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LCA E PREVENZIONE DEI RIFIUTI: ASPETTI METODOLOGICI Ing. Lucia Rigamonti, PhD Ricercatrice al Politecnico di Milano - DICA – Sezione ambientale E-mail: [email protected] Tel.: 02-2399-6415 COSA E' L'LCA LCA = LIFE CYCLE ASSESSMENT VALUTAZIONE DEL CICLO DI VITA Rigamonti L.: "LCA e prevenzione dei rifiuti: aspetti metodologici" LCA: DEFINIZIONE E ASPETTO INNOVATIVO La LCA valuta gli aspetti ambientali e i potenziali impatti ambientali relativi ad un prodotto, ad un processo o ad un’attività (“product system”): la valutazione include l’intero ciclo di vita del prodotto/processo/attività, comprendendo l’estrazione e il trattamento delle materie prime, la fabbricazione, il trasporto, la distribuzione, l’uso, il riuso, il riciclo e lo smaltimento finale (ISO 14040) VISIONE GLOBALE DEL SISTEMA PRODUTTIVO DALLA CULLA ALLA TOMBA DALLA CULLA ALLA CULLA SI SEGUE PASSO PER PASSO IL CAMMINO DELLE MATERIE PRIME Rigamonti L.: "LCA e prevenzione dei rifiuti: aspetti metodologici" LCA DI UN PRODOTTO: CONFINI DEL SISTEMA Esempio: Ciclo di vita di una T-shirt Estrazione materie prime Lavorazione materie prime Produzione e assemblaggio Distribuzione Uso e manutenzione Smaltimento/ Recupero Rigamonti L.: "LCA e prevenzione dei rifiuti: aspetti metodologici" LCA DI UN PRODOTTO: CONFINI DEL SISTEMA Possibili diversi confini dello stesso sistema studiato: Estrazione e lavorazione materie prime from cradle to gate (dalla culla all’uscita dell’azienda) Produzione e assemblaggio Distribuzione Uso e manutenzione from cradle to grave (dalla culla alla tomba) o from cradle to cradle (dalla culla alla culla) Smaltimento/ Recupero N.B.: sistema = ma confini ≠ darà risultati ≠ Rigamonti L.: "LCA e prevenzione dei rifiuti: aspetti metodologici" UNITA’ FUNZIONALE UNITA’ FUNZIONALE: “prestazione quantificata del sistema di prodotto da utilizzare come unità di riferimento”: - indice delle prestazioni svolte dal sistema (quantifica la funzione del sistema considerata come principale) - unità di misura di riferimento a cui legare gli elementi in ingresso e in uscita Esempio della T-shirt COSA: la funzione fornita: T-shirt (taglia S, M o L) di poliestere QUANTO: il quantitativo fornito dalla funzione: una T-shirt IN CHE MODO: qualità/proprietà della funzione fornita: indossata una volta alla settimana e lavata in lavatrice a 30 gradi PER QUANTO TEMPO: durata del prodotto: 5 anni N.B.: Il confronto tra diversi prodotti/sistemi deve essere svolto sulla base della stessa funzione, quantificata dalla stessa unità funzionale Rigamonti L.: "LCA e prevenzione dei rifiuti: aspetti metodologici" LCA DI UN PRODOTTO: RACCOLTA DATI (ANALISI DI INVENTARIO) Quali? Quanti? Estrazione e lavorazione materie prime Consumo di materiali Consumo di energia Produzione di rifiuti Emissioni in aria, acqua e suolo • CONSUMO DI RISORSE • EMISSIONI DIRETTE in aria, acqua, suolo Consumo di materiali Produzione e Consumo di energia assemblaggio Produzione di rifiuti Emissioni in aria, acqua e suolo Distribuzione Consumo di materiali Consumo di energia Produzione di rifiuti Emissioni in aria, acqua e suolo Uso e manutenzione Consumo di materiali Consumo di energia Produzione di rifiuti Emissioni in aria, acqua e suolo Smaltimento/ Recupero Rigamonti L.: "LCA e prevenzione dei rifiuti: aspetti metodologici" Consumo di materiali Consumo di energia Produzione di rifiuti Emissioni in aria, acqua e suolo LCA: DALL'INVENTARIO AGLI IMPATTI • CONSUMO DI RISORSE • EMISSIONI DIRETTE in aria, acqua, suolo TABELLA DI INVENTARIO (LCI): • FLUSSI ELEMENTARI • EMISSIONI DIRETTE ED INDIRETTE in aria, acqua e suolo • CATEGORIE DI IMPATTO: - riscaldamento globale - assottigliamento della fascia di ozono - tossicità umana - acidificazione - impoverimento delle risorse minerali e fossili - …….. Rigamonti L.: "LCA e prevenzione dei rifiuti: aspetti metodologici" LCA: DALL'INVENTARIO AGLI IMPATTI CLASSIFICAZIONE: assegnazione dei risultati dell’LCI alle categorie di impatto scelte Emissioni gassose CO2 (fossile) Riscaldamento globale Tossicità umana × × × COV NM × × × NOx × Propano, butano, eptano × Formaldeide × × Benzene IPA × As, Cr, Cu, Se, Cd, Hg, Zn, Pb, V, Co, Ni × Diossine × HF × NH3 × HCl × Rigamonti L.: "LCA e prevenzione dei rifiuti: aspetti metodologici" × × Etilene PM10 × × Toluene N2O Acidificazione × SOx CH4 Formazione fotochimica di ozono × × × LCA: DALL'INVENTARIO AGLI IMPATTI CARATTERIZZAZIONE: si calcola l’effetto totale attraverso la sommatoria dei singoli effetti potenziali, valutati tramite un fattore di conversione (detto fattore di caratterizzazione e calcolato tramite i modelli di caratterizzazione) Es. per il riscaldamento globale: Fattore di caratterizzazione della CO2 CO2eq. CO2 Fattore di caratterizzazione dell’N2O N2O CH4 CO2eq. Fattore di caratterizzazione del CH4 Rigamonti L.: "LCA e prevenzione dei rifiuti: aspetti metodologici" CO2eq. CO2eq. LCA DI UN PRODOTTO: RISULTATI Per unità funzionale: • Cambiamento climatico: x kg CO2 eq. • Acidificazione: y moli H+ eq. • Impoverimento risorse minerali e fossili: z kg Sb eq. • Consumo complessivo di energia: MJ eq. • ……. Estrazione materie prime Lavorazione materie prime Produzione e assemblaggio Distribuzione Uso e manutenzione Smaltimento/ Recupero Rigamonti L.: "LCA e prevenzione dei rifiuti: aspetti metodologici" LCA DI UN SERVIZIO, AD ES. LA GESTIONE DEI RIFIUTI LCA PRODOTTO ≠ LCA SERVIZIO • UNITÀ FUNZIONALE: solitamente, per un prodotto è riferita all’output del sistema, per i rifiuti si determina in riferimento all’input del sistema • CONFINI DEL SISTEMA: per un prodotto intero ciclo di vita (da estrazione di materie prime a smaltimento/recupero), per i rifiuti in generale dal momento in cui un materiale diventa rifiuto a quello in cui il rifiuto diventa inerte o lascia il sistema come emissione Rigamonti L.: "LCA e prevenzione dei rifiuti: aspetti metodologici" LCA DEL SERVIZIO GESTIONE RIFIUTI: CONFINI DEL SISTEMA Produzione, distribuzione e uso di tutti i prodotti che costituiscono il rifiuto Raccolta Trasporto ad eventuale impianto di pretrattamento Pretrattamento Il sistema incluso nell'analisi parte dal momento in cui si ha il rifiuto (approccio ‘zero burden’), le attività produttive a monte sono escluse Rigamonti L.: "LCA e prevenzione dei rifiuti: aspetti metodologici" Trasporto all'impianto di trattamento Trattamento LCA DEL SERVIZIO GESTIONE RIFIUTI: CONFINI DEL SISTEMA Produzione, distribuzione e uso dei prodotti in Al che costituiscono il rifiuto Raccolta alluminio Esempio: gestione del rifiuto in alluminio Consumo di materiali Consumo di energia Produzione di rifiuti Emissioni in aria, acqua e suolo Consumo di materiali Trasporto Consumo di energia all'impianto di Produzione di rifiuti selezione Emissioni in aria, acqua e suolo Consumo di materiali Impianto di Consumo di energia selezione Produzione di rifiuti Emissioni in aria, acqua e suolo Consumo di materiali Trasporto Consumo di energia all'impianto di riciclo Produzione di rifiuti Emissioni in aria, acqua e suolo Impianto di riciclo Rigamonti L.: "LCA e prevenzione dei rifiuti: aspetti metodologici" Consumo di materiali Consumo di energia Produzione di rifiuti Emissioni in aria, acqua e suolo Alluminio secondario LCA DEL SERVIZIO GESTIONE RIFIUTI: CONFINI DEL SISTEMA Esempio: discarica vs termovalorizzazione del rifiuto residuo Produzione, distribuzione e uso dei prodotti che costituiscono il rifiuto indifferenziato Raccolta residuo indifferenziato Tutti i processi precedenti al momento in cui i prodotti diventano rifiuti (processi upstream) vengono esclusi dai confini del sistema, essendo comuni a tutti gli scenari confrontati (considerano la stessa quantità e composizione di rifiuto in ingresso) Trasporto in discarica Discarica Trasporto all'eventuale pre-trattamento Pre-trattamento Trasporto al termovalorizzatore Termovalorizzatore Rigamonti L.: "LCA e prevenzione dei rifiuti: aspetti metodologici" LCA DEL SERVIZIO GESTIONE RIFIUTI: RISOLUZIONE CASI DI MULTI-FUNZIONALITA' espansione dei confini del sistema con sostituzione: TERMOVALORIZZAZIONE Trattamento Trattamento rifiuti RSU Produzione di energia TERMOVALORIZZAZIONE IMPIANTO DI RICICLO Al RSU Trattamento del rottame Produzione di energia di Al TERMOVALORIZTERMOVALORIZZAZIONE -- Trattamento Produzione rifiuti RSU di energia TERMOVALORIZ IMPIANTO DI RICICLO Al ZAZIONE -- Trattamento Produzione del rottame RSU di energia di Al FONTE FONTEALTERNATIVA ALTERNATIVA DI ENERGIA Produzione di energia IMPIANTO DI PRODUZ. FONTE ALTERNATIVA PRIMARIA DI Al DI ENERGIA Produzione di energia di Al N.B.: Il processo sostituito (ossia evitato) dipende dal mercato economico in cui avvengono le operazioni di gestione dei rifiuti Rigamonti L.: "LCA e prevenzione dei rifiuti: aspetti metodologici" LCA DEL SERVIZIO GESTIONE RIFIUTI: INTERPRETAZIONE DEI RISULTATI Al primario evitato Ogni emissione, ogni flusso elementare, ogni impatto potenziale potrà avere: • Segno negativo: il recupero di materia ed energia che avviene nel sistema rifiuti più che compensa gli impatti dovuti al trattamento degli stessi • Segno positivo: la gestione dei rifiuti determina degli impatti aggiuntivi nell'ambiente e sulla salute umana, nonostante il recupero di materia e di energia che in essa avviene Rigamonti L.: "LCA e prevenzione dei rifiuti: aspetti metodologici" LCA DI SISTEMI DI GESTIONE RIFIUTI CHE INCLUDONO ATTIVITA' DI PREVENZIONE NON E' PIU' VERO CHE tutti i processi precedenti al momento in cui i prodotti diventano rifiuti (processi upstream) sono comuni a tutti gli scenari confrontati Attività che prevedono la riduzione del consumo di beni o servizi (tipo1) Comportano unicamente dei benefici ambientali ed energetici: vengono evitate la produzione del bene/fornitura del servizio e la gestione dei rifiuti che ne derivano Attività che prevedono l’utilizzo di beni e servizi alternativi che generano meno rifiuti (tipo 2), il riutilizzo (tipo 3) e l’estensione della vita utile di beni (tipo 4) Rigamonti L.: "LCA e prevenzione dei rifiuti: aspetti metodologici" Possono comportare degli impatti ambientali e dei consumi energetici aggiuntivi: • ciclo di vita dei beni/servizi alternativi (tipo 2) • esercizio centri del riuso/negozi dell’usato, operazioni di pulizia dei beni riutilizzati e loro fase d’ulteriore uso (tipo 3) • riparazione/manutenzione dei beni esistenti di cui si è estesa la vita utile e loro fase d’ulteriore uso (tipo 4) LCA DI SISTEMI DI GESTIONE RIFIUTI CHE INCLUDONO ATTIVITA' DI PREVENZIONE Quando alcuni degli scenari confrontati includono una o più attività di prevenzione dei rifiuti, l’entità con cui alcuni dei processi upstream hanno luogo o la loro tipologia varia da uno scenario all’altro e non è possibile escluderli a priori dall’analisi almeno quei processi upstream o quelle parti di tali processi che differiscono da uno scenario all’altro devono essere inclusi/e nei confini del sistema Espandere a monte i confini del sistema degli scenari che prevedono l’attuazione di una o più attività di prevenzione (scenari preventivi) al fine di includere: 1. i processi upstream evitati grazie all’attuazione dell’attività di prevenzione 2. gli eventuali processi upstream aggiuntivi che hanno luogo come conseguenza dell’attuazione dell’attività di prevenzione Rigamonti L.: "LCA e prevenzione dei rifiuti: aspetti metodologici" LCA DI SISTEMI DI GESTIONE RIFIUTI CHE INCLUDONO ATTIVITA' DI PREVENZIONE !!!!!!!!!!!! Attenzione !!!!!!!!!!!! Multifunzionalità risolta con espansione dei confini del sistema con sostituzione I potenziali impatti possono risultare di segno negativo (benefici) Paradosso nell'LCA: più rifiuti si producono meglio è! Si deve invece espandere a monte il sistema analizzato ed includere nell'analisi i processi upstream: il mancato beneficio associato alla gestione dei rifiuti evitati con l'attività di prevenzione solitamente risulta minore del beneficio associato alla mancata produzione del bene / fornitura del servizio Rigamonti L.: "LCA e prevenzione dei rifiuti: aspetti metodologici" LCA DI SISTEMI DI GESTIONE RIFIUTI CHE INCLUDONO ATTIVITA' DI PREVENZIONE VALUTAZIONE LCA DI UN SISTEMA DI GESTIONE INTEGRATA DEI RIFIUTI CHE INCLUDE ALMENO UN'ATTIVITA' DI PREVENZIONE: DUE FASI: 1. Valutazione LCA dell'attività di prevenzione rispetto all'attività tradizionale presentazione dell'ing. Grosso 2. Inserimento della valutazione effettuata al punto 1 nell'LCA del sistema di gestione integrato presentazione dell'ing. Nessi Rigamonti L.: "LCA e prevenzione dei rifiuti: aspetti metodologici" LCA DI SISTEMI DI GESTIONE RIFIUTI CHE INCLUDONO ATTIVITA' DI PREVENZIONE VALUTAZIONE LCA DI UN SISTEMA DI GESTIONE INTEGRATA DEI RIFIUTI CHE INCLUDE ALMENO UN'ATTIVITA' DI PREVENZIONE: DUE FASI: 1. Valutazione LCA dell'attività di prevenzione rispetto all'attività tradizionale presentazione dell'ing. Grosso 2. Inserimento della valutazione effettuata al punto 1 nell'LCA del sistema di gestione integrato presentazione dell'ing. Nessi Rigamonti L.: "LCA e prevenzione dei rifiuti: aspetti metodologici" LCA DI SISTEMI DI GESTIONE RIFIUTI CHE INCLUDONO ATTIVITA' DI PREVENZIONE: FASE 1 ESEMPIO: consumo di acqua di rete vs consumo di acqua confezionata in bottiglie monouso vs consente di ridurre la produzione di rifiuti, gli impatti potenziali sull’ambiente e la salute umana e i consumi energetici complessivi? Studio di LCA: Unità funzionale: “il consumo di x litri di acqua da bere da parte di un generico cittadino italiano” Rigamonti L.: "LCA e prevenzione dei rifiuti: aspetti metodologici" LCA DI SISTEMI DI GESTIONE RIFIUTI CHE INCLUDONO ATTIVITA' DI PREVENZIONE: FASE 1 principali processi inclusi nei confini del sistema negli scenari preventivi analizzati (consumo di acqua di rete): Produzione reagenti chimici ed energia elettrica Ciclo di vita carbone attivo Ciclo di vita delle principali infrastrutture dell’impianto di potabilizzazione e della rete di distribuzione Estrazione e lavorazione sabbia quarzifera Ciclo di vita dei materiali filtranti Processi di captazione, depurazione e pompaggio in rete dell’acqua Affinamento dell’acqua al punto d'uso o a livello pubblico Smaltimento in discarica dei fanghi di depurazione (10% del totale) Trattamento del retentato presso impianto di depurazione delle acque reflue Ciclo di vita bottiglie in PET Prelievo dell’acqua dal fontanello Trasporto con auto Consumo al punto d’uso Ciclo di vita caraffa in vetro (incluso il lavaggio in lavastoviglie) = Processi inclusi in tutti gli scenari preventivi = Processi inclusi nel solo scenario in cui si consuma acqua di rete di origine sotterranea affinata e prelevata al rubinetto = Processi inclusi nel solo scenario in cui si consuma acqua di rete di origine superficiale affinata e prelevata da fontanelli Rigamonti L.: "LCA e prevenzione dei rifiuti: aspetti metodologici" LCA DI SISTEMI DI GESTIONE RIFIUTI CHE INCLUDONO ATTIVITA' DI PREVENZIONE: FASE 1 Produzione carta per etichette Produzione granuli vergini di HDPE Produzione granuli vergini di LDPE Produzione granuli vergini di LDPE Produzione tappi (stampaggio a iniezione) Produzione film termoretraibile (estrusione) Produzione film Produzione film di copertura estensibile (estrusione) unità di carico Produzione granuli vergini di PET Produzione preforme (stampaggio a iniezione) Produzione granuli vergini di PLA PSS(*) dei granuli di PET riciclati Produzione pasta termo-meccanica (evitata) Produzione assi in legno (evitata) Produzione granuli vergini di LLDPE Produzione cartoncino per interfalda Produzione componenti del pallet (tavole e blocchetti in legno, chiodi in acciaio) Operazioni all’impianto di imbottigliamento: stiro-soffiaggio delle preforme; riempimento, tappatura, etichettatura e confezionamento in fardelli delle bottiglie; palletizzazione dei fardelli Riciclo pallet (dopo 20 cicli) Trasporto con autocarro Produzione pannello compensato (evitata) Riciclo interfalda in cartone Riciclo film estensibile e di copertura unità di carico Vendita Trasporto con auto Consumo Riciclo bottiglie in PET Incenerimento bottiglie in PET non raccolte in modo differenziato Compostaggio/ incenerimento bottiglie in PLA Riciclo film termoretraibile Incenerimento film termoretraibile non raccolto in modo differenziato + tappi ed etichette Produzione granuli vergini di PET (evitata) Produzione di energia elettrica e calore (evitata) Produzione di energia elettrica e calore (evitata, solo per incenerimento) Produzione assi in legno (evitata) Produzione di energia elettrica e calore (evitata) = Processi inclusi in tutti gli scenari base = Processi inclusi solo negli scenari base in cui si utilizzano bottiglie monouso in PET o PET riciclato = Processi inclusi solo nello scenario base in cui si utilizzano bottiglie monouso in PET 50% riciclato = Processi inclusi solo negli scenari base in cui si utilizzano bottiglie in PLA (*) PSS: Policondensazione allo stato solido = Processi non inclusi Rigamonti L.: "LCA e prevenzione dei rifiuti: aspetti metodologici" principali processi inclusi nei confini del sistema negli scenari base analizzati (consumo di acqua confezionata in bottiglie monouso) LCA DI SISTEMI DI GESTIONE RIFIUTI CHE INCLUDONO ATTIVITA' DI PREVENZIONE VALUTAZIONE LCA DI UN SISTEMA DI GESTIONE INTEGRATA DEI RIFIUTI CHE INCLUDE ALMENO UN'ATTIVITA' DI PREVENZIONE: DUE FASI: 1. Valutazione LCA dell'attività di prevenzione rispetto all'attività tradizionale presentazione dell'ing. Grosso 2. Inserimento della valutazione effettuata al punto 1 nell'LCA del sistema di gestione integrata presentazione dell'ing. Nessi Rigamonti L.: "LCA e prevenzione dei rifiuti: aspetti metodologici" LCA DI SISTEMI DI GESTIONE RIFIUTI CHE INCLUDONO ATTIVITA' DI PREVENZIONE: FASE 2 CONFRONTO TRA: • uno scenario di gestione integrata dei rifiuti base: no espansione a monte; include quantomeno la gestione del rifiuto che verrà evitato con l'azione che si metterà in atto nello scenario preventivo • uno scenario di gestione integrata dei rifiuti preventivo: include la gestione di tutti i flussi di rifiuto considerati nello scenario base e il cui quantitativo rimane invariato, così come dei rifiuti eventualmente prodotti in aggiunta come conseguenza dell'azione di prevenzione + espansione a monte dei confini del sistema per includere i processi upstream aggiuntivi e quelli evitati Rigamonti L.: "LCA e prevenzione dei rifiuti: aspetti metodologici" LCA DI SISTEMI DI GESTIONE RIFIUTI CHE INCLUDONO ATTIVITA' DI PREVENZIONE: FASE 2 SCENARIO PREVENTIVO Evitata estrazione materie prime Evitata produzione Evitata distribuzione Evitato utilizzo Processi upstream del ciclo di vita dei beni o servizi alternativi che generano meno rifiuti (tipo 2) (utilizzati in Eventuale pulizia e successivo utilizzo dei beni riutilizzati (tipo 3) sostituzione di quelli che generano il rifiuto prevenuto) Rifiuto evitato Rifiuto prodotto Raccolta, selezione & trattamento (TMB, riciclaggio, trattamento termico, discarica) Confini del sistema tradizionali Riparazione/ manutenzione e successivo utilizzo dei beni durevoli di cui si è estesa la vita utile (tipo 4) Trattamenti domestici o in-situ (compostaggio domestico) Processi di produzione primaria evitata Rigamonti L.: "LCA e prevenzione dei rifiuti: aspetti metodologici" CONCLUSIONI Con l’LCA è possibile valutare i potenziali impatti ambientali netti associati all’attuazione di un’attività di prevenzione e quindi: • Verificare se (o in quali condizioni) la riduzione della produzione di rifiuti è realmente associata anche ad una riduzione degli impatti complessivi sull’ambiente e la salute umana FASE 1 • Verificare e quantificare l'eventuale miglioramento delle prestazioni ambientali del sistema di gestione integrata dei rifiuti nel momento in cui si implementano attività di prevenzione FASE 2 Rigamonti L.: "LCA e prevenzione dei rifiuti: aspetti metodologici" CONCLUSIONI PERCHE' L'LCA: - perché l’obiettivo delle misure di prevenzione è la riduzione degli impatti ambientali connessi alla produzione e gestione dei rifiuti e non semplicemente della quantità di rifiuti prodotti - perché la direttiva stessa richiede che si adotti un approccio del ciclo di vita (Direttiva 2008/98/CE: Articolo 4(2): “Nell'applicare la gerarchia dei rifiuti […], gli Stati membri adottano misure volte a incoraggiare le opzioni che danno il miglior risultato ambientale complessivo. A tal fine può essere necessario che flussi di rifiuti specifici si discostino dalla gerarchia laddove ciò sia giustificato dall'impostazione in termini di ciclo di vita in relazione agli impatti complessivi della produzione e della gestione di tali rifiuti […]") Rigamonti L.: "LCA e prevenzione dei rifiuti: aspetti metodologici" GRAZIE PER L'ATTENZIONE! [email protected] Rigamonti L.: "LCA e prevenzione dei rifiuti: aspetti metodologici"