br)

Potenziale di Riscaldamento Globale

Converte i dati LCI in equivalenti di CO2. Nota: i potenziali di riscaldamento globale sono 50, 100, o 500 anni.

Diminuzione dell’Ozono Stratosferico

Globale Clorofluorocarburi (CFC) Idroclorofluorocarburi (HCFC)

Halon

Metil Bromuro (CH₃Br)

Potenziale di distruzione dell’ozono

Converte i dati LCI in equivalenti di

triclorofluorometano (CCl3F, CFC-11).

Acidifica- zione (AC)

Regionale Locale

Ossidi di zolfo (SOx) Ossidi di Azoto (NOx) Acido Cloridrico (HCl) Acido Fluoridrico (HF) Ammoniaca (NH3)

Potenziale di Acidificazione

Converte i dati LCI in equivalenti di ioni idrogeno (H⁺) .

Eutrofiz- zazione (EP)

Locale Fosfato (PO4), Nitrati (NO3) Ossido di azoto (NO) Biossido di azoto (NO2) Ammoniaca (NH3)

Potenziale di Eutrofizzazione

Converte i dati LCI in equivalenti di

fosfato (PO4).

(55)

Categorie di Impatto di Ciclo di Vita Comunemente Usate.

Categoria di Impatto

Scala Dati LCI Rilevanti (p. es., classificazione)

Fattore Comune di Caratterizzazione

Descrizione del Fattore

Smog

Fotochimico (POCP)

Locale Idrocarburi diversi dal metano (NMHC)

Potenziale di Creazione di ossidanti fotochimici

Converte i dati LCI in equivalenti di C₂H₆

Tossicità terrestre (TETP)

Locale Composti chimici tossici con una concentrazione letale nota sui topi

LC₅₀ Converte i dati LCI in equivalenti.

Tossicità acquatica (AETP)

Locale Composti chimici tossici con una concentrazione letale nota sui pesci

Salute dell’uomo (HTP)

Globale Locale Regionale

Rilasci totali nell’aria, nell’acqua, e nel suolo.

Impoveri- mento delle risorse

Globale Locale Regionale

Quantità di minerali usati Quantità di combustibili fossili usati

Potenziale di impoverimento delle risorse

Converte i dati LCI in un rapporto tra

quantità di risorsa usata e quantità di risorsa lasciata

Uso della Globale Rifiuti solidi Converte la massa dei

(56)

Estrazione Materie

prime

Energia

Impatti

Lavorazione Materie prime

Impatti

Manifattura Prodotto

Impatti

Uso, Riuso, Smaltimento

Impatti Materie prime

Energia Materie prime

Energia Materie prime Stadi del

Ciclo di Vita

Riscald.

globale

Diminuz.

ozono

Formaz.

smog

Acidifi- cazione

Altri rilasci tossici

Salute umana e danni

all’ecosistema Impatti

del Ciclo di Vita

Impoverim.

risorse

Complessità della Valutazione dell’Impatto Associato al Ciclo di Vita.

(57)

Effetti Ambientali Materiali/impatto

Effetto serra

Diminuzione strato di ozono

Eutrofizzazione

Diminuz. di risorse abiotiche

Smog (estivo) Acidificazione

Rame CO₂ CFC SO₂ NO_x fosforo

composti organici volatili (VOC) Metalli pesanti PCB

pesticidi stirene

Eco-tossicità

Diminuzione di risorse biotiche

Tossicità umana

Odore

Esistono vari modi per valutare e pesare gli effetti ambientali.

Pesare l’effetto?

(esempio)

La Valutazione dell’Impatto si Focalizza sulla

Caratterizzazione del Tipo e Severità dell’Impatto Ambientale.

(58)

Eco Indicatori – Metodologia.

• Tutti gli impatti ambientali sono convertiti in punteggi di Eco-indicatore EPI usando un metodo di pesatura

• Il punteggio è calcolato per:

 Produzione del Materiale (per kg)

 Processi di Produzione (per unità appropriata al processo)

 Trasporto (m³·km^-1)

 Generazione e Uso di Energia (elettricità e calore)

 Smaltimento (per kg)

• Eco-punteggi negativi per ricicli e riusi

• Inventari emissioni, estrazioni risorse, usi della terra connessi al ciclo di vita del prodotto

• Calcolo del danno a salute umana, qualità ecosistemi e risorse

• Pesatura delle tre categorie di danno per arrivare a un numero.

(59)

Valutazione dell’Impatto: Classificazione e Caratterizzazione – Esempio 1.

Categoria d’impatto Acidificazione

Risultati LCI Emissioni di sostanze acidificanti all’aria (in kg)

Modello caratterizzazione Modello che descrive l’evoluzione e la deposizione di sostanze acidificanti, adatto per la LCA

Indicatore di categoria Deposizione/carico critico di acidificazione

Fattore caratterizzazione Potenziale di acidificazione (AP) per ogni emissione acida nell’aria (in kg SO₂ equivalenti/kg emissione) Risultato per unità indic. kg SO₂ eq.

(in kg SO₂

equivalenti/ kg emission)

2 2

/ /

i i

i

SO SO

AP MW

MW



 







Composto MW Acido risultante α AP_i

SO₂ 64.1 H₂SO₄ 2 1.00

NO 30.0 HNO₃ 1 1.07

NH₃ 17.0 HNO₃ 1 1.88

NO₂ 46.1 HNO₃ 1 0.70

HCl 36.5 - 1 0.88

HF 20.0 - 1 1.60

H₂S 34.8 H₂SO₄ 2 1.88