Tesi: Analisi del ciclo di fine vita degli pneumatici attraverso una metodologia LCA - Guido Riccardo

Presentazione (zip)

SINTESI DELLO STUDIO

Il presente studio, elaborato presso l’ENEA (Ente per le Nuove Tecnologie, l’Energie e l’Ambiente) di Bologna ed in particolare all’interno di LCAlab spin off ENEA con l’ausilio dell’Ing. Neri Paolo specializzato in tematiche ambientali, è un’analisi ambientale riguardo il trattamento di fine vita a cui gli pneumatici sono sottoposti (Ricostruzione o Termovalorizzazione).
Tale studio è stato effettuato con l’utilizzo della metodologia LCA (Lyfe–Cycle–Assessment) che si occupa dell’analisi del ciclo di vita di qualsiasi prodotto o processo, collegandolo agli effetti che questi hanno sulla salute dell’uomo e sull’ecosistema.
La metodologia sopra indicata consente di eseguire un’analisi completa per una serie di motivi di seguito riportati:

• considera il ciclo di vita “dalla culla alla tomba” del prodotto o processo considerato;
• prende in considerazione tutto ciò che riguarda l’oggetto in esame, dai materiali alle energie impiegate per il corretto funzionamento fino al suo funzionamento considerando il fine vita dello stesso;
• gli impatti ambientali derivanti dallo stabilimento in aria, in acqua e nel suolo;
• quantifica l’impatto ambientale dell’oggetto di studio su: salute umana, qualità dell’ecosistema, risorse.

L’oggetto dello studio è il trattamento degli pneumatici riferito all’unità funzionale pari alla quantità totale di pneumatici trattata nel 2008 dall’impianto dell’azienda Marangoni S.p.A nell’impianto di Rovereto. Ad essa vengono riferiti tutti i dati relativi alle emissioni, alle risorse e ai processi considerati all’interno dei confini del sistema considerato (dalla raccolta al cancello della ditta Marangoni S.p.A impianto di Rovereto).
L’oggetto dello studio presentato è quello di valutare il danno ambientale causato dal trattamento del fine vite (termovalorizzazione e ricostruzione) degli pneumatici e dei costi interni ed esterni effettuata grazie all’utilizzo dei matodi EcoIndicator 99 ed EPS i quali, grazie ad implementazioni che hanno permesso modifiche, hanno reso possibile la quantificazione del costo ambientale o costo esterno rispetto al costo interno o privato.
I dati necessari per lo sviluppo dello studio con l’utilizzo del metodo LCA sono stati forniti dall’azienda Marangoni S.p.A; dati che sono stati opportunamente arricchiti per uno studio completo da dati internet e soprattutto da assunzioni provenienti da studi ingegneristici precedenti e dall’esperienza in campo di LCA effettuati dall’Ing. Neri Paolo. Stabilita la natura e la provenienza di tali dati quest ultimi vengono inseriti nel codice SimaPro7 il quale utilizza i processi presenti all’interno della sua banca dati per rappresentare i processi relativi ai trasporti, all’utilizzo di energia elettrica e termica alla produzione dei materiali costituenti gli impianto senza tralasciare le voci relative alle emissioni in acqua, in aria e nel suolo.
Lo studio è stato concepito considerando all’interno del processo principale (Trattamento pneumatici (Impianto Rovereto) 2) le quantità di rifiuto conferite a Ricostruzione (Ricostruzione PFUV-PFUG 2) ed a Termovalorizzazione (Termovalorizzazione PFUV-PFUG 2). Dall’analisi effettuata, considerando come unità di analisi 1 [ton] utilizzando il metodo EcoIndicator 99, si è ottenuto il seguente risulatato:

Successivamente all’analisi “globale” del processo principale si è eseguita l’analisi sia per il processo di Ricostruzione sia per il processo di Termovalorizzazione.
Esaminando con i quattro metodi presenti all’inteno dell’LCA (EcoIndicator99 modificato, EPS2000, IMPACT2002 ed EDIP97), il processo figlio del processo principale sopra esaminato ossia la Ricostruzione, si è ottenuto come il processo che produce il danno massimo è quello che produce la mescola di gomma (Synthetic rubber, at plant/RER) seguito dal processo Impianti ed energie per la ricostruzione PFU 4. Tale risultato vale per tutti i metodi considerati.
Poiché una causa rilevante del danno provocato dalla ricostruzione è il processo Impianti ed energie per la ricostruzione PFU 4 , processo all’interno del quale compaiono le energie elettriche, i macchinari utilizzati nel processo di ricostruzione e le sostanze utilizzate nel processo di Vulcanizzazione, si è ritenuto interessante analizzare anche questo processo ottenendo che I valori ottenuti con i quattro metodi di analisi portano ad osservare come i processi che producono il danno massimo sono quelli reltivi all’energia termica ed elettrica per la vulcanizzazione a caldo e a freddo rispettivamente Heat industrial fornace lowNOx>100 kW e Electricity, low voltage, at grid/IT.
Per quanto riguarda il secondo processo figlio, ossia la Termovalorizzazione, si sono ottenuti i seguenti risultati:
• con il metodo EcoIndicator99 modificato i processi che producono il danno maggiore sono le emissioni al camino, il processo Raccolta e movimentazione PFUV-PFUG, l’uso del metano (Heat industrial fornace lowNOx >100kW);
• con il metodo EPS 2000 modificato i processi che producono il danno maggiore sono il processo Raccolta e movimentazione PFUV-PFUG, l’uso del metano (Heat industrial fornace lowNOx >100kW). Le emissioni al camino producono un danno inferiore (1/3) a quello del bicarbonato di sodio e del metano;
• con il metodo IMPACT 2002 modificato il processo dovuto alle emissioni al camino produce un danno che rappresenta il 93.43% del totale; con il metodo EDIP97 modificato il processo che rapppresenta le emissioni in aria produce il danno massimo pari al 38.67%.

In ultima analisi una serie di confronti con lo scopo di far evidenziare sia eventuali errori di calcolo puramente matematici tra processi stessi (in particolare il processo principale Trattamento pneumatici (impianto Rovereto) 2) sia aspetti puramente scientifici nell’interpretazione dei risultati considerando i secondari dei diversi processi (Ricostruzione e Termovalorizzazione) come coprodotti o come prodotti evitati. Inoltre, un confronto tra l’incidenza del processo principale (Trattamento pneumatici (Impianto Rovereto) 2) con l’incidenza dell’energia elettrica prodotta dal trattamento stesso (Energia elettrica 2) concludendo con un confronto tra il processo di energia elettrica prodotta da incenerimento dei rifiuti rispetto ad energia elettrica derivante da combustibili fossili.
Di seguito vengono riportati i diagrammi con le relative conclusioni:
confronto tra (Trattamento pneumatici (Impianto Rovereto) 2) e (Trattamento pneumatici (Impianto rovereto) 5). Confronto dettato da un errore di calcolo sull’energia elettrica commesso all’interno del processo Impianti ed energie per la ricostruzione PFU. L’errore è stato correto e creato il processo Trattamento pneumatici (impianto Rovereto) 5

Dal confronto si nota che l’errore è dello 0.045% nonostante l’errore sull’energia elettrica impiegata nella estrusione fosse del 22.95%. Tale errore incide per l’1% sul danno dovuto al processo Impianti ed energie per la ricostruzione PFU. Perciò l’errore sull’energia elettrica incide sul danno totale del processo che la contiene per lo 0.2295*1%=0.23%

confronto tra Termovalorizzazione PFUV-PFUG 2 con Elettricità 2. Confronto dettato dall’interesse nel valutare il danno causato dalla produzione di energia elettrica ottenuta dalla combustione degli pneumatici come coprodotto rispetto al danno creato dal processo di trattamento di termovalorizzazione.

Dal confronto si nota che per produrre 77.76TJ di energia elettrica dalla combustione di 16000 t di pneumatici si produce un danno pari a 293672,3194 Pt, mentre per trattare 16000t di pneumatici con la combustione si produce un danno pari a 29054,55871 Pt.

• Confronto tra Termovalorizzazione PFUV-PFUG 2 con Termovalorizzazione PFUV-PFUG (con danno allocato al 100% al trattamento). Attraverso questo confronto si vuol presentare cosa accadrebbe se considerassi il danno causato dai singoli prodotti generati dal processo di Termovalorizzazione PFUV-PFUG 2, all’interno del processo Termovalorizzazione PFUV-PFUG (con danno allocato al 100% al trattamento) come somma dei danni dei singoli prodotti sul processo stesso.

Dall’analisi dei risultati si ottiene che per trattare 16000t di pneumatici, per produrre 77.76TJ di energia elettrica, 3200t di filo di acciaio, 400t di ceneri ricche di ZnO, 1118,88t di solfato di sodio con la combustione di 16000 t di pneumatici si produce un danno pari a 481035,7402Pt mentre per trattare 16000t di pneumatici con la combustione si produce un danno pari a 29054,55871 Pt.
Con le ipotesi fatte sopra il danno dell’LCA della termovalorizzazione dovrebbe essere 481035,7402Pt.

• Confronto tra Termovalorizzazione PFUV-PFUG 2 con Termovalorizzazione PFUV-PFUG 2 (con prodotti evitati). Con questo confronto si vuole evidenziare cosa accadrebbe se considerassi i prodotti ottenuti dal trattamento di termovalorizzazione (secondari) non come coprodotti del processo stesso bensì come prodotti di cui se ne evita la produzione. Da un punto di vista scientifico il concetto di prodotto evitato ha senso se e solo se il prodotto generato venga utilizzato all’interno del medesimo processo che si sta analizzando.

Dai risultati si osserva come nel caso del coprodotto (il solo trattamento) il danno vale 1,815909919 Pt mentre nel caso del prodotto evitato si ha un danno evitato che vale -140,5082155 Pt.

• Confronto tra Energia elettrica 2 ed Electricity gas power plant in I. Si evidenzia il danno generato dalla produzione di energia elettrica da rifiuto (in questo caso pneumatici) rispetto al danno generato dalla produzione di energia elettrica da combustibili fossili.

Si nota che il danno dovuto all’energia elettrica da gas è maggiore di quella ottenuta dagli pneumatici (circa 4 volte) ma che in quella da rifiuto c’è un danno dovuto a Carcinogens a causa delle diossine.

Confronto tra Trattamento pneumatici (Impianto Rovereto) 2 con Trattamento pneumatici (Impianto Rovereto) 2 (danno attribuito a Ricostruzione e Termovalorizzazione 100%). Confronto che mette in luce qual è il danno provocato dal processo principale in un caso considerando i due sottoprocessi (Ricostruzione e Termovalorizzazione) in cui viene allocato il danno relativo al trattamento che può essere di Ricostruzione o di Termovalorizzazione; nell’altro considerando tutta la somma dei singoli danni dei coprodotti al processo stesso.

Il processo con l’attribuzione del 100% dell’allocazione al trattamento produce un danno che vale 65,189 Pt mentre quello studiato vale 2,776 Pt.

Concludendo, è stata eseguita una valutazione dei costi esterni o costi ambientali a cui sia la popolazione europea sia la popolazione mondiale sono soggette a causa al trattamento degli pneumatici. Tale aspetto assume un’importanza cruciale poiché a fronte di un costo privato (facilmente esprimibile in termini monetari e derivante dal costo di una qualsiasi attività produttiva o commerciale) vi è un costo ambientale a cui dobbiamo far riferimento. Lo dobbiamo fare poiché sono costi che la collettività deve pagare in termini di salute dell’uomo, qualità dell’ecosistema e risorse.

Dalla tabella sotto riportata è possibile osservarne una loro valutazione economica.

I costi esterni ricavati con i due Metodi (uno ricavato da Eco-indicator 99 dal gruppo di studio nell’ambito del quale è stata sviluppata la tesi e l’altro sviluppato dalla Svezia EPS 2000) si riferiscono ad 1 [ton] di pneumatici e sono sostenuti rispettivamente dall’intera conutà europea e dall’intera comunità mondiale attraverso il pagamento delle imposte.