Dipartimento di Ingegneria
dei Materiali e dell'Ambiente
"Analisi, secondo la metodologia LCA,
del riciclo del vetro da schermo di CRT
nella produzione di uno smalto ceramico"
di
I.
Taddei, F. Andreola*, L.Barbieri*, I. Lancellotti*, P. Neri
*Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e dell’Ambiente (Università di MO e RE)
Scopo dello studio:
Confrontare, mediante l’Analisi del Ciclo di Vita:
la produzione (presso Colorveggia Reire S.r.l.) di uno smalto
ceramico tradizionale (standard) e la produzione dello stesso smalto,
nella cui formulazione si introduce un 30% di vetro da schermo di
CRT, in sostituzione di una o più fritte commerciali;
 due modalità di riciclo del vetro da schermo di CRT (recuperato da
Tred Carpi S.r.l.): in ciclo chiuso, per la produzione di nuovo vetro
dello stesso tipo (presso Schott) ed in ciclo aperto nella miscela di
uno smalto ceramico (presso Colorveggia Reire S.r.l.).
LCA ( Life Cycle Assessment )
LCA ( Life Cycle Assessment )
“La LCA è un processo che permette di
valutare gli impatti ambientali associati ad
un prodotto, processo o attività, attraverso
l’identificazione e la quantificazione dei
consumi di materia, energia ed emissioni
nell’ambiente e l’identificazione e la
valutazione delle opportunità per diminuire
questi impatti.”
“SETAC” ( Society of Environmental Toxicology and Chemistry, [1993] )
LCA ( Life Cycle Assessment )
“ L’analisi riguarda l’intero ciclo di vita del
prodotto ( “ dalla culla alla tomba ” ):
dall’estrazione e trattamento delle materie
prime, alla produzione, trasporto e
distribuzione del prodotto, al suo uso, riuso
e manutenzione, fino al riciclo ed alla
collocazione finale del prodotto dopo l’uso. ”
“SETAC” ( Society of Environmental Toxicology and Chemistry, [1993] )
Schema della LCA ( UNI–ISO 14040 )
OBIETTIVO
UNITA’ FUNZIONALE
FUNZIONE DEL SISTEMA
CONFINI
MATERIALI
PROCESSI
EMISSIONI
CLASSIFICAZIONE
ENERGIE
INVENTARIO
CARATTERIZZAZIONE
COMPETENZE:
INGEGNERIA, FISICA,
BIOLOGIA, CHIMICA,
MEDICINA, ECONOMIA
NORMALIZZAZIONE
VALUTAZIONE DEL DANNO AMBIENTALE
METODO ECO INDICATOR 99
PROPOSTE PER LA RIDUZIONE DEL DANNO E
L’OTTIMIZZAZIONE DEI PROCESSI
VALUTAZIONE
SimaPro 5.0 ed Eco-Indicator 99
X
1 kg di SOSTANZA EMESSA
1 kg CO2
fattori di CARATTERIZZAZIONE
SALUTE UMANA:
(DALY: Disability
Adjusted Life Years)
QUALITA’
:
dell’ECOSISTEMA
(PDF*m2*anno: Potentially
Disappeared Fraction)
IMPOVERIMENTO :
delle RISORSE
(MJ Surplus)
X
X
 sostanze cancerogene
 sost. org. – affezioni resp.
 sost. inorg. – affezioni resp.
 cambiamenti climatici
 impoverimento dello strato di ozono
 radiazioni ionizzanti
2,1E-7
 acidificazione/eutrofizzazione
 ecotossicita’
 uso del territorio
 minerali
 combustibili fossili
fattori di NORMALIZZAZIONE
Inverso del danno subito dal cittadino medio europeo in 1 anno
64,7
(salute umana)
fattori DI VALUTAZIONE
Importanza relativa delle categorie di danno
333.33
(salute umana)
0,004529 Pt/kg
Principali modifiche apportate al metodo
 Scelta, nella fase di Valutazione, della prospettiva Egualitaria
con attribuzione di pari pesi alle tre categorie di danno (tutti
pari a 333,333);
 Introduzione, nella fase di Caratterizzazione, delle categorie
di danno Costo ed Energia, che hanno però fattore nullo nella
fase di Valutazione;
 Considerazione del consumo di acqua (water), nella categoria
di impatto Minerals.
Schema della produzione dello smalto
70%
Miscela materie prime
(con 5% fritta comm.)
30%
Vetro CRT/
fritta commerciale
Miscela per smalto
Acqua
Produzione smalto
En. elettrica
En. termica
Additivi
Energia
Depurazione acque di
processo
Riciclo acqua
depurata
Additivi
Fanghi di
risulta
Filtrazione fumi
Emissioni
in
atmosfera
Trattamento
Energia
Riutilizzo
parte liquida
Riutilizzo parte
palabile
Reinserimento
delle polveri
raccolte
Schema della produzione della fritta
Produzione e
trasporto
materie prime
Materie prime
Acqua
Produzione
fritta
En. elettrica
En. termica
Additivi
Energia
Depurazione acque di
processo
Riciclo acqua
depurata
Additivi
Fanghi di
risulta
Filtrazione fumi
Energia
Emissioni
in
atmosfera
Trattamento
Energia
Riutilizzo
parte liquida
Additivi
Riutilizzo parte
palabile
Reinserimento
polveri nel
miscelatore
Schema della preparazione del vetro CRT
Disassemblaggio
monitor/TV
Trasporto polveri
fluorescenti in discarica
Bonifica del tubo
catodico
Emissioni in atmosfera
Energia
Pulitura e
frantumazione vetri
Vetro CRT – materia
prima secondaria
Trasporto da Tred Carpi
S.r.l. a ColorVeggia
Reire S.r.l.
Possibile riutilizzo degli
scarti
Trasporto a lunga
distanza/smaltimento in
discarica evitati
Smaltimento in
discarica
Schott
Schema del
riciclo
tradizionale
Risparmio di materie prime
Risparmio di energia
Emissioni evitate (CO2)
Componenti per nuovo vetro per schermo di CRT
+
Disassemblaggio
monitor/TV
Energia
Trasporto polveri
fluorescenti
Bonifica del tubo
catodico (con
separazione vetri
schermo e cono)
Emiss.in atmosfera
Pulitura e
frantumazione vetri
Possibilità di
riutilizzo degli scarti
Vetro – materia
prima seconda
Trasporto a lunga
distanza/
smaltimento in
discarica evitati
Smaltimento
in discarica
Trasporto Tred Carpi
S.r.l. al colorificio
Tred Carpi S.r.l.
Disassemblaggio
monitor/TV
Trasporto polveri
fluorescenti
Emiss.in atmosfera
Pulitura e
frantumazione vetri
Possibilità di
riutilizzo degli scarti
Vetro – materia
prima seconda
Trasporto a lunga
distanza/
smaltimento in
discarica evitati
Energia
Schema riciclo
sperimentale
vetro da schermo
di CRT
+
Bonifica del tubo
catodico (con
separazione vetri
schermo e cono)
Smaltimento
in discarica
Trasporto al
colorificio
componente per
smalto
Produzione
fritta
En. elettrica
CH4 ed O2
Additivi
Depurazione acque
di processo
Energia
Materie
prime
Produzione
e trasporto
materie
prime
-
Acqua
Additivi
Filtrazione fumi
Energia
fritta
Riciclo
acqua
depurata
Additivi
Fanghi di
risulta
Emissioni in
atmosfera
Trattamento
Energia
Riutilizzo
parte liquida
Riutilizzo parte
palabile
Reinserimento
polveri nel
miscelatore
Cfr produzioni smalto: caratterizzazione
Diminuzione del danno potenziale in tutte le categorie di impatto
Diminuzione dei costi
Crf produzioni smalto: valutazione per
categorie di danno
-24%
-53%
-31%
da
0,0814 Pt/kg
a
0,0521 Pt/kg
-36%
Cfr produzioni Smalti: valutazione per c. i.
94% della
variaz. c.d.
98.5% della
variaz. c.d.
59.5% della
variaz. c.d.
5% della
variaz. c.d.
 In Respiratory inorganics la riduzione del danno è prevalentemente associata (82.9%) alla riduzione dell’emissione di
polveri dovuta alla produzione evitata della fritta sostituita dal vetro CRT ed in particolare al risparmio di materie prime
ad essa necessarie (in particolare, 79.7%, di dolomite); in Climate change la riduzione del danno è dovuta (94.2%) alla
diminuzione dell’emissione di CO2, associata alla mancata produzione della fritta (in particolare, per il 61.1%, alla fusione
evitata).
 In Acidification/Eutrophication la riduzione del danno è dovuta principalmente (92.6%) alla riduzione delle emissioni di
NOx (as NO2) legata alla produzione evitata della fritta (80% emissioni gassose derivanti dalla combustione della
miscela per i forni e nonché liberate dalle materie prime; 18% produzione e trasporto materie prime);
 In Fossil fuels la riduzione del danno è associata alla produzione evitata della fritta ed in particolare (73.9%) al
consumo evitato della miscela che alimenta i forni fusori.
Confronto delle produzioni dello smalto, con
fritta e con vetro CRT, con processi per
l’ottenimento di altri materiali (da banca dati)
1 kg di smalto con
fritta
0,294
1 kg di smalto
con vetro CRT
Kg di ferro
0,189
0,207
Kg di polietilene ad
alta densità
0,132
1.06
Kg di vetro vergine
0,679
Cfr ricicli:
caratterizzazione
per c.d. e per c.i.
Cfr ricicli: valutazione per c.d.
I risultati mostrano che, scegliendo il riciclo sperimentale invece del riciclo tradizionale:
 Il vantaggio, cioè il danno evitato e avente valore negativo, passa da -0.0539 Pt a -0.1 Pt
aumentando del 85.5%.
 In Human Health si passa da –0.00494 Pt a –0.0585 Pt.
 In Ecosystem Quality si passa da -0.000426 Pt ad –0.00321 Pt.
 In Resources si passa da –0.0485 Pt a –0.0384 Pt.
Cfr ricicli:
valutazione
per c.i.
 In Human Health la categoria dove si ha la maggiore variazione è Respiratory inorganics: nel riciclo tradizionale il danno
è dovuto principalmente (78.72% nella c.d.) all’emissione di NOx (as NO2) (dovuto, per il 174.8%, al trasporto da Tred a
Schott) mentre nel riciclo sperimentale il danno evitato è essenzialmente associato all’emissione evitata di dust (associato
alla mancata produzione della fritta);
 In Ecosystem Quality il divario è di nuovo essenzialmente dovuta al fatto che riciclo tradiz. occorre compensare un alto
valore di danno (0.0116 PDF*m2y e pari all’176,6%) legato all’emissione di NOx(as NO2) (associata al trasporto da Tred
Carpi S.r.l. a Schott e solo in parte compensati dalle emissioni evitate nel riciclo presso Schott stessa) mentre nel
secondo caso tale tipologia di emissione evitata (essenzialmente grazie alla produzione evitata della fritta) è quella che
contribuisce maggiormente al danno evitato. La categoria in cui si ha la maggiore variazione è Acidification/Eutrophication
principalmente per la ragione sopra descritta;
 In Resources la maggiore(circa 75%) variazione si registra in Fossil fuels; essa è dovuta al fatto che il vantaggio che si
ha nel riciclo in ciclo chiuso grazie ai risparmi presso Schott (-1.11 MJ Surplus; associati per il 41.89% all’energia termica
e per 58.11% alle materie prime ed in particolare prevalentemente BaCO3 e SrCO3 che richiamano coke e/o soda e questi
dei combustibili) è maggiore, in valore assoluto del vantaggio dato dalla mancata produzione della fritta (-0,759 MJ
Surplus di cui il 73,92% associato alla miscela per i forni fusori ). E’ comunque importante notare che il danno associato ai
trasporti cala, passando dal riciclo in ciclo chiuso a quello in ciclo aperto (da 0,222 MJ Surplus a 0,0121 MJ Surplus con
una differenza di 0,2099 MJ Surplus), del 94,55%.
Conclusioni
L’introduzione, nella formulazione di uno smalto, di un
30% di vetro da schermo di CRT, in sostituzione di una
pari percentuale di fritte commerciali, consente una
riduzione dell’impatto ambientale potenziale in tutte le
categorie di impatto;
Il riciclo del vetro da schermo di CRT nella produzione
di uno smalto ceramico presso un’azienda, vicina a
quella che recupera il vetro stesso, è, nel complesso
più vantaggioso da un punto di vista ambientale di un
riciclo in ciclo chiuso effettuato a grande distanza.