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Sebastiano Gheduzzi Analisi dellimpatto ambientale con metodologia LCA di un palettizzatore: il caso Elettric 80 Candidato Relatori Dott.ssa Isabella Lancellotti.

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1 Sebastiano Gheduzzi Analisi dellimpatto ambientale con metodologia LCA di un palettizzatore: il caso Elettric 80 Candidato Relatori Dott.ssa Isabella Lancellotti Prof.ssa Anna Maria Ferrari Dipartimento di Scienze e Metodi dellIngegneria (RE) Correlatori: Ing. Paolo Neri Barbara Baroncini Responsabile Ambiente, Qualità e Sicurezza Elettric 80 Università degli studi di Modena e Reggio Emilia Dipartimento di Ingegneria Enzo Ferrari

2 Valutazione dellimpatto ambientale, mediante metodologia LCA (Life Cycle Assessment), associato allintero ciclo di vita di un palettizzatore realizzato da Elettric 80. Obiettivo dello studio Corso di Laurea Magistrale Ingegneria Per la Sostenibilità Ambientale Anno Accademico 2011/2012

3 La valutazione dellimpatto ambientaleDefinizione 1 Scopo dello studio Scopo dello studio Confini del sistema Confini del sistema Unità funzionale Unità funzionale ISO Analisi dinventario Flussi di energia Flussi di energia Flussi di materia Flussi di materia Emiss. non materiali Emiss. non materiali 3 ISO Analisi degli impatti (valutazione) Applicazione di un metodo di valutazione Applicazione di un metodo di valutazione Caratterizzazione Normalizzazione Valutazione 4 ISO Analisi di Sensibilità e Analisi dei Costi Approfondimenti dei processo Approfondimenti dei processo LCA del confrontoLCA del confronto LCA La LCA è una tecnica che permette di valutare gli impatti ambientali associati ad un prodotto, processo o attività, attraverso lidentificazione e la quantificazione dei consumi di materia, energia ed emissioni nellambiente e lidentificazione e la valutazione delle opportunità per diminuire questi impatti. SETAC ( Society of Environmental Toxicology and Chemistry, [1993]) Corso di Laurea Magistrale Ingegneria Per la Sostenibilità Ambientale Anno Accademico 2011/2012

4 Il sistema studiato va dallestrazione delle materie prime fino al recupero e/o smaltimento dei materiali. UNITAFUNZIONALE 1 palettizzatore Vita Media: 15 anni Utilizzo: ore 1- Obiettivo dello studio CONFINI DEL SISTEMA Corso di Laurea Magistrale Ingegneria Per la Sostenibilità Ambientale Anno Accademico 2011/2012 OBIETTIVO Valutare limpatto ambientale associato alla vita di un palettizzatore.

5 NASTRI TRASPORTATORI TRASPORTI CON RULLIERA PINZA TELAIO Corso di Laurea Magistrale Ingegneria Per la Sostenibilità Ambientale Anno Accademico 2011/2012

6 ENERGIA ELETTRICA MATERIALI RIFIUTI TRASPORTI IMBALLAGGI LAVORAZIONE 2-Raccolta dei dati di Inventario ENERGIA PER LO SMALTIMENTO Fase di FINE VITA Fase di PRODUZIONE MATERIALI DI COSTRUZIONE TRASPORTI DI MATERIE PRIME TAGLIO, SALDATURA, FRESATURA, VERNICIATURA, IMBALLAGGIO DEI FORNITORI Fase dUSO ASSORBIMENTO DI ENERGIA ELETTRICA DALLA RETE SCARTI DI LAVORAZIONE TRASPORTO DEL PALETTIZZATORE AL CLIENTE SMALTIMENTO DIFFERENZIATO DEI MATERIALI FASE DI ASSEMBLAGGIO RICICLO IMBALLAGGIO DEL PALETTIZZATORE MANUTENZIONE FINE VITA MANUTENZIONE INTERO CICLO DI VITA

7 Il codice di calcolo SimaPro 7.3 Prodotti, coprodotti e prodotti evitati Risorse Lavorazioni e trasporti Emissioni (in aria, acqua e suolo) Emissioni non materiali (rumore, radiazioni) Rifiuti a trattamento

8 3- Lanalisi e la valutazione dellimpatto ambientale nellLCA, si articola generalmente in quattro punti : 1)Classificazione : ciascun impatto quantificato nella fase di inventario, viene "classificato" sulla base dei problemi ambientali a cui può potenzialmente contribuire. 2)Caratterizzazione : ciascuna sostanza contribuisce in maniera differente allo stesso problema ambientale; le quantità di ciascun input ed output vengono quindi moltiplicati per un "fattore di peso" che misura lintensità delleffetto di una sostanza sul problema ambientale considerato. 3)Normalizzazione : i valori precedentemente ottenuti sono normalizzati, divisi cioè per un "valore di riferimento" in modo da poter stabilire la magnitudo di ciascun effetto ambientale rispetto ad un valore di riferimento. 4) Valutazione : lobiettivo della fase di valutazione è quello di potere esprimere, attraverso un valore numerico, limpatto ambientale associato ad un prodotto nellarco del suo ciclo di vita. I valori degli effetti normalizzati vengono quindi moltiplicati per dei "fattori di peso", che esprimono limportanza intesa come criticità, che viene attribuita a ciascun problema ambientale. Corso di Laurea Magistrale Ingegneria Per la Sostenibilità Ambientale Anno Accademico 2011/2012

9 : 3- Analisi dei risultati dellintero ciclo di vita con i 3 metodi: Eco Indicator 99 EPS 2000 Impact % %18,81 % % % % FASE DUSO FASE DI PRODUZIONE FASE DI FINE VITA

10 USO PRODUZIONE 3- Risultati ottenuti % % < 1 % Nel processo uso si considerano ore di utilizzo. (Vita media di 1 Palettizzatore) FINE VITA Nel processo fine vita si considerano la raccolta e la manipolazione dei materiali, ma non la produzione del secondario.

11 Categoria di danno Unità di misura Intero ciclo di vita ProduzioneUsoFine vita Human Health DALY ResourcesMJ primary Climate Change Kg CO2 eq Ecosystem quality PDF m2 anno Radioactive waste kg Human Health ELU EcosystemELU ResourcesELU BiodiversityELU IMPACT EPS Analisi nelle categorie di danno con IMPACT e EPS 2000 Corso di Laurea Magistrale Ingegneria Per la Sostenibilità Ambientale Anno Accademico 2011/2012

12 3- Analisi della sola fase di uso secondo IMPACT Polveri, NOx, SOx … CO2, CH4, ecc… Corso di Laurea Magistrale Ingegneria Per la Sostenibilità Ambientale Anno Accademico 2011/2012

13 3- Analisi della sola fase di produzione secondo IMPACT Polveri, NOx, ecc… CO2, CH4, ecc…

14 3- Analisi della sola fase di produzione IMPACT Larmadio in acciaio inox presenta il danno ambientale maggiore. Guardando nel dettaglio la fase di produzione si nota che limpatto maggiore è dato dal processo relativo alla produzione del Quadro elettrico. Corso di Laurea Magistrale Ingegneria Per la Sostenibilità Ambientale Anno Accademico 2011/2012

15 4- Analisi di Sensibilità Sostituendo larmadio in acciaio inox con un acciaio meno pregiato si ha una riduzione del danno causato dal quadro elettrico del 41%... …e del 7% considerando lintero ciclo di produzione. Corso di Laurea Magistrale Ingegneria Per la Sostenibilità Ambientale Anno Accademico 2011/2012

16 Dallanalisi della valutazione si nota che il processo USO dellEAGLE produce un danno ( Pt) maggiore del 123% di quello dellUSO dellEAGLEIT ( Pt). La differenza è evidente specialmente nella categoria di danno Human Health ed è dovuta prevalentemente a Particulates, <2,5 µm in aria (utilizzando il palettizzatore sfruttando lenergia elettrica cinese si hanno emissioni di particolato 6 volte maggiori a quelle che si avrebbero utilizzandolo in Italia), SOx in aria ( 4 volte tanto) e NOx in aria ( 3 volte tanto). 4- Analisi di sensibilità Corso di Laurea Magistrale Ingegneria Per la Sostenibilità Ambientale Anno Accademico 2011/ Pt Pt - 56%

17 4- Analisi di sensibilità: Confronto LGV Palettizzatore Corso di Laurea Magistrale Ingegneria Per la Sostenibilità Ambientale Anno Accademico 2011/ Pt Pt - 8%

18 Conclusioni Corso di Laurea Magistrale Ingegneria Per la Sostenibilità Ambientale Anno Accademico 2011/2012 E possibile proporre miglioramenti per diminuire il danno ambientale associato allintera vita del palettizzatore: Sosituire larmadio Alleggerire il telaio Sostituire il recinto protettivo in policarbonato Sostituire il tappetino in PVC del nastro Sostituire i motori attuali con motori più efficienti Importanza dellLCA come strumento da affiancare alla progettazione e agli strumenti di gestione.

19 Corso di Laurea Magistrale Ingegneria Per la Sostenibilità Ambientale Anno Accademico 2011/2012

20 3- Analisi nelle categorie di danno dellintero ciclo di vita con IMPACT CATEGORIA DI DANNO VALORE % HUMAN HEALTH DALY ECOSYSTEM QUALITY PDF m2 anno 3.76 CLIMATE CHANGE E5 Kg CO2 eq RESOURCES 2.261E6 MJ primary RADIOACTIVE WASTE kg 1.92 Corso di Laurea Magistrale Ingegneria Per la Sostenibilità Ambientale Anno Accademico 2011/2012

21 3- Analisi della sola fase di produzione secondo EPS 2000 Consumo di risorse Corso di Laurea Magistrale Ingegneria Per la Sostenibilità Ambientale Anno Accademico 2011/2012

22 3- Analisi della sola fase di produzione PROCESSO IMPACT (%) EPS 2000 (%) QUADRO ELETTRICO TELAIO NASTRO TRASP. CON RULLIERA CAVI ELETTRICI PROTEZIONE MOTORI PINZA Corso di Laurea Magistrale Ingegneria Per la Sostenibilità Ambientale Anno Accademico 2011/2012

23 1 PALETTIZZATORE usato in Italia = 1 LGV usato in Italia = 57.8 Pt 4,93 AUTO 0,26 CAMION 0,15 TRAM

24 Corso di Laurea Magistrale Ingegneria Per la Sostenibilità Ambientale Anno Accademico 2011/ ,7 DALY -1 (salute umana) 333 Pt (salute umana) 1 kg di SOSTANZA EMESSA fattori di NORMALIZZAZIONE Inverso del danno subito dal cittadino medio europeo in 1 anno fattori DI VALUTAZIONE Importanza relativa delle categorie di danno fattori di CARATTERIZZAZIONE sostanze cancerogene malattie respiratorie (sost. org.) malattie respiratorie (sost. inorg.) cambiamenti climatici impoverimento dello strato di ozono radiazioni ionizzanti SALUTE UMANA: (DALY:Disability AdjustedLifeYears) acidificazione/eutrofizzazione ecotossicita uso del territorio QUALITA : dellECOSISTEMA (PDF*m2*anno:Potentially Disappeared Fraction) minerali combustibili fossili IMPOVERIMENTO : delle RISORSE (MJ Surplus) 0,004076Pt/kg X 2,1E-7 DALY/kg 1 kg CO 2 X X

25 Corso di Laurea Magistrale Ingegneria Per la Sostenibilità Ambientale Anno Accademico 2011/2012 DALY (Human Health): stima il carico totale da attribuire a ciascun problema di salute, è stato sviluppato in collaborazione con la Banca Mondiale e lOrganizzazione Mondiale della Sanità. Questo indicatore esprime il numero di Disability-Adjusted Life Years (DALYs), esso misura quindi il peso di una infermità dovuta ad una invalidità o a una morte prematura attribuibili a ciascuna malattia. PDF.m2.yr (Qualità dellEcosistema): rappresenta lindicatore biologico della salute dellecosistema in termini di variazione del numero di specie presenti in un territorio. esprime la Diminuzione relativa del numero di specie Potentially Disappeared Fraction (PDF) e può essere interpretato come la frazione percentuale di specie che hanno unalta probabilità di non sopravvivere nellarea considerata a causa di sfavorevoli condizioni di vita. MJ Surplus (Resources): differenza fra lenergia necessaria allestrazione di una risorsa presente e quella indispensabile in un istante futuro. (ES: si calcola il surplus di energia, valutato in MJ che sarà necessario per estrarre 1Kg di materiale nel momento in cui il consumo di quel materiale sarà cinque volte quello estratto dallumanità prima del La scelta del fattore N = 5 è totalmente arbitraria poiché non si è interessati a valori assoluti ma a misure relative) Le unità di misura

26 Estrazione Materie Prime (Risorse) Produzione pezzi (piatti, travi, tubolari…) Trasporti Lavorazioni (trafilatura, tornitura, fresatura, filettatura, foratura, saldatura, zincatura, verniciatura…) Scarti di lavorazione Emissioni ImballaggiPALETTIZZATORE Trasporti Assemblaggio dei diversi componenti Imballaggio Trasporti Consumo di energia elettrica Manutenzione Fine vita dei pezzi di ricambio Consumo di energia elettrica Separazione dei materiali Riciclo o smaltimento dei materiali Emissioni Corso di Laurea Magistrale Ingegneria Per la Sostenibilità Ambientale Anno Accademico 2011/2012

27 Differenza armadio inox / non inox Prevalentemente Carcinogens kg C2H3Cl eq Non-Carcinogens kg C2H3Cl eq Respiratory inorganics 10-7 kg PM2,5 eq Global warming kg CO2 eq

28 Corso di Laurea Magistrale Ingegneria Per la Sostenibilità Ambientale Anno Accademico 2011/2012 Differenza LCA LGV/ LCA EAGLE Prevalentemente Carcinogens kg C2H3Cl eq Non-Carcinogens kg C2H3Cl eq Respiratory inorganics kg PM2,5 eq

29 Unità funzionale Risorse Emissioni in aria Emissioni in acqua Rifiuti Energie Trasporti


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