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
Preparazione e
montaggio
Anidride cromica
Trattamento fanghi
di cromatura
Abbattimento
delle emissioni
Gestione
uffici e
capannone
Acido solforico
Vasche di
cromatura
Rettifica e
lucidatura di finitura
Emissioni in aria
Imballaggio
Fine vita del cromo
Trattamento
delle acque
elettrolitiche
(depuratore con
resine a
scambio ionico)
LCA
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
Eco-Indicator 99
PAESI BASSI
EPS 2000
SVEZIA
Impact 2002+
SVIZZERA
EDIP 97
DANIMARCA
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.
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.
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.
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).
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: EcoIndicator 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, …
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
21.1%
Anidride
cromica
15.4%
59% sulle risorse
27.2%
Mix
elettrico
-10.4%
Rigenerazione
piombo
VALUTAZIONE con EPS 2000
71.8%
Anidride
cromica
24.8%
Mix
elettrico
19.4%
95% sulle risorse
-20.9%
Recupero
CrO3
VALUTAZIONE con IMPACT 2002
41% sulla salute umana
27.6%
Mix
elettrico
20.1%
Anidride
cromica
10.1%
-7.36%
Recupero
CrO3
VALUTAZIONE con EDIP 97
38.9%
Vasche di
cromatura
29.8%
Mix
elettrico
20.6%
67% sulle risorse
-29.6%
Riciclo delle
batterie al
piombo
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
Costi
ricadono dell’ambiente.
processo,
perche
il risanamento
indirettamente
sulla collettività.
Ecosystem
Resources/ Ecosytsem
Human
Production
Quality/
Abiotic
Stock
Health[€]
Capacity[€
Biodiversity[€] Resources[€]
]
Ecoindicator99
0.00203
0.00191
0.00193
EPS
0.0101
0.000172
0.23
Costi interni
totale
0.00587
0.0177
0.242
0.156
Tale importo è relativo all’intera comunità europea e proporzionale
all’unità funzionale, ovvero i cm2 di superficie lavorata
CONCLUSIONI
dei risultati
Nel nostro caso:
Notevole impatto
dovuto al
Impatto dovuto
all’uso di
dei fanghi di
cromatura
Utilizzo di energie
da fonti
Grazie per l’attenzione