Post on 08-Apr-2020
Valutazione del Ciclo di VitaSviluppo di strumenti di LCA e di Ecodesign
Paolo Masoni
Le attività di ricercadi PROT INN
Contenuti
Cenni introduttivi sull’LCAPunti critici di una LCAPrincipali attività di R&S:– VerdEE– eVerdEE– TOWEF0– Ecodesign-QFD
Cos’è la Valutazione del Ciclo di Vita LCA
LCA é una tecnica per valutare gli aspetti ambientaliassociati a un prodotto/servizio, mediante:
– la compilazione di un inventario di ciò che di rilevante entra edesce dal sistema (prodotto o servizio);
– la valutazione dei potenziali impatti ambientali associati a ciòche entra e a ciò che esce;
– l’interpretazione dei risultati riguardanti le fasi di analisidell’inventario e di stima degli impatti in relazione agli obiettividello studio.
Definizioni dello standard ISO 14040(Principi e quadro di riferimento)
LCA studia gli aspetti ambientali e gli impattipotenziali lungo tutta la vita del prodotto/servizio(dalla culla alla tomba), dall’acquisizione dellematerie prime, attraverso la fabbricazione el’utilizzazione, fino allo smaltimento.Principali categorie di impatto ambientale datenere in considerazione riguardano l’utilizzo dirisorse, la salute dell’uomo e le conseguenzeecologiche.
PROGETTAZIONE:
ECODESIGN
ESTRAZIONEMATERIEPRIME EFONTI DIENERGIA
MANIFATTURA(TECNOLOGIE, MATERIALI,SISTEMI DI GESTIONEAMBIENTALE)
DISTRIBUZIONE
USO
FINE VITA:CHIUSURA DELCICLO(RICICLAGGIO ERECUPERO)
ENERGIA
TRASPORTI
METODOLOGIA INTEGRATA DI VALUTAZIONE ENERGETICO-AMBIENTALE(R&S LCA)
CICLO DI VITA DI UNSISTEMA (O DI UNPRODOTTO
Che cos’è l’LCAOUTPUTINPUT
materiali
energia
acqua
prodotti principali
co-prodottieffluenti in acquaemissioni inaria
rifiuti solidi
altre interazionicon l’ambiente
estrazione delle materie
processamento e fabbricazione
distribuzione
uso del prodotto
riuso, riciclaggiorecupero energetico
gestione dei rifiuti
LCA - Fasi della metodologia(ISO 14040)
Inquadramento della valutazione delciclo di vita
Analisi dell’inventario
Valutazione dell’impatto
Definizione dell’obiettivoe del campo
di applicazione Interpretazione
Perché usare l’LCA
LCA fornisce uno schema per analizzare laperformance ambientale delle singoleoperazioni della gestione dei rifiuti edell’intero sistema.LCA permette l’analisi di molteplici impattiambientaliFornisce lo schema per organizzare unamole notevole di dati ed informazioni.
Esempio: pannello a base di legno
TRASPORTO
prima lavorazione in segheria
Produzione edistribuzione
Elettricità
prod. urea
prod. colla
prod. formaldeideattività in foreste
Ulteriori lavorazioni
Frantumazioni
Raccolta legnousato
FABBRICAZIONE PANNELLI A BASE DI LEGNO(truciolare, MDF, multistrato)
LEGNAME COLLA
ELETTRICITÀtranciati
truciolo, segatura,corteccia
legno massello
- prelievo acqua- combustione gas naturale, gasolio e legname- altre emissioni in aria (particelle, formaldeide);- emissioni in acqua- produzione rifiuti
produzione e distribuzionemateriali ausiliari, del gasolio e
del gas naturale
Punti critici di una LCA
Raccolta e validazione dati– Banche dati non complete, inomogenee, non
integrabiliModellizzazione– Software complessi e costosi– Competenze specialistiche
Interpretazione risultati– Competenze specialistiche
Principali attività ENEA di R&S
VerdEE: CD per autovalutazione semi quantitativa del profiloambientale di un prodottoeVerdEE: software on line per LCA di screeningTOWEF0: Banca dati e strumento software per l’industria tessileEcodesign-QFD: integrazione dell’ambiente nella progettazione deiprodotti
Schema di
Definizione degli obiettivie del campo diapplicazione
Inventario
Calcolo automatico evisualizzazione in
matrice dei risultati diValutazione di impatto
Miglioramento
Confrontoautomatico deirisultati in un
grafico a bersaglio
Banca datidegli indicatoridelle sostanzee dei processi
Help on line
Dati richiesti da
Cradle-to-Gate Cradle-to-Market Cradle-to-Grave
Packaging&Distribution Use&End of Life Premanufacture Manufacture Packaging Ditribution Use End of Life
Materials&Semi-finished Mat_Transport Mat_Packaging
EVerdEE_Components Comp_Transport Comp_Packaging
NO_EVerdEE_Components Comp_Transport Comp_Packaging Materials
Processes Proc_Packaging
Packaging Materials Pack_Mat_Transport
Transportation
Energy Consumptions
Airborne Emissions Waterborne Emissions
Waste
Name of the study: xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx Premanufacture: Inventory of Components
Procedure Methodology
List of Components
TOWEF0Il progetto, coordinato da PROT IDR, ha l’obiettivo dipromuovere l’uso efficiente delle risorse, in primoluogo l’acqua, nelle aziende tessili.PROT INN esegue studi di LCA su alcuni prodottitessili selezionati all’interno di aziende italiane ebelghe.E’ prevista la creazione di un database di Life CycleInventories di processi tessili pensato per analistiambientali ed esperti di LCA.
Name HT ScouringSources Report LCA I09: TM-108-004Reference year 2000Geographic reference ItalyTechnological level averageReference flow 100 kg of silk yarnEquipment Autoclave
operating mode: batchbatch volume (lit.): 2000run time (h): 1,1absorbed power (kW): 4processed fabric per run (kg): 200processed fabric (kg/yr): 110397
Procedural steps (flow-chart)Water: equip volume Solubilizing agent = 5 g/l; Sequestering agent = 2 g/l. Steam
1st bath T=130°C t=40 min
Indirect heating
Discharge
Discharge: equip. volume COD [mg/l]=18785; TSS [mg/l]= 1500
Water: equip volume Sequestering -dispersant agent = 2 g/l; Steam
2nd bath T=98°C t=20 min
Indirect heating
Discharge
Discharge: equip. volume COD [mg/l]= 2900; TSS [mg/l]=25
Water:equip volume Steam
Warm washing T=50°C t=10 min
Indirect heating
Discharge
Discharge: equip. volume COD [mg/l]= 720; TSS [mg/l]= 15.
Water:equip volume
Washing
Discharge
Discharge: equip. volume COD [mg/l]= 220; TSS [mg/l]= 25.
LCA databaseformat (1)
LCA database format (2)
(s) Arsenic (As) g 4,32E-04(s) Chromium (Cr III, Cr VI) g 5,41E-03(s) Zinc (Zn) g 1,62E-02(w) Ammonia (NH4+, NH3, as N) g 6,29E-02(w) Benzene (C6H6) g 2,07E-02(w) Cadmium (Cd++) g 9,72E-05(w) Chromium (Cr III) g 1,14E-02(w) Chromium (Cr III, Cr VI) g 2,49E-04(w) COD (Chemical Oxygen Demand) g 8,07E-01(w) Nitrate (NO3-) g 2,02E-02(w) Nitrogenous Matter (unspecified, as N) g 5,37E-02(w) Oils (unspecified) g 2,24E+00
REMINDERS COD (to WWTP) kg 2,26E+04TSS (to WWTP) kg 1,57E+03E Feedstock Energy MJ 1,06E+01E Fuel Energy MJ 2,24E+03E Non Renewable Energy MJ 2,24E+03E Renewable Energy MJ 8,81E+00E Total Primary Energy MJ 2,25E+03Electricity MJ elec 5,18E+01
Flow Units ValueINPUTS (r) Coal (in ground) kg 1,55E+00
(r) Iron (Fe, ore) kg 2,53E-01(r) Natural Gas (in ground) kg 5,22E+01(r) Oil (in ground) kg 8,34E-01(r) Uranium (U, ore) kg 1,01E-04Water (gate to gate) l 4,00E+03Water (out of gate) l 1,09E+02
OUTPUTS (a) Alkane (unspecified) g 6,06E+00(a) Arsenic (As) g 1,01E-03(a) Benzene (C6H6) g 9,02E-01(a) Butane (n-C4H10) g 1,81E+00(a) Cadmium (Cd) g 9,83E-04(a) Carbon Dioxide (CO2, fossil) g 1,32E+05(a) Carbon Monoxide (CO) g 7,96E+01(a) Ethane (C2H6) g 7,17E+00(a) Ethylene (C2H4) g 2,58E+01(a) Hydrocarbons (except methane) g 3,28E+01(a) Hydrocarbons (unspecified) g 1,66E-02(a) Hydrogen Chloride (HCl) g 1,23E+00(a) Lead (Pb) g 5,33E-03(a) Manganese (Mn) g 1,25E-02(a) Methane (CH4) g 1,64E+02(a) Nickel (Ni) g 1,96E-02(a) Nitrogen Oxides (NOx as NO2) g 7,60E+01(a) Nitrous Oxide (N2O) g 3,47E-01(a) Propane (C3H8) g 2,16E+00(a) Sulphur Oxides (SOx as SO2) g 7,28E+01(a) Toluene (C6H5CH3) g 4,40E-01(a) Vanadium (V) g 7,00E-02
Tavola riassuntiva dei prodottitessili analizzati
Code Production cycle % of productionI02 Viscosa fabric "Dominant" product (27%)I04 Acetate fabric Non "Dominant" product (33%)I06 Flax-PES fabric Non "Dominant" product(16%)I09 Silk yarn "Dominant" productI15 Silk fabric "Dominant" product
B01 PES Non "Dominant" product (11%)B02 Cotton fabric non "Dominant" product (16%)B03 Cotton/PA fabric non "Dominant" product B04 Cotton yarn the entire production is CO (fabricB05 Cotton-PES fabric "Dominant" product
Software TOWEF0
E’ in corso lo sviluppo di un software di LCAbasato su WEB, pensato per non esperti eprogettato per assistere, con la creazione diprofili ambientali, le decisioni dei tecnicidelle aziende sul riciclo e il trattamento delleacque di scarico.
Ecodesign - QFD
VoS
V
oE
Technical correlations
W H
A T
H O W
Relationships
Priorities Product benchmark Competition benchmark
Planning Matrix
L’approccio del QFD
Finalizzato allaottimizzazione dei prodotti apartire dai bisogni del clienteInterviene nella fase diprogettazione oreingegnerizzazione deiprodottiCoinvolge tutte le funzionidell’impresa, analizzandotutti gli aspetti prestazionali,di qualità, di costo, ecc.
Bisogni del cliente
Specifiche di progetto
Caratteristiche sottosistemi componenti
Specifiche del processo di fabbricazione
Specifiche per la qualità
Esempio di QFD semplificato
Componente Sub-componente este
tica
faci
lità
man
uten
zion
e
faci
lità
rego
lazi
one
dura
ta
peso
imm
agin
e
funz
iona
men
to
canne+crocera+cannotto cannottocroceratappicanne
gruppo pompante pistonevalvolacontromollagruppo boccolaastaasta di registrovite di regolazione dado di fondoolio e grasso
archetto+gambe archetto+gamberaschiapolvere+tenutaboccoleperni guidapattino
= correlazione forte=correlazione media
Perché uno strumento di ecodesignintegrato con il QFD?
L’innovazione del prodotto nelle PMI ètrainata da qualità e costiQFD permette pianificazione e sviluppostrutturati del prodotto mediante:– la specifica dei requisiti del cliente– la valutazione di quanto sono soddisfatti i requisiti
Obiettivi dello strumento
Obiettivi generaliIntegrare l’ambiente nella fase di progettazione prodottiIntroiettare l’ambiente in tutte le funzioni dell’impresa
Obiettivi tecniciIdentificare i componenti ed i processi critici nel ciclo di vita del
prodottoMettere in evidenza se sono necessarie delle valutazioni di
compromesso tra esigenze contrastanti
Caso studio effettuato:Combinazione QFD e LCA
Componente Sub-componente este
tica
faci
lità
man
uten
zion
e
faci
lità
rego
lazi
one
dura
ta
peso
imm
agin
e
funz
iona
men
tocanne+crocera+cannotto cannotto
croceratappicanne
gruppo pompante pistonevalvolacontromollagruppo boccolaastaasta di registrovite di regolazione dado di fondoolio e grasso
archetto+gambe archetto+gamberaschiapolvere+tenutaboccoleperni guidapattino
+
QFD semplificato LCA
Componente Sub-Componente Este
tica
Faci
lità
di m
anut
enzi
one
Faci
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di re
gola
zion
e
Dur
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Peso
Imm
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Funz
iona
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Prio
rità
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Prio
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Pest
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Rifi
uti
Prio
rità
Am
bien
tali
Archetto + Archetto 9 9 9 9 3 39 0,12 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 1440 gambe Gamba 9 9 9 9 3 39 0,12 3 3 9 3 3 9 9 3 9 9 750 Raschia polvere + tenuta 3 3 9 3 3 21 0,06 0 Boccole 9 9 3 3 9 33 0,1 1 2,5 Perni guidapattino 3 3 6 0,02 1 2,5 Gruppo Pistone 3 3 6 0,02 3 3 3 3 3 3 3 9 232,5 pompante Valvola 9 9 0,03 0 Contromolla 3 3 6 0,02 1 1 7,5 Gruppo boccola 3 3 3 9 0,03 1 1 1 1 3 1 1 1 77,5 Asta 3 3 3 9 0,03 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 1440 Asta di registro 3 3 6 0,02 1 1 1 1 1 1 1 3 77,5 Vite di regolazione 3 9 3 3 18 0,05 0 Dado di fondo 3 3 3 9 0,03 0 Olio e grasso 9 3 9 3 3 9 36 0,11 0 Canne + Cannotto 3 9 3 15 0,04 9 3 9 9 9 9 9 9 9 3 780 crocera + Crocera 9 3 9 3 3 3 30 0,09 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 1440 canotto Tappi 3 3 9 3 3 3 24 0,07 0 Canne 3 9 3 9 24 0,07 3 3 3 3 3 3 3 1 3 9 535 1,00 PESI 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 2,5 100,0 10,0 5,0 5,0 10,0 5,0 2,5 25,0 10,0 10,0 Peso generale degli elementi di qualità 0,5 Peso generale degli elementi ambientali 0,5
Prio
rità
Am
bien
tali
Nor
mal
izza
te
Prio
rità
0,2122 0,16 0,1105 0,11
0 0,03 0,0004 0,05 0,0004 0,01 0,0343 0,03 0,0000 0,01 0,0011 0,01 0,0114 0,02 0,2122 0,12 0,0114 0,01
0 0,03 0 0,01 0 0,05
0,1150 0,08 0,2122 0,15
0 0,04 0,0789 0,07 1,0000 1,00
Attività in corso
Valutazione di modalità di integrazione di una LCA discreening (eVerdEE) con un approccio di QFDDifficoltà da affrontare: il QFD non considera lediverse fasi del ciclo di vitaApprocci possibili secondo letteratura:
– GQFD (LCA e QFD separate e poi unite successivamente).– QFDE (Inserimento dei requisiti ambientali congiuntamente
a quelli dei clienti)
Prospettive
Arricchire e completare gli strumenti diecodesign disponibili per ecosmes.netENEA ha già sviluppato una serie distrumenti di supporto ai SGA, sia generaliche settoriali, che possono essere inseriti,con piccoli adattamenti, nella “toolbox” diecosmes.netAltri strumenti di ecodesign saranno fornitidai partner