Analisi LCA di un processo di cromatura Tedeschini Eleonora Prof. Anna Maria Ferrari Dipartimento di Scienze e metodi dell’Ingegneria Università degli Studi di Modena e Reggio Emilia Ing. Paolo Neri Ente per le Nuove Tecnologie, l’Energia e l’Ambiente

Obiettivo dello Studio Calcolo del danno ambientale del processo di cromatura dell’Azienda Galvanica Nobili S.r.l. Metodologia utilizzata: Analisi del ciclo di vita (LCA - Life Cycle Assessment).

Flow chart del processo Rettifica e lucidatura precromatura Gestione uffici e capannone Preparazione e montaggio Anidride cromica Acido solforico Trattamento delle acque elettrolitiche (depuratore con resine a scambio ionico) Vasche di cromatura Trattamento fanghi di cromatura Abbattimento delle emissioni Rettifica e lucidatura di finitura Emissioni in aria Imballaggio Fine vita del cromo

LCA COME? Life Cycle Assessment A COSA SERVE L’ LCA? LCA permette di valutare gli impatti ambientali associati ad un prodotto, processo o attività. COME? Attraverso la quantificazione dei consumi di materia e di energia, delle emissioni nell’ambiente, e l’identificazione e la valutazione delle opportunità per diminuire questi impatti sull’ambiente. QUALI SONO I CONFINI DELL’ANALISI? L’analisi riguarda l’intero ciclo di vita del prodotto “dalla culla alla tomba”: dall’estrazione al trattamento delle materie prime, alla produzione, al suo uso e manutenzione, fino al riciclo ed alla sua collocazione finale.

I metodi di valutazione del danno Elaborato nel 1999 dalla società di consulenza Pré su commissione del VROM (Ministero dell’Ambiente olandese), il metodo degli eco-indicatori è uno dei più diffusi a livello europeo. È un endpoint method, ovvero aggrega in un singolo valore i risultati delle tre damage categories, a loro volta ripartite in categorie di impatto. Eco-Indicator 99 PAESI BASSI Elaborato nel 2000 dallo Swedish Environmental Research Institute, opera la valutazione del danno in termini di “disponibilità a pagare”. L’unità di misura del danno complessivo è l’ELU (Environmental Load Unit) che restituisce direttamente il valore monetario del danno. EPS 2000 SVEZIA Il metodo rappresenta l’evoluzione di EcoIndicator 99, dal quale differisce soprattutto per la categoria Climate Change (in tEQ CO2). Le unità di misura degli indicatori scaturiscono dal confronto con sostanze di riferimento. Impact 2002+ SVIZZERA Elaborato dal governo danese, si tratta di un midpoint method (si basa su categorie di impatto disaggregate, anche se sommabili con unità di misura Pt). Le risorse vengono trattate in un metodo a sé stante (EDIP 97 Only Resources). EDIP 97 DANIMARCA

Campo di applicazione IL SISTEMA CHE DEVE ESSERE STUDIATO: un processo di cromatura LA FUNZIONE DEL SISTEMA: rivestire pezzi ferrosi con cromo per aumentarne la resistenza a corrosione, la durezza e la brillantezza L’UNITÀ FUNZIONALE ( = l’unità di riferimento rispetto alla quale tutti i dati che compongono il bilancio ambientale del sistema sono normalizzati): cm2 di superficie lavorata in un anno. I CONFINI DEL SISTEMA: vanno dalla prima attività di raccolta delle materie prime necessarie al processo, all’ultima delle lavorazioni da svolgere sul pezzo per ottenere le specifiche del cliente; il fine vita dei pezzi cromati è stato ipotizzato. (dalla culla alla tomba) QUALITA’ DEI DATI: il calcolo dell’LCA è effettuato mediante il codice SimaPro7. Quando presenti e adatti a rappresentare i dati di inventario, vengono usati i processi della banca dati del codice. Nel caso contrario i processi vengono costruiti con dati raccolti sul campo. Per il calcolo del danno vengono usati i metodi: Eco-Indicator 99, EPS, IMPACT 2002+ e EDIP modificati.

L’analisi dell’inventario L’analisi dell’inventario è la fase più importante dello studio LCA; I dati utilizzati nello studio devono essere precisi e coerenti il più possibile, quando non si conoscono, si ipotizzano in modo opportuno; E’ possibile eseguire una semplice verifica della coerenza dei dati impostando un’equazione del tipo: S input = S output + S emissioni e rifiuti Sono necessarie competenze in ingegneria, fisica, scienze ambientali, biologia, architettura, chimica, medicina, economia, …

Esempio di inventario Elemento Nome processo Quantità Commenti Anidride cromica Chromium at regional storage/RER 10693.07 kg QUANTITA' DI ANIDRIDE CROMICA ACQUISTATA NEL 2008: 10800 kg. All'interno di questi 10800 kg, in rapporto 1 : 100 è presente anche l'acido solforico. Per trovare il valore di anidride cromica e acido solforico, utilizzo un sistema matematico del tipo: x + y=10800 con y = 100x Approssimando: KG di H2SO4: 106.93 KG di CrO3: 10693.07 NUMERO CONTENITORI che trasportano le materie prime: L'anidride cromica arriva in contenitori di latta contenenti 50 kg di CrO3 ciascuno: numero contenitori: 10800/50 = 216 Acido solforico Sulphuric acid, liquid, at plant/RER 106.93 kg Per ogni 100 g di anidride cromica, in ingresso si ha 1 g di acido solforico: kg di H2SO4: 106.93 Contenitori di anidride cromica e acido solforico Steel low alloy ETH 768.96 kg PESO CONTENITORI di ANIDRIDE CROMICA E ACIDO SOLFORICO. Il contenitore dell'anidride cromica e dell'acido solforico pesa: 3.56 kg il peso totale dunque è: 3.56 x 216 = 768.96kg Trasporto contenitori di anidride cromica e acido solforico Tran sport, lorry 28t/CH 2313792kgkm TRASPORTO DEI CONTENITORI di ANIDRIDE CROMICA E ACIDO SOLFORICO. Moltiplico la distanza percorsa per il peso lordo dei contenitori. Provenienza da Milano: 200 km (10800+768.96)*200km=2313792kgkm Esempio di inventario

VALUTAZIONE con ECO-INDICATOR 99 27.2% Mix elettrico 21.1% Anidride cromica 15.4% -10.4% Rigenerazione piombo 59% sulle risorse

VALUTAZIONE con EPS 2000 95% sulle risorse 71.8% Anidride cromica 24.8% Mix elettrico 19.4% -20.9% Recupero CrO3 95% sulle risorse

VALUTAZIONE con IMPACT 2002 27.6% Mix elettrico 41% sulla salute umana 20.1% Anidride cromica 10.1% -7.36% Recupero CrO3

Riciclo delle batterie al piombo VALUTAZIONE con EDIP 97 38.9% Vasche di cromatura 29.8% Mix elettrico 20.6% -29.6% Riciclo delle batterie al piombo 67% sulle risorse

Analisi di sensibilità Confronto fra il processo di cromatura che utilizza energia elettrica da fonti rinnovabili e il processo che utilizza energia elettrica non rinnovabile. Utilizzando energia non rinnovabile, il danno totale aumenta del 362% L’energia non-rinnovabile aumenta del 525%. Il danno totale aumenta del 362% e si manifesta soprattutto sulle risorse e sul cambiamento climatico.

Analisi dei costi interni ed esterni Si quantifica il corrispettivo monetario dovuto all’impatto generato dal processo, per il risanamento dell’ambiente. Costi che ricadono indirettamente sulla collettività. Human Health[€] Ecosystem Quality/ Biodiversity[€] Resources/ Abiotic Stock Resources[€] Ecosytsem Production Capacity[€] totale Eco-indicator99 0.00203 0.00191 0.00193 0.00587 EPS 0.0101 0.000172 0.23 0.0177 0.242 Costi interni 0.156 € Tale importo è relativo all’intera comunità europea e proporzionale all’unità funzionale, ovvero i cm2 di superficie lavorata

LCA CONCLUSIONI miglioramenti Nel nostro caso: Ottica ampia Possibili Quantificazione dei risultati Nel nostro caso: Notevole impatto dovuto al Recupero dei fanghi di cromatura cromo miglioramenti Impatto dovuto all’uso di Utilizzo di energie da fonti en.elettrica rinnovabili

Grazie per l’attenzione