Gruppo di lavoro “Prodotti e Processi chimici” Per info e contatti: Grazia Barberio Valutazione dell’approccio LCA per la sintesi di prodotti chimici Grazia Barberio, Patrizia Buttol - ENEA Bologna Fabiana Sorrentino, Immacolata Tommasi - Dipartimento di Chimica, Università degli Studi di Bari Obiettivo : valutare la performance ambientale di un processo di produzione di acetilacetato di sodio e comparare sulla base della stessa unità funzionale (1 g di prodotto) due vie di sintesi:  la via sintetica sperimentale, via BMIM-2-CO 2 (scenario 1)  un processo su scala di laboratorio, via fenati, descritto in letteratura (Processo Bottaccio-Chiusoli) (scenario 2). Problematiche metodologiche inerenti l’applicazione di LCA a processi di sintesi chimica Tra gli strumenti di valutazione quantitativa dell’impatto ambientale, il Life Cycle Assessment (LCA) è quello che permette di individuare le criticità ambientali nell’intero ciclo di vita di un prodotto/processo. La sua applicazione in campo chimico presenta problematiche metodologiche peculiari, fra le quali:. Risultati Categorie di impatto analizzate: Consumo di risorse (ADP); Riscaldamento globale (GWP100); Riduzione dello strato di ozono (ODP); Tossicità umana (HTP); Ecotossicità di acqua dolce (FAETP); Ecotossicità acquatica marina (MAETP); Ecotossicità Terrestre (TETP); Ossidazione fotochimica (POCP); Acidificazione (AP); Eutrofizzazione (EP). Scenario 1 (Fig. 3): La produzione del BMIM-2-CO 2 è lo step di reazione che dà maggior contributo all’impatto ambientale totale (~70% in tutte le categorie), prevalentemente a causa del consumo energetico. I valori negativi sono dovuti all’impatto evitato della produzione di 1- butil, 3-metil imidazolio cloruro che, rigenerato al termine della reazione, viene riciclato nello step precedente, riducendo di circa il 75% la produzione ex novo. Confronto delle due vie sintetiche (Fig. 4): il processo via BMIM-2-CO 2 risulta vantaggioso per tutte le categorie di impatto considerate. Questo è dovuto alle minori quantità di energia ed acqua utilizzate, CO 2 disperso in atmosfera, rifiuti chimici. La categoria di impatto con valori più elevati è MAETP. L’impatto è determinato dalla produzione di energia elettrica e, in particolare, dal rilascio di acido fluoridrico a seguito della combustione di carbone (prevista nel mix elettrico italiano utilizzato). Conclusioni Lo studio di LCA, seppure nei limiti delle assunzioni e semplificazioni effettuate, ha permesso di identificare i punti critici del processo e di confrontarlo con uno analogo presente in letteratura. Inoltre è stato possibile testare alcuni approcci alla formulazione di inventari nei processi di sintesi chimica. La possibilità di effettuare lo scaling-up è ancora oggetto di ricerca a livello internazionale e passa attraverso il coinvolgimento di esperti di settore per ottenere una qualità migliore delle stime. Il caso studio di LCA di screening : sintesi di acetilacetato di sodio Il processo prevede il recupero di CO 2 attraverso la reazione con 1-butil, 3-metil imidazolio cloruro per dare 1-butil, 3-metil imidazolio-2-carbossilato (BMIM-2- CO 2 ). La Fig. 2 mostra il successivo step di reazione per ottenere l’acetilacetato. Questo tipo di sintesi di prodotti chimici attraverso recupero di CO 2 si inserisce tra le misure di mitigazione dei gas serra suggerite dalla IEA (International Energy Agency). Fig. 3 Impatti dello scenario 1: contributo percentuale della produzione dei reagenti e del consumo di energia per la sintesi dell’acetilacetato Fig. 4 Confronto degli scenari: risultati di normalizzazione Fig. 2 Sintesi di acetilacetati via BMIM-2-CO 2  Difficoltà di reperimento di dati di inventario sia allo stadio di progettazione di sintesi chimiche (scala di laboratorio) sia allo stadio industriale. La letteratura propone alcune metodologie di formulazione dell’inventario per la sintesi di prodotti chimici di base e della chimica fine (per dettagli Atti di Ecomondo 2008). Alcune di queste sono state adottate per lo studio di LCA di screening (box inferiore).  Modelli per lo scaling-up di processo. L’incremento di dimensione fisica dell’impianto di produzione si accompagna da un lato a un uso di energia e quantità di materiali in input/output maggiori, dall’altro ad effetti sinergici di processo e all’ottimizzazione della capacità produttiva del sistema. Non si può quindi prevedere una estrapolazione lineare dei dati di inventario e dei potenziali impatti ambientali nel processo di scaling-up. Modelli e linee guida sono ancora allo studio, nel tentativo di arrivare a una procedura sistematica. Fig. 1 Schema di scaling-up di processo