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Rifiuti e LCT, Milano, 24.06.2015
ANALISI LCA DI UN PROCESSO INNOVATIVO PERIL RECUPERO E IL RICICLO DEI MATERIALICOSTITUENTI LE BATTERIE AL PIOMBO
• Enrico Gerboni, Francesca Falconi, Germana Olivieri, LCA-lab srl
• Emilio Gianicolo, Istituto di Fisiologia Clinica del CNR, Lecce
Rifiuti e LCT, Milano, 24.06.2015
PRESENTAZIONE DEL PROGETTO: il team di lavoro
� LCA-lab srl: società di ricerca e consulenza ambientale composta da un Team diprofessionisti esperti in ANALISI di IMPATTO AMBIENTALE ed ENERGETICO diprodotti, processi e servizi applicata mediante metodologia LCA (LIFE CYCLEASSESSMENT). E’ SPIN-OFF ENEA - Agenzia Nazionale per le nuove tecnologie,l'energia e lo sviluppo economico sostenibile – presso il Centro di Ricerche diBologna.
� IFC - CNR: L’Istituto di Fisiologia Clinica (IFC) è il più grande istituto biomedico diricerca a indirizzo clinico del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR). Il focus dellaricerca in IFC è sull’eziopatogenesi, diagnostica e terapia delle malattie cardio-polmonari, con estensioni alle complesse dinamiche d’interazione con il sistemaendocrino-metabolico, la funzione renale e il sistema nervoso centrale.
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PRESENTAZIONE DEL PROGETTO
LIFE CYCLE ASSESSMENT
Questo studio si inserisce all’interno del Progetto PON01_01366, finanziato dal MIUR: “Nuovoprocesso a basso impatto ambientale ed a ridotto rischio operativo per il recupero ed il riciclo dei
materiali costituenti le batterie al Piombo” (2013-2015)
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IL PIOMBO
IL PIOMBO, metallo pesantealtamente tossico anche a basseconcentrazioni.
In Italia, il 36% del consumo medio del piomboderiva da riciclaggio delle batterie esauste.
La criticità ambientale dei processi attuali èall’origine degli sforzi fatti per tentare di risolvere iproblemi connessi soprattutto al riciclo dellepaste elettroniche (che rappresentano il 40-45%del Piombo contenuto nelle batterie) che vengonoriconvertite a Piombo metallico con processienergeticamente costosi e potenzialmenteinquinanti.
Gravi problemi di inquinamento ambientale aidanni della salute dell’uomo (danni al sistemanervoso, ai reni, al sistema cardiovascolare,ematopoietico e riproduttivo).
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OBIETTIVI DELLO STUDIO
1) VALUTARE E QUANTIFICARE L’IMPATTO AMBIENTALE E SULLA SALUTE UMANA
DI DUE DIFFERENTI SISTEMI PER IL RECUPERO E RICICLO DEI MATERIALI
COSTITUENTI LE BATTERIE ESAUSTE AL PIOMBO.
� SISTEMA TRADIZIONALE:
Azienda Italiana�Riciclo batterie per frantumazione eseparazione grossolana�Fusione in forno a temperature intornoai 1000°C.�Limitato recupero del piombo (80%circa).�Ulteriore raffinazione del materialeottenuto�No riciclo diretto dei vari componenti
�SISTEMA INNOVATIVO:
Azienda Italiana�Nuova tecnologia (prototipo) altamenteautomatizzata�Selezione e separazione dei materialiriciclandoli direttamente per produzione dinuove batterie.�Trattamento a temperature inferiori a 500°C�Recupero di ogni singolo materialeriducendo i consumi energetici ed eliminandola produzione di scorie.
2) VERIFICARE L’EFFICACIA DEL SISTEMA INNOVATIVO VS TRADIZIONALE
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SISTEMA TRADIZIONALE - Descrizione del sistema
� Stoccaggio delle batterie
�Trattamento elettrolita
�Trattamento plastiche
�Raffinazione
�Fusione
�Frantumazione e separazione
dei materiali
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SISTEMA INNOVATIVO - Descrizione del sistema
�Stoccaggio batterie, scollettamento e svuotamento automatico
�Trattamento coperchi
�Purificazione e concentrazionedell’elettrolita
�Frantumazione e separazione dei metalli
�Compattamento e fusione griglie in piombo
�Pirogassificazione
�Rigenerazione pastello
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� NORMATIVA DI RIFERIMENTO
�QUALITA’ E FONTE DEI DATI
�UNITA’ FUNZIONALE
� TIPOLOGIE DI IMPATTO E METODI
�BANCA DATI LCA UTILIZZATA
�SOFTWARE DI CALCOLO
DATI PRINCIPALI
�Primari azienda sistema tradizionale�Di progetto pilota azienda sistema innovativo
�ISO 14040-44
�1 TON DI BATTERIE TRATTATE
�CML 2 baseline 2000 v2.05 �IMPACT 2002+ v2.10�Cumulative Energy Demand v1.09
�Ecoinvent v2.2
�SimaPro v7.3.3
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INCLUSIONI:
� Tutte le fasi di trattamento delle
batterie esauste;
� Materiali utilizzati nei processi di
trattamento;
� Trasporto dei materiali dal luogo di
provenienza fino allo stabilimento;
� Energie e combustibili per le fasi di
trattamento;
� Rifiuti generati nei processi ;
� Emissioni in atmosfera;
� Acqua utilizzata per i trattamenti.
ESCLUSIONI:
� Fase di produzione ed uso delle
batterie esauste trattate;
� Impianti e infrastrutture dello
stabilimento;
� Trasporto delle batterie esauste
allo stabilimento;
� Manutenzione dell’impianto;
� Imballaggi dei materiali in arrivo
allo stabilimento.
CONFINI DEI DUE SISTEMI
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Trattamento elettrolita Frantumazione/Fusione Raffinazione
Emissioni da processo Trasporto materiale Energia elettrica
Energia termica Trattamento rifiuti
SISTEMA TRADIZIONALE - Analisi degli impatti (mid-point)
�coke di petrolio e pani di piombo
920 kg CO2 eq/t
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SISTEMA TRADIZIONALE - Analisi degli impatti (end-point) SALUTE UMANA
�scorie da piombo
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SISTEMA TRADIZIONALE – CUMULATIVE ENERGY DEMAND E ACQUA
Trattamento elettrolita Frantumazione/Fusione Raffinazione
Emissioni da processo Trasporto materiale Energia elettrica
Energia termica Trattamento rifiuti
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SISTEMA INNOVATIVO - Analisi degli impatti (mid-point)
Scollettamento/Svuotamento/Purificazione Frantumazione coperchi
Frantumazione/Separazione/Fusione Pirogassificazione
Rigenerazione pastello Trattamento rifiuti
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�Carbonato di ammonio
62 kg CO2 eq/t
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SISTEMA INNOVATIVO - Analisi degli impatti (end-point) SALUTE UMANA
Frantumazione coperchi
0%Frantumazione/
Separazione/Fusione
7%
Scollettamento/
Svuotamento/
Purificazione
7%
Rigenerazione pastello
86%
Pirogassificazione
0%
Trattamento
rifiuti
0%
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SISTEMA INNOVATIVO – CUMULATIVE ENRGY DEMAND E ACQUA
Scollettamento/Svuotamento/Purificazione Frantumazione coperchi
Frantumazione/Separazione/Fusione Pirogassificazione
Rigenerazione pastello Trattamento rifiuti
0%0%
6%
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86%
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CONFRONTO: Metodo IMPACT 2002+ (end-point)
SALUTE UMANA
SISTEMA TRADIZIONALE SISTEMA INNOVATIVO
0%
10%
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30%
40%
50%
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Carcinogens Non-
carcinogens
Respiratory
inorganics
Ionizing
radiation
Ozone layer
depletion
Respiratory
organics
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CONFRONTO: Cumulative Energy Demand e ACQUA
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Risorse non
rinnovabili
Risorse rinnovabili CED totale Consumo idrico
SISTEMA TRADIZIONALE SISTEMA INNOVATIVO
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CONCLUSIONI
Con un’ANALISI DI SENSITIVITÀ è stato valutato quanto gli impatti potenziali di questisistemi si scostino da altri processi di banca dati e da altre fonti di dati, confermando irisultati ottenuti
Gli OBIETTIVI del progetto sono stati raggiunti, dimostrando un minor impatto delsistema innovativo per ogni categoria di impatto potenziale analizzata per quasi il90%
Efficace caso di LCA per ECODESIGN (valutazione preliminare di una tecnologiainnovativa) e contestualmente strumento utile per valutare processi diTRATTAMENTO DEI RIFIUTI
Auspicabile effettuare lo studio LCA una volta avvenuta la realizzazione dell’impiantoa scala industriale per DIMINUIRE IL GRADO DI INCERTEZZA DEI DATI riscontrabilenella differenza tra fase prototipale e industriale
Importante utilizzo di DATI PRIMARI, vista la carenza di dati LCA nei processi di riciclo