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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


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.


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)


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).


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


SISTEMA TRADIZIONALE - Descrizione del sistema

� Stoccaggio delle batterie

�Trattamento elettrolita

�Trattamento plastiche

�Raffinazione

�Fusione

�Frantumazione e separazione

dei materiali


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


� 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


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


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


SISTEMA TRADIZIONALE - Analisi degli impatti (end-point) SALUTE UMANA

�scorie da piombo


SISTEMA TRADIZIONALE – CUMULATIVE ENERGY DEMAND E ACQUA

Trattamento elettrolita Frantumazione/Fusione Raffinazione

Emissioni da processo Trasporto materiale Energia elettrica

Energia termica Trattamento rifiuti


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


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%


SISTEMA INNOVATIVO – CUMULATIVE ENRGY DEMAND E ACQUA

Scollettamento/Svuotamento/Purificazione Frantumazione coperchi

Frantumazione/Separazione/Fusione Pirogassificazione

Rigenerazione pastello Trattamento rifiuti

0%0%

6%

2%

6%

86%

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CONFRONTO: Metodo IMPACT 2002+ (end-point)

SALUTE UMANA

SISTEMA TRADIZIONALE SISTEMA INNOVATIVO

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

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80%

90%

100%

Carcinogens Non-

carcinogens

Respiratory

inorganics

Ionizing

radiation

Ozone layer

depletion

Respiratory

organics


CONFRONTO: Cumulative Energy Demand e ACQUA

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

Risorse non

rinnovabili

Risorse rinnovabili CED totale Consumo idrico

SISTEMA TRADIZIONALE SISTEMA INNOVATIVO


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


[email protected]

GRAZIE PER L’ATTENZIONE

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