Ecologia Industriale (IE) – una Visione Globale Prof. Attilio Citterio Dipartimento CMIC “Giulio Natta” http://iscamap.chem.polimi.it/citterio/education/course-topics/

School of Industrial and Information Engineering Course 096125 (095857)

Introduction to Green and Sustainable Chemistry

Attilio Citterio

2 L’Equazione Fondamentale

Un modo utile per focalizzare le risposte più efficienti che la società può fornire alla salvaguardia ambientale e agli stress sociali è quello di esaminare i principali fattori implicati nella generazione di questi stress.

Equazione fondamentale:

GDP Impatto ambientaleImpatto ambientale Popolazione persona Unità di GDP

= × ×

GDP = prodotto nazionale lordo (misura dell’attività economica e industriale)

(IPAT = C·r·ap)

Dimensione popolazione

Consumo di risorse pro capite

Inquinamento per unità di risorsa consumata

(N° persone) (Unità risorsa./ persone)

(Unità inquin./ unità risorsa)

Attilio Citterio

Elementi: Materiali Intrinsecamente Dissipativi e Materiali Potenzialmente Riciclabili

Si possono individuare tre importanti classi di uso dei materiali:

(1) Usi che sono economicamente e tecnologicamente compatibili con il riciclo ai prezzi e alle leggi attuali;

(2) Usi che non sono economicamente compatibili con il riciclo ma per i quali il riciclo è tecnicamente fattibile, per esempio, se si risolve il problema della raccolta; e

(3) usi per i quali il riciclo è inerentemente non fattibile.

Effettivamente c'è una certa semplificazione in questa classificazione, ma si può trovare un compromesso ragionevole. In termini generali, ci può concordare che i metalli e i catalizzatori industriali (inorganici) appartengano alla prima categoria; altri materiali strutturali e confezioni, come pure la maggior parte di refrigeranti e solventi, ricadono nella seconda categoria. Questo lascia i rivestimenti, i pigmenti, i pesticidi, gli erbicidi, i germicidi, i conservanti, i flocculanti, gli anti-congelanti, gli esplosivi, i propellenti, i ritardanti di fiamma, i detergenti, i fertilizzanti, i combustibili, i lubrificanti e simili nella terza categoria.

3

Attilio Citterio

4 Problemi nell'Uso Dissipativo delle Risorse

Esempi di uso dissipativo :

Materiali di Classe 3: Zolfo CFC Ammoniaca Acido fosforico

Cloro • (N.B. Benché siano

classificati di classe 2 quando si usano in plastiche e solventi)

Sostanza 106 T Usi Dissipativi Composti chimici

Cloro 25.9 Acidi, sbiancanti, trattamento acque, PVC, solventi, pesticidi, refrigeranti

Zolfo 61.5 Acido (H2SO4), sbiancanti, prodotti chimici, fertilizzanti, gomma, edilizia

Ammoniaca 24.0 Fertilizzanti, detergenti, p. chimici, HNO3

Acido fosforico 93.6 Fertilizzanti, composti chimici

NaOH 35.8 Sbianca, saponi, composti chimici

Na2CO3 29.9 Vetro, Composti chimici

Metalli Pesanti

Solfato di Rame 0.10 Fungicida, alghicida, cons. legno, catal.

Bicromato di Na 0.26 Cromature, Concia, alghicida

Ossidi di Piombo

0.24 Pigmento, vetri, rivestimenti

Solfuro di Zinco 0.46 Pigmento

Ossido di Zinco 0.42 Pigmento, pneumatici

Biossido di Ti 1.90 Pigmento

Piombo alchili ? Additivi benzine

Arsenico ? Conservante legno, erbicida

Mercurio ? Fungicida, catalizzatore, produzione Cl2

Attilio Citterio

5 Esempio di Uso Dissipativo: Zolfo

Praticamente tutto lo zolfo estratto è dissipato o scartato

Soprattutto convertito in acido solforico – usato in composti chimici non-riciclabili

Così lo zolfo finisce con appartenere per lo più alla terza categoria.

Ma… … il gesso!

Zolfo 61.5

Acido solforico 143.4

Usi non acidi p.es., vulcaniz.

-45.0 (?) 16.5 (?)

Processo Frash 15.0

Piriti 11.1

Sotto-prodotto (carbone, gas, Cu, Zn)

35.4

-59.0 (?)

Fertilizzanti fosfatici -35 (?)

Raffinazione Petrolio

-3.0

Dilavamento metalli non Fe

-1.0

Chimici e Plastica, mix.

-6.8

Cellulosa e carta -0.5

*Dati in milioni di metri cubi

-25.0 (?)

Attilio Citterio

6 Flussi dei Nutrienti Antropogenici, (teragrammi/anno, Tg/anno)

Carbonio Azoto Zolfo

Tg/anno % Tg/anno % Tg/anno % Nell’atmosfera, totale 7,900 4 55.0 12.5 93 65.5 Comb. Fossili e Metallurgia 6,400 45.0 92 Disboscamento, deforestazione 1,500 2.6 1 Volatilizzazione fertilizzanti a 7.5 Nel suolo, totale 112.5 21 73.3 23.4 Concimazione 67.5 4.0 Smaltimento rifiuti b 5.0 21.0 Piogge acide (antropogenica) 30.0 48.3 Ricaduta (NH3, NH4

+) (antropogenica) 10.0 Nei fiumi e oceani, totale 72.5 25 52.5 21 Ricadute acide (antropogeniche) 55.0 22.5 Smaltimento rifiuti b 17.5 30.0

A Assumendo una perdita del 10% dell’ammoniaca sintetica in base ai fertilizzanti applicati ai terreni (75 Tg/anno) B Produzione totale (= uso) meno l’uso di fertilizzanti, allocati in discariche. Il resto si assume sia smaltito.

Attilio Citterio

7 Le Riserve Minerali non sono Infinite: Le “Tirannie” del Tipo e Grado di Minerale (Kellogg)

0.001 0.01 0.1 1.0 10.0 100.0

1010

1011

1012

1013

1014

1015

Pb

Cu Ni

Al2O3 da Clay Al2O3 da Bauxite

Nichel da Laterite

Qualità del Minerale, % di Metallo

Concentrati da Solfuri Minerali

Rame da Rocce Comuni Piombo da Rocce Comuni

Ener

gia,

(Jou

le pe

r Ton

.) di

Met

allo

Recu

pera

to

Attilio Citterio

8 Richieste Energetiche per Produzione di Metalli da Materiali Primari e Secondari

0 100 200 300

Acciaio

Rame

Rame

Alluminio

Giga joule/1000Kg

Da scarti medi

da scarti di basso tenore

da scarti di alto tenore

100% scarti in EAF (electric arc furnace) BOF (Basic Oxygen Furnace)

da minerale 1.0%

da minerale 0.3%

da bauxite

Attilio Citterio

9 Vale la Pena di Estrarre dai Rifiuti? Diagramma di Sherwood: Valore vs. Diluzione

0,001

0,01

0,1

1

10

100

1000

10000

100000

1000000

10000000

1E-080,0000010,00010,011100

Prez

zo ($

/lb)

Diluizione (espressa come concentrazione percentuale)

Ossigeno

Rame

Zolfo da gas

Magnesio dall’acqua marina Bromo da acqua marina

Penicillina

Uranio da Minerale

Oro estratto

Vitamina B12

Radio

Attilio Citterio

10 Un’Opportunità Economica?

Metallo

Minima concentrazione recuperabile, dal diagramma

di Sherwood (frazione massiva)

Contenuto totale in reflui pericolosi

(ton/anno)

Frazione ricuperabile di

metallo nel refluo

Percentuale di metallo riciclato dal refluo

Antimonio (Sb) 0,00405 17,000 0.74-0.87 35

Arsenico (As) 0.00015 440 0.98-0.99 3

Bario (Ba) 0.0015 59,000 0.95-0.98 1

Berillio (Be) 0.012 5,300 0.54-0.84 11

Cadmio (Cd) 0.0048 16,000 0.82-0,.97 8

Cromo (Cr) 0.0012 90,000 0.68-0.89 5

Rame (Cu) 0.0022 110,000 0.85-0.92 10

Piombo (Pb) 0.074 190,000 0,84-0,95 56

Mercurio (Hg) 0.00012 5,400 0.99 16

Nichel (Ni) 0.0066 3,000,000 1.00 0.1

Selenio (Se) 0.0022 2,000 0,93-0,95 29

Argento (Ag) 0,000035 17,000 0.99-1.00 1

Tallio (Tl) 0.00004 280 0.97-0.99 5

Vanadio (V) 0.0002 4,400 0.74-0.98 1

Zinco (Zn) 0.0012 270,000 0.95-0.98 12

Attilio Citterio

11 Ecologia: Definizione

“L’ecologia è la disciplina scientifica che riguarda le relazioni tra gli organismi ed il loro ambiente passato, presente, e futuro”. Fonte: Ecological Society of U.E.

Livelli di organizzazione ecologica: • Comunità* • Ecosistemi • Eco regioni

* Reschke, C., 1990. Ecological Communities of New York State. New York Natural Heritage Program, N.Y.S. Department of Environmental Conservation. Latham, NY.

Un insieme variabile di popolazioni di piante ed animali interagenti che

condividono un comune ambiente.*

Produttori Primari • Organismi che catturano l’energia solare che attiva i livelli trofici della

catena alimentare in ecosistemi (1o, 2o e 3ro livello trofico)

Attilio Citterio

12 Livelli Trofici

1o livello trofico: piante in ecosistemi terrestri, membri acquatici quali piante, alghe, fitoplancton, ecc.

2o livello trofico: consumatori primari come animali, zooplancton, insetti, ecc.

3o livello trofico: consumatori secondari quali uccelli, mammiferi carnivori, pesci, ecc.

Livello trofico superiore: uomini nella catena alimentare

Gli inquinanti si accumulano nel corso del trasferimento tra livelli: per es. PCB, DDT, certi pesticidi, composti del mercurio nei pesci, metalli pesanti in piante e animali.

Attilio Citterio

13 Esempi di Comunità

1 3

4 2

Some communities

Attilio Citterio

14 Definizioni Correlate

Enfasi sulle interconnessioni tra i vari componenti viventi e non-viventi. Nessuno esiste da solo e nessun evento avviene indipendentemente dagli altri.

• Ecosistema qualsiasi area geografica che include tutti gli organismi e le parti

non viventi del loro ambiente fisico.

• Biodiversità La diversità biologica, o biodiversità, si riferisce alla varietà delle

forme di vita a tutti i livelli di organizzazione, da quello molecolare a quello del paesaggio.

• Ogni specie gioca un ruolo funzionale nella comunità • La stabilità è una funzione della biodiversità • Effetti vistosi a seguito della perdita di una specie • Impatto rilevante per l’introduzione di una specie esotica

Attilio Citterio

15 Esempi di Ecosistemi

1

2

3

4

Attilio Citterio

16 Cicli Bio-Geo-Chimici Coinvolti nell’Ecologia

Schema di Ciclo Bio-Geo-Chimico (CHIUSO) Fonte: Ayres

INORGANICI Rocce sedimentarie

Ferro ferrico Solfato

Carbonato Fosfato

BIOMASSA (animata)

BIO-PRODOTTI morte eliminazione

rigenerazione

NUTRIENTI CARBONIO AZOTO FOSFORO ZOLFO

rigenerazione sequestro

mobilizzazione

(Inanimati)

sequestro

mobilizzazione

assimilazione (fotosintesi)

Attilio Citterio

Confronto tra Ecosistemi Naturali e gli Attuali Sistemi Industriali • L’unità base di un ecosistema naturale è l’organismo, mentre quella di un

sistema industriale è l’azienda

• Gli ecosistemi naturali trattano i materiali in cicli chiusi mentre, in pratica, all’interno dei sistemi industriali i materiali viaggiano in una sola direzione

• I sistemi naturali riciclano completamente i materiali, mentre nei sistemi industriali il livello di riciclaggio è spesso molto basso

• Gli organismi hanno tendenza a concentrare i materiali quali la CO2 dall’aria stoccandola in biomassa mentre i sistemi industriali tendono a diluire i materiali ad un livello a cui non si possono riciclare economicamente, ma hanno ancora potenzialità di inquinare

• La maggiore funzione degli organismi è la riproduzione, mentre lo scopo delle strutture industriali è di generare beni e servizi

• Le riserve dei materiali necessari agli ecosistemi naturali sono essenzialmente costanti (O2, CO2 e N2 dell’aria per esempio) mentre i sistemi industriali si confrontano con riserve esauribili di materiali (miniere, pozzi).

• Il riciclo fornisce riserve essenzialmente costanti di materiali.

17

Attilio Citterio

18 Cicli di Materiali Industriali

Schema di Ciclo di Materiali Industriali (CHIUSO) Fonte: Ayres

consumo scarti

CAPITALE PRODUTTIVO • Macchine • Strutture • Terra • Inventari

PRODOTTI FINALI

MATERIE PRIME E

COMMODITIES

estrazione AMBIENTE NATURALE scarti produzione

riciclo scarti

rifabbricazione

ricondizionamento

distribuzione dei beni finali

accumulo di beni capitali

sotto-prodotti scarti interni

Processi di produzione

Attilio Citterio

19 Ecologia Industriale: Concetti e Obiettivi - Definizione

L’ecologia industriale (IE) è lo studio dei mezzi con cui l’umanità può deliberatamente e razionalmente approcciare e mantenere una desiderabile capacità di operare, data l'attuale evoluzione economica, culturale, e tecnologica

Graedel e Allenby

Un sistema che "massimizzi l’uso economico dei materiali di scarto e dei prodotto a fine vita come ingressi per altri processi e industrie."

Frosch, 1992

Rappresenta una visione sistemica, omnicomprensiva, integrata di tutte le componenti dell’economia industriale e delle loro relazioni con la biosfera. Essa evidenzia le basi biofisiche delle attività umane: i complessi scenari dei flussi dei materiali sia all’interno che all’esterno del sistema industriale. In contrasto, gli approcci correnti considerano l’economia più in termini di unità monetarie astratte o di flussi energetici. Considera le dinamiche tecnologiche come gli elementi cruciali per raggiungere una transizione dall’attuale sistema non sostenibile ad un ecosistema industriale in grado di sopravvivere.

Attilio Citterio

20 Ecologia Industriale: Evoluzione Storica.

Anni 1970: primi scritti e normative ambientali, introduzione di tecnologie del non-scarto; gruppo di Lavoro Giapponese Industria-Ecologia

Anni 1980: misure di fine processo, più lavori ma nessuna attenzione; l’ecosistema Belga

1989: R. Frosch e N. Gallopoulos in “The Scientific American”; R. Ayres introduce il Metabolismo Industriale: Basato sul principio di conservazione della massa Identifica e traccia i flussi d’energia e materiali tra i vari sistemi

1991: Ulteriormente definita da Harden Tibbs come “progettazione delle infrastrutture industriali come una serie di ecosistemi interconnessi fatti dall’uomo che si interfacciano con gli ecosistemi naturali”.

1995: Concertazione tra sistemi industriali e intorno (Graedel / Allenby) 1995: Studio multidisciplinare di sistemi industriali ed economici (IEEE) 1996: Fusione tra pensare i sistemi e ingegneria ed economia dei sistemi

(O’Rourke et al.).

Attilio Citterio

Quattro Principi di Progettazione per l’Ecologia Industriale (1977)

Derivati dall’applicazione sistematica della teoria dei sistemi. Includono il Secondo Principio della Termodinamica, gerarchia e attrattori: 1. Interfaccia. L’interferenza tra sistemi fatti dall’uomo e gli ecosistemi

naturali deve riflettere la capacità limitata degli ecosistemi naturali di fornire energia ed assorbire scarti prima che le loro potenzialità di sopravvivenza siano tanto alterate da non poter mantenersi attiva.

2. Imitazione ()mimicry). Il comportamento e la struttura dei sistemi sociali a larga scala deve essere il più possibile simile a quello attivo negli ecosistemi naturali.

3. Biotecnologia. Ove fattibile, la funzione di un componente di un sistema sociale deve esser svolta da un sottosistema della biosfera naturale.

4. Le risorse non-rinnovabili si devono usare solo come spese in conto capitale per attivare le risorse rinnovabili. Le risorse non sono inerentemente rinnovabili, è come le usiamo che le rende rinnovabili.

21

Attilio Citterio

22 Metabolismo Industriale (IM)

Definizione: “La raccolta complessiva integrata dei processi fisici che convertono le materiale prime e l’energia, più il lavoro, nei prodotti finiti e negli scarti in una condizione (più o meno) stazionaria”. Un ecosistema industriale funziona tramite gruppi di insiemi industriali, distributori ed altre aziende funzionanti a vantaggio reciproco, riciclando gli scarti e usando l’energia con efficienza per massimizzare la quantità:

L'IM ha analogie con i processi di un organismo vivente: si alimenta con cibi

per l’auto-sostentamento e elimina gli scarti. Basato sul principio della conservazione della massa, applica la chimica verde a livello molecolare e l’ingegneria verde a livello di unità produttive, di aziende, di ecosistemi industriali e anche globalmente.

Differenze: Gli organismi si riproducono da soli, si specializzano, cambiano su lunghi periodi temporali. Le aziende producono prodotti o servizi, non specializzati, possono cambiare velocemente.

Valore di mercato del prodottoConsumi di materiali ed energia

Attilio Citterio

23 Ecosistemi Naturali e Industriali

L’analogia tra sistemi industriali e sistemi naturali: entrambi hanno cicli di energia e nutrienti/materiali. strategie della natura per far fronte alla sostenibilità:

• reciclaggio/decomposizione • rinnovamento • conservazione e controllo della popolazione • presenza di tossine • funzione multiple di un organismo

Attilio Citterio

Integrità Ecologica

Tre aspetti dell’auto-organizzazione:

1. Benessere attuale – Salute ecologica del sistema

2. Resilienza – Capacità di risposta dell’ecosistema allo Stress

3. Capacità di svilupparsi – Potenzialità del sistema di continuare ad auto-

organizzarsi

24

(Kay and Regier 2000)

Attilio Citterio

Ricordarsi che l’IE è lo studio dei flussi di materiali ed energia nelle attività industriali e di consumo, del relativo effetto sull’ambiente e dell’influenza dei fattori economici, politici, regolatori e sociali sui flussi, uso e trasformazioni delle risorse.

L’obiettivo dell’IE è una migliore comprensione delle modalità di integrazione delle esigenze ambientali con le attività economiche. Tale integrazione è necessaria per promuovere lo sviluppo sostenibile, a livello globale, regionale e locale, che risulti in:

• Uso sostenibile delle risorse • Salute ecologica e umana • Equità ambientale (Robert White 1994)

25

CONTESTO

Struttura dell’Ecologia Industriale

Valutazione della scarsità e effetti ambientali dell’uso e flussi delle risorse

Mappatura di riserve e flussi di materiali e energia

Processi di trasformazione - Attori e fattori

Attilio Citterio

26 Obiettivi Specifici della IE

• Sistemi Industriali (cambiamenti tecnologici e ambiente) visti nel contesto dell’ambiente circostante, non a se stante (LCA,

gestione del prodotto, …)

• Ottimizzazione dell’intero ciclo dei materiali (dematerializzazione, DFE) da materiali vergini a quelli finiti da componenti a prodotto da prodotto obsoleto a smaltimento ("metabolismo industriale“)

• Ottimizzazione risorse, energia, capitale parchi eco-industriali; politica ambientale; eco-efficienza

Economia «Standard»

Chiusura ciclo e

Dematerializzazione Ingresso Risorse

Uscita Rifiuti

Economia Sostenibile

Entrambe le Economie Hanno lo Stesso GDP

Attilio Citterio

27 Ecologia Industriale: Prospettive

Cinque prospettive

1. Abitabilità a lungo termine 2. Mitigazione delle alterazioni apportate ai cicli che reggono la vita 3. Scopi globali piuttosto che problematiche transitorie 4. Identificare ed evitare le istanze in cui l’attività umana sopraffà la

natura 5. Comprendere e modificare i comportamenti anziché condannarli

Ora

Azione immediata

Rivoluzione industriale

Visione a Lungo termine

Stadio di sviluppo

Attilio Citterio

L'Ambiente come Fonte di Risorse e Ricettacolo di Scarti

28

Ecosfera

Antroposfera

Fonte di: Materiali, Energia,

Acqua Terra

Ricettacolo di: Scarti

ed Emissioni

Bisogni e Desideri

Radiazione Solare (Teff ~ 6000K

soprattutto UV, visibile e IR)

Radiazione della Terra (Teff ~ 300K

soprattutto IR)

Servizi

Prodotti

Produzione

La produzione Industriale e i sistemi di consumo usano l'ambiente come fonte di risorse e ricettacolo di scarti ed emissioni

Il GRANDE Quadro:

Attilio Citterio

Maggiori Componenti di un Ecosistema Industriale e Relativi Flussi di Materiali e Energia

29

Riciclo, rifabbricazione Oggetti recuperati

Mat

erie

prim

e ve

rgin

i

Comunicazioni

Trasporto

Materiali riciclati

Fabbricazione di beni

Flusso di energia

Flusso di energia

Lavorazione del materiale

Com

pone

nti,

mat

eria

li ric

icla

bili

C

ompo

nent

i rec

uper

ati

Settore d’uso

Attilio Citterio

30

Sostenibilità

Ecologia Industriale

Aziendale

proget. per l’ambiente prevenzione inquinamento eco-efficienza contabilità verde

Interaziendale

simbiosi industriale cicli di vita prodotto iniziative nel settore

industriale

Regionale / Globale

budget e cicli studi di flussi di materiali

ed energia (metabolismo industriale)

A tutti i livelli, l’ecologia industriale intende fornire strumenti e conoscenze per l’analisi e la progettazione verso soluzioni più sostenibili.

L’Ecologia Industriale Opera a 3 Livelli

Attilio Citterio

31 Ecologia Industriale – Una Visione di Sistema

Attrezzature Industriali

Materiali

Energia

Prodotti

Sottoprodotti

nell’aria

Nel suolo

Nell’acqua

OTTIMIZZAZIONE: Efficienza delle risorse efficienza energetica Efficienza emissioni Efficiena economica

Attrezzature Industriali

Materiali

Energia

Prodotti

Sottoprodotti

Scala Locale

Scala Globale

Materiali Riciclati

COMPRENSIONE: Metabolismo? impatti e risorse Amb.? Attori, barriere, drivers? Soluzioni tecn. e org.?

Attilio Citterio

32 I Sei Principali Elementi della IE

Ecosistemi Industriali — cooperazione promossa tra varie industrie in modo che lo scarto di un processo di produzione sia la materia prima per un altro.

Bilanciamento di ingressi e uscite industriali rispetto alle restrizioni dei sistemi naturali — Identificazione dei modi in cui l’industria può interfacciarsi senza pericoli con la natura in termini di territorio, intensità e tempistica, nonché sviluppo di indicatori per il monitoraggio in tempo reale.

Dematerializzazione dei prodotti industriali in uscita — sforzarsi di diminuire l’intensità di materiali e energia nelle produzioni industriali.

Miglioramento dell’efficienza dei processi industriali — ri-progettare i processi e i modelli di produzione per la massima conservazione delle risorse.

Sviluppo delle fonti rinnovabili di energia per la produzione industriale — creazione di un sistema di energia mondiale che funzioni come parte integrale degli eco-sistemi industriali.

Adozione di nuove politiche economiche di sviluppo nazionali e internazionali — Integrazione di contabilità economica e ambientale nelle opzioni politiche.

Attilio Citterio

33 Obiettivi dell’Ecologia Industriale

Atmosfera Idrosfera Geosfera Biosfera

Combustione dei Combustibili

Fossili

L’emissione di idrocarburi parzialmente incombusti ed ossidi di azoto causa lo smog fotochimico; piogge acide causate dalle emissioni di ossidi di zolfo; effetto serra

Inquinamento dell’acqua dalle acque acide di miniera, sottoprodotti della produzione di petrolio, piogge acide,

Alterazione del suolo dall’estrazione del carbone

Effetti indiretti

Produzione e Lavorazione Industriale

Emissioni di gas, vapori, e particelle, gas serra, gas acidi,

Inquinamento, in pericolo le limitate fonti di acqua

Scarti solidi e pericolosi dalle industrie estrattive

Distribuzione di sostanze tossiche.

Produzione di Raccolti

Gas serra a seguito della deforestazione

Acqua usata per irrigare, l’acqua che ritorna nella idrosfera ha alta salinità, contaminazione da parte di fertilizzanti, erbicidi

Il terreno superficiale si può perdere per erosione da parte dell’acqua o dei venti.

Può distruggere l’intero ecosistema e sostituirlo, perdita di specie o diversità coltivando pochi tipi di piante.

Produzione di Bestiame

Gli animali producono il gas serra metano per la presenza di batteri metaniferi nei loro sistemi digerenti.

Si richiedono grandi quantità di acqua, i rifiuti azotati di concime e urina causano contaminazione da nitrati nelle acque sotterranee, grandi quantità di scarti che consumano ossigeno contaminano le acque superficiali.

Distruzione del terreno (p. es. foreste pluviali) per fornire alimentazione al bestiame, l’aumento dei pascoli ha causato il deterioramento del terreno.

Perdita della diversità delle specie (p. es. clonando).

Fonte: Industrial Ecology: Environmental Chemistry and Hazardous Waste

Attilio Citterio

34 Tecniche di Contabilità Ambientale

Classificazione delle tecniche fisico-economiche di contabilità ambientale:

Le tecniche si differenziano per: dimensioni del sistema come contenitore delle forze guida dietro i

flussi di materiali e talvolta di energia

confini del sistema degli stadi metabolici

livello di dettaglio

livello di aggregazione dei flussi di materiali ed energia indotti dall’uomo.

Attilio Citterio

35 Tecniche di Contabilità Ambientale

• Ingressi e Uscite Totali dei Materiali • Analisi delle Sostanze o Flusso dei Materiali • Tabelle Chimico-Fisiche di Ingresso-Uscita • Analisi del Flusso delle Sostanze • Analisi dei Tracciati Ecologici • Spazio Ambientale • Intensità di Materiale per Unità di Servizio • Valutazione del Ciclo di Vita • Indice di Sostenibilità di un Processo • Livelli di riciclaggio.

Attilio Citterio

36 Tecniche di Contabilità Ambientale

Ingressi e Uscite Totali dei Materiali (TMR, TMRO)

Quantifica lo scambio fisico del flusso aggregato di materiali tra le economie nazionali e l’ambiente.

Ingressi: estrazione di risorse interne

Uscite: rilasci interni nell’ambiente e esportazioni.

Attilio Citterio

37

350

3400 3900 3100

260 280

0.03 170

230

© STAF Project, Yale University

Utilizzo del Rame in Ingresso (109 g Cu/anno), 1994

Attilio Citterio

38 Tecniche di Contabilità Ambientale

Tabelle Chimico-Fisiche di Ingresso-Uscita (PIOT)

Tracciano come le risorse naturali entrano, sono lavorate, si muovono nel mondo economico, si usano, e ritornano all’ambiente naturale come residui.

Hanno la capacità di valutare il carico cumulativo ambientale a seguito della copertura fisica esaustiva della movimentazione.

Attilio Citterio

39 L’Approccio Riserve e Flussi

P F U W

I/E

RISERVE MINERALE

I/E = Importazioni/Esportazioni P = Produzione F = Fabbricazione e Produzione, U = Uso W = Trattamento rifiuti

Attilio Citterio

40

Paesi Europei

Paesi Asiatici

Altre nazioni

Nove regioni

Pianeta Terra

Predisposizione di Cicli di Materiali a Multilivello (Cu e Zn; incompleti Ag, Ni, Fe, Sn, Cr, Pb, W)

H. Brattebe 2004

Attilio Citterio

41 Tecniche di Contabilità Ambientale

Analisi del Flusso delle Sostanze o dei Materiali (SFA, MFA) Focalizzato su uno specifico materiale attraverso il

metabolismo di una regione geografica predeterminata relativamente estesa.

Attilio Citterio

42

Confini del sistema Giappone

280

18 Scorie

Catodo

0.3

2

Concentrati

1100 Blister 1

1200

80

34

120

Minerale

Prodotti semifiniti 500

Prod. Cu

950

120 vecchi scarti

200

Vecchi scarti

Scarti In discarica, dissipati

180

Scarti

500 Prod. leghe

240

Catodo 170

Scarti nuovi, lingotti

180 52 16

7 Riserve

Uso

Riserve

700

Lit. -2 Ambiente +200

Fabbricazione e Produzione

Trattamento Rifiuti

Importazioni/Esportazioni -830

Ritagli rilavorati

Produzione laminatoi, fonderie, raffinaz.

Nuove Scorie

Ciclo del Rame in Giappone: Riserve e Flussi Annuali, 1990-2000

Attilio Citterio

Ciclo del Rame in Europa (anno 2012)

43

Fonte: Fraunhofer ISI

Attilio Citterio

44 Il Ciclo Globale del Rame, 1990-2000

Confini del Sistema (Sistema Chiuso): "STAF World"

Nuovi Scarti 580

Catodo

1,550

Ritagli, Scorie

250

10,710

Lit. - 10,710

Ritagli rilavorati

11,550

1,360

680

Minerale Prodotti

11,650

Vecchi Scarti

Discarica, dissipati

1,810

Rifiuti

3,850

Riserve +3,110

2,040

Trattamento Reflui

Produzione laminatoi, fonderie, raffinaz.

Uso 7,800

Fabbricazione e produzione

Riserve

200

Riserve

Cu

Attilio Citterio

Consumi Annui di Rame nel Corso del 20° Secolo

Il Rame si usa principalmente in circuiti elettrici e idraulici → costituisce una buona misura di un materiale standard essenziale

Fin al 2000:

• 10 kg a testa per le nazioni (molto) sviluppate

• 0.6 kg a testa in Cina

• 0.2 kg a testa in India 1900 1950 2000 1850 1800 0

5

10

15

20

25

30

35

40

Anno

Con

sum

i di r

ame

raffi

nato

(mili

oni d

i Ton

)

1900-2007 Totale = 608 mt

2007-2030 Totale = 680 mt

2007 = 18,084

Attilio Citterio

46 Ciclo Globale USA dell’Argento, 1990-2000

Tutti I risultati sono in Mg/y of Argento (1Mg = 1 tonnellata). Le linee tratteggiate indicano dati meno affidabili; i numeri negli ovali sono errori di chiusura nel bilancio di massa. STAF, Yale University

Confini del sistema “US” Argento

Ambiente Litosfera

Minerale 2,620

Ritagli 525

Dilav.

360 Nuovi cascami

Vecchi cascami

2,200

4,230

120 485 2,660 5,600

Ag raffinato 950

Prodotti Semi-Finiti

960 Scarti 70

Vecchi cascami 25

Scarti

3,345

Gestione reflui

Fabbricazione &

Gestione

Produzione 1870

Riserve

Ag Raffinato

25

Prodotti Uso 890

Riserve

Discarica 1,900 Scarti

all’amb. 905

Importazioni/Esportazioni 1,510

1,565 Concentrato

525

Ag

Attilio Citterio

47 Ciclo Globale dello Zinco, 2000-2007

Scala: kt Zn/y

< 100 100 - 279 280 - 794

795 - 2239 240 - 6499 > 6500

Litosfera -7,800 Ambiente + 3,033

Contorno del Sistema Zinco

Gestione reflui

Uso 4,534

Fabbricazione & Produzione

Prodotti Discariche

2,267 6,869 7,127

Ref. Zinco Produzione Macinare, Fondere, Raffinare

150 Riserve

7,800

Minerale

Ritagli

1,030 363 499 849 618 Smaltimento

Nuovi cascami

330 Scarti

Vecchi cascami 1,212

Scarto in Discarica Dissipato

1,673

Riserve

STAF, Yale University

Zn

Attilio Citterio

48 Riserve Note di Elementi Selezionati

Elemento Riserve (109 kg)

Emivita (anni)

Localizzazione delle maggiori riserve

Al 20,000 220 Australia, Brasile, Guinea

Fe 66,000 120 Australia, Canada, Russia

Mn 800 100 Russia, Gabon, S. Africa

Cr 400 100 Russia, S. Africa, Zimbabwe

Cu 300 36 Cile, Russia, USA, Zaire

Zn 150 21 Australia, Canada, USA

Pb 71 20 Australia, Canada, USA, Russia

Ni 47 55 Canada, Russia, Cuba, N.Caled.

Sn 5 28 Brasile, Cina, Indonesia, Malesia

U 2.8 58 Australia, Russia, S. Africa, USA

Attilio Citterio

Sostenibilità degli Elementi: Verso il Totale Recupero di Elementi Poco Abbondanti

Alcune moderne tecnologie dette a basso carbonio sono di fatto preoccupazioni diffuse per la sostenibilità futura di un vasto numero di elementi. Per affrontare il problema dei metalli in rapido esaurimento, quali indio ed argento, bisogna apportare significative innovazioni nelle tecnologie di recupero che convertono rifiuti in risorse. Per realizzare questa ambizione si richiede un misto multi-disciplinare di chimica, ingegneria e biotecnologia.

49

Numero di anni rimanenti di metalli rari e preziosi se il consumo e lo smaltimento continua alla velocità attuale.

Fonte: Research Agenda for Process Intensification Towards a Sustainable World of 2050, (2011). www.ispt.nl

Attilio Citterio

50 Tecniche di Contabilità Ambientale

Analisi dei Tracciati Ecologici (EFA)

Un indicatore della sostenibilità dell’economia umana rispetto alla capacità naturale residua della terra di fornire risorse.

Converte i flussi di materiali ed energia in aree di terra richiesti per produrre le risorse usate in tali attività, e confronta le aree richieste con le aree disponibili.

Attilio Citterio

51 Tecniche di Contabilità Ambientale

Spazio Ambientale (ES)

Confronta la richiesta di risorse con lo spazio ambientale disponibile e i limiti di sostenibilità. Tali limiti sono confrontati a livello di usi dei singoli individui.

Attilio Citterio

Tecniche di Contabilità Ambientale

Intensità dei Materiali per Unità di Servizio (MIPS) Implica l’identificazione di tutti i fabbisogni primari di

materiali ed energia di uno specifico prodotto, per esempio: un’automobile.

Connette gli ingressi richiesti ai beni come unità funzionali, per es.: chilometri per passeggero forniti da un’auto. Il risultato è un’unità di intensità del materiale.

52

Attilio Citterio

Tecniche di Contabilità Ambientale

Indice di Sostenibilità del Processo (SPI) Calcola l’area totale di terreno richiesta da qualsiasi

processo, tecnologia, o altra attività economica per fornire in condizione di sostenibilità il flusso di risorse di materiali naturali ed energia e garantire l’assimilazione degli scarti.

L’obiettivo è di valutare la compatibilità di un processo con i suoi limiti di sostenibilità.

53

Attilio Citterio

54

Analisi del Ciclo di Vita (LCA):

definizione degli obiettivi

e finalità

Valutazione dell’impatto: - benessere ecologico - benessere umano - sfruttamento delle risorse

Analisi degli inventari : - consumi di materiali ed energia - produzione - uso - trattamento scarti

Valutazione dei miglioramenti

Guidelines for Life Cycle Assessment: A code of practice, F Consoli et al, 1993 Society of Environmental Toxicology and Chemistry.

Tecniche di Contabilità Ambientale

Attilio Citterio

Livelli di Riciclaggio e Utilità Intrinseca

55

Fonte della materia prima

Materiale

Fabbricazione

Assemblaggio

Prodotto

Qua

ntità

di m

ater

iali

ed e

nerg

ia im

plic

ata

Basso livello di riciclaggio

Alto livello di riciclaggio

Attilio Citterio

56 LCA e Alternative nella Chiusura del Ciclo

Terra e biosfera

Acquisizione materie prime

Lavorazione primaria

Materiali ingegnerizzati e di specialità

Produzione e assemblaggio

Utilizzo e assistenza

Raccolta

Trattamento discarica

Riciclo

Rifabbricazione

Riuso

Circuito aperto

Recupero

Scarti

Attilio Citterio

57 DFE e LCD

Progettazione del ciclo di vita (Life cycle design - LCD): un approccio orientato ai sistemi per progettare sistemi

di prodotti più ecologicamente ed economicamente sostenibili.

Progettazione per l’ambiente (Design for the environment -

DfE): obiettivo simile ma sviluppato da un approccio

“progettato per x” (dove x = funzionalità, affidabilità).

Attilio Citterio

58 DFE: Parametri e Strategie

PARAMETRI DA CONSIDERARE NELLO SVILUPPARE I REQUISITI AMBIENTALI :

Materiali e Energia Benessere Ecologico Residui Sicurezza e Salute Umana

STRATEGIE PER RAGGIUNGERE I REQUISITI AMBIENTALI: Estensione temporale (durabilità) del Prodotto Estensione temporale (durabilità) del Materiale Scelta dei Materiali Distribuzione Efficiente Pratiche Migliorate di Gestione

Attilio Citterio

59 Ecologia Industriale: Applicazioni. Politica e Normative Ambientali

• La visione globale IE offre un appropriato contesto per assegnare una priorità ai rischi ed identificare i punti di alto potere di cambiamento.

• Le metodologie IE, quali il metabolismo industriale fornisce i mezzi per valutare opzioni di politica alternativa.

• Le strutture organizzative possono beneficiare dalle strategie IE imparando dalle dinamiche e dai principi degli ecosistemi, particolarmente dai loro processi di regolazione e di auto-regolazione.

• La IE può assistere nelle scelte politiche e nei finanziamenti alla ricerca in ampi settori quali energia, trasporti, agricoltura, e nello sviluppare strategie sostenibili più efficienti

• Apre molte opportunità di impiego tramite la domanda di nuove tecnologie e processi e di nuove applicazioni di quelle vecchie.

Attilio Citterio

60

Risorse

Flusso: 1. Materiali 2. Energia 3. Emissioni

Fonte : Graedel & Allenby, 1995

Effetti: 1. Sull’uomo 2. Sull’ambiente 3. Sull’economia

Elementi di Ecologia Industriale

metabolismo Industriali (studiato dagli ingegneri industriali

Interazioni tra industria e

ambiente

Metabolismo Ambientale (studiato da

scienziati ambientali

Attilio Citterio

61 Forme di Sviluppo Eco-Industriale

Parchi Eco-Industriali (EIP) Attività co-localizzate “Cicli chiusi” con sottoprodotti significativi Miglioramento continuo dell’ambiente e della società

Reti Eco-Industriali

EIP Virtuali: Reti regionali di scambio dei rifiuti Ottimizzazione delle efficienze nel flusso dei materiali ed

economie di scala mediante recupero e scambio di risorse Le EIN possono favorire le economie di scala richieste per

sviluppare un mercato dei sottoprodotti

Attilio Citterio

62 Definizione di EIP [Lowe, 2001]

Un parco eco-industriale (EIP) o complesso è una comunità di produttori e fornitori di servizi localizzati assieme su una proprietà comune. I membri del consorzio cercano prestazioni valide ambientali, economiche e sociali tramite la collaborazione nell’affrontare le problematiche ambientali e delle risorse incluse l’informazione, l’energia, l’acqua, i materiali, le infrastrutture e l’habitat naturale. Lavorando assieme, la comunità dei consorziati recupera un beneficio collettivo maggiore della somma dei benefici individuali che ogni compagnia realizzerebbe solo ottimizzando le sue sole prestazioni.

Trattamento rifiuti

Zero rifiuti

Materie prime e

Gestione Prodotto

Concetto di EIP

Produzione Rifiuti Immagine Sociale

Ricicli riuso

Zero

Attilio Citterio

63 Ecologia Industriale : Applicazioni. Parchi Eco-Industriali: Simbiosi Industriale

L’esempio più noto è quello del parco di Kalundborg

Questo implica principalmente 5 aziende: • La centrale termica “Aesnes”, alimentata a carbone

• La raffineria “Statoil”

• Una azienda di cartongesso, "Gyproc"

• Un’azienda biotec, la Novo Nordisk

• L’acquedotto municipale e la fornitura di calore.

Centrale termica Impianto produzione

gesso

serre

Impianto farmaceutico Fattorie locali

Allevamento pesci

al cementificio

Industria acido solforico

zolfo Acqua calda

Raffineria Stayoil

vapore di processo

Acqua calda

ceneri

Surplus gas

gesso

condensato

Scarti chimici fanghi

Vapore & calore

Gas in eccesso

Attilio Citterio

64

Produzione Fertilizzanti Liquidi

Raffineria Statoil

Centrale Termica E2

Ind. Farmac. Novo Nordisk/

Novozymes A/S Fattorie

Lago Tissø

Cemento; strade

Piscicoltura

Impianto Gyproc Nordic East di

Pannelli

Acqua

Fanghi di lievitazione

(trattati)

Calore

Fanghi di lavaggio

Vapo

re

Acq

ua

cald

a

Acq

ua d

i ra

ffred

-da

men

to

vapo

re

Recuperi di nichel e vanadio

A.S. Soilrem

Acq

ua c

alda

Municipalità di Kalundborg

Riscaldamento del Distretto

Impianto di Trattamento Reflui

Zolfo

Res

idui

or

gani

ci

Ceneri volanti

Fang

hi

Gas (integr.)

Acq

ue

reflu

e

Acqua

Acqua

Calore

Simbiosi Industriale a Kalundborg (DK)

Attilio Citterio

65 Flussi Fisici: Scambio di Rifiuti

MUNICIPALITA’ KALUNDBORG

BIOTECH BONIFICHE

GYPROC NOVO NORDISK

CENTRALE TERM. ASNÆS

RAFFINERIA STATOIL

Biomassa

Biomassa

Ceneri Vanadio

Nichel

Ceneri

Gesso

fertilizzante liquido

Bacino Riuso

Fertiliz.

Lieviti

Fango

Altro

Az. pesce

fango lieviti

Attilio Citterio

66 Scambi Energetici

MUNICIPALITA’ KALUNDBORG

BIOTEC BONIFICA

GYPROC NOVO NORDISK

CENTRALE TERM ASNÆS

RAFFINERIA STATOIL

Biomassa

Vapore

Ceneri Vanadio

Nichel

Calore

fertilizzanti liquidi

Bacino riuso

Gas

Altro

All. pesci

Fango lieviti

Attilio Citterio

67 Scambi di Acque

MUNICIPALITA’ KALUNDBORG

BIOTECH BONIFICHE

GYPROC NOVO NORDISK

Centrale Term. ASNÆS

STATOIL REFINERY

Biomassa

Acque superf.

Ceneri Vanadio

Nichel

Acque di raffr.

fertilizzanti liquidi

bacino Riuso

Acque reflue

Altro

All. pesci

Brodo lieviti

Attilio Citterio

Quali Risorse si possono Scambiare tramite la Simbiosi Industriale?

Flussi Fisici Energia Acqua Scarti/recupero/riciclo/sostituzione Trasporti

Altri ambiti

Informazione Addestramento Funzioni regolatorie Commercializzazione

68

Attilio Citterio

69 Componenti

Primarie: Interazione - Metabolismo Industriale Ottimizzazione Risorse : flusso energia/acqua/materiali (chiudere

il cerchio, chimica verde, energia rinnovabile, cascata risorse) Progettazione prodotto e sistema (efficienza e efficacia,

progettazione ambiente costruito quale architettura verde, conservazione aree umide, ecologia del territorio)

Gestione dell’Informazione (efficacia) Di supporto: Inter-relazioni tra gli elementi nel sistema industriale –

Simbiosi Industriale Partecipazione utenti e comunicazioni (industria, governo,

cittadini, NPO, università, ricercatori, ecc.) – politiche e gestione, economia e finanza, risorse umane, educazione, ricerca e sviluppo ...

Sistema di monitoraggio, infrastrutture condivise, servizi e infrastrutture comuni.

Attilio Citterio

70 Catena del Valore e i 4 Principi della IE

Immissione Risorse

Metabolismo Industriale (Diversità)

Risorse (Prospettiva)

Altri

Partecipazione multi-utenti (Località)

Politiche nazionali e regionali Gestione complesso (coord. & cooperazione)

Di supporto

Primario

Attilio Citterio

Gestione Integrata degli Scarti

71

Utilizzatori

Industrie

Famiglie

Settori servizi e commerciali

Facilitazioni e Regolamenti Governativi

Collettore

Collettore

Collector Collettore

Parco Eco-industriale

Risorse recupero

Infrastrutture

Processore 1 Prod. 1

Prod. 2

Servizi

Costruzione e demolizione

Collettore

Produttori

Interventi Governativi

Finanza

Educazione e ricerca

Comunicazioni

Attilio Citterio

Una EIP Serve la Produzione Regionale

72

Settore manifatturiero

Impianto 1 Impianto 2

Impianto 3

Impianto 4

Impianto 5

Collettori

Centrale Termica Parco Eco-industriale Processore

Manif. Servizi

Scarti di frutta e Verdura

Scarti di carta

Carta riciclata

Solventi

Solventi usati

Sfrisi metallici

Vapore

Vapore & Gesso

Acqua di processo

Acqua calda & vapore

Acqua calda

Impianto recupero

scarti

Attilio Citterio

Recupero Risorse come Hub per l’EIP

73

Servizi Recupero Risorse Gestione Patrimonio Industriale

Household drop-off

Collector drop-off

Industry drop-off

Retail store

Wholesale

Routing & sorting

Trasformatori

Servizi

Produzione

Famiglie

Servizi e commercio

Collettori

Produttori

Costruzione & Demolizione

Fattorie

Interventi Governativi

Le società di raccolta possono far parte dei servizi di recupero risorse e EIP o indipendenti.

Utilities

Attilio Citterio

All’interno del Parco Eco-Industriale (EIP)

74

EIP

Servizio Recupero Risorse

Collettori

Fonti & Clienti

Fonti & Clienti

Gestione EIP: 1. Gestione proprietà 2. Associazione inquilini

Incubatore attività

Beni comuni

Servizi condivisi

Industria pesce Trattam. solventi

Riparazione e ri-fabbricazione

Centro comm.

R&D

Alim. Animale

componenti edifici solari

Consulenti Amb.

Compostaggio

Trattamento Costruzione & demolizione

Governo

Finanza

Un modello concettuale, non una mappa

Trattam. materiali

Produttore (beni riciclati)

Telecomunicazioni

Attilio Citterio

Le Venti Categorie Principali dei Rifiuti delle Miniere Urbane

carta Scarti di piante putrescibili

ceramiche suoli legno

metalli vetro plastica

composti chimici tessuti beni riusabili

75

I vuoti di servizio di qualsiasi di queste categorie (o delle loro sottocategorie) possono essere oggetto di opportunità di sviluppo di affari. Talvolta un'attività esistente si può espandere per recuperare un particolare materiale o classe di materiali. Un asfaltatore, per esempio, si può espandere con profitto per trattare scarti di demolizione di cemento e asfalto, fornendogli del materiale di partenza riciclato. Con certi materiali, è necessario ricercare tecnologie adatte all'applicazione commerciale o trovare aziende che abbiano dimostrato tecnologie proprietarie disponibili per una licenza. La copertura di vuoti di servizio richiede un'efficiente esplorazione delle diverse opzioni tecniche e aziendali per trovare quelle che forniscono il maggior valore con buona fattibilità economica.

Attilio Citterio

76 Aree Potenziali del Programma d’Azione (EID)

Qualità di Vita/Connessioni Comunità

• Integrare lavoro e ricreazione • Opportunità di educazione

cooperativa • Programmi volontari e di comunità • Implicazione nella

programmazione Regionale

Vendite • Etichettatura verde • Accedere ai mercati verdi • Promozioni congiunte (p.es. fiere,

esposizioni) • Joint Ventures • Reclutamento di aziende a Valore

Aggiunto

Materiali • Acquisti comuni • Relazioni Negoziante/Fornitore • Connessioni sotto-prodotti • Creare Nuovi Mercati per

Materiali

Sistemi di Informazione/ Comunicazioni

• Comunicazioni interne • Scambio di informazioni esterno • Sistemi di monitoraggio • Compatibilità computer • Sistema di Informazione di

gestione congiunta per la gestione del parco

Trasporti • Scambi condivisi • Spedizioni condivise • Manutenzione Veicoli Comuni • Confezionamento alternativo • Trasporti Intra-Parco • Logistiche Integrate

Ambiente, Salute e Sicurezza • Prevenzione Incidenti • Risposta all’emergenza • Minimizzazione scarti • Programmazione Multi-media • Progettazione per l’ambiente • Sistemi Comuni di Informazione

ambientale – Norme comuni

Processo Produttivo • Prevenzione inquinamento • Riduzione ritagli e ri-uso • Progettazione della Produzione • Subcontraenti comuni • Attrezzature comuni • Integrazione scambio tecnologia

Risorse umane • Ricerca risorse umane, Analisi

comuni • Programmi di benessere • Bisogni comuni (buste paga,

manutenzione, sicurezza) • Addestramento e logistica

Integrata

Energia • Edifici verdi • Auditing sull’energia • Cogenerazione • Aziende esterne per l’Energia • Combustibili alternativi

Attilio Citterio

77 Stadi dello Sviluppo Eco-Industriale (EID)

Azienda EIP = Parco Eco Industriale EIN = Rete Eco Industriale IP = Parco Industriale Convenzionale SAI = Industria Isolata

EIN

EIP IP

IP

Comunità Locale

SAI

EIN

IP

EIP EIP Comunità Locale

SAI

Esternamente Neutro

Appoggio interno

Attilio Citterio

78 Stadio EID: Appoggio Esterno

EIN EIP

C IP

C

C C

C

C C

C

C

C

C

C

C C

C

C

C

C

IP C

C

C

C

C C

C

C Azienda EIP = parco eco-industriale EIN = rete eco-industriale

+ scambi sotto-prodotti IP = parco industriale convenzionale

Comunità Locale

SAI

SAI = Industria Isolata

Attilio Citterio

79 Stadi EID

Appoggio esterno

Interna-mente neutro

Appoggio interno

Esterna-mente neutro

Mitigazione Im

patto Ambientale

Livello aziendale

Integrazione verticale

Livello complesso

Livello oltre il complesso

Strategia CP in EMIE

Attilio Citterio

80

Servizi di Raccolta Municipale

Produzione di Etanolo

Azienda di Servizi

Azienda di compensati Produzione di

Carta Riciclata

Carta di scarto

Scarti di Legno Segatura

Acquacultura Biomasse

Servizi di Cogenerazione

Vapore Vapore

Scambio di Sotto-Prodotti Biologici

Attilio Citterio

81 Scambio di Sotto-Prodotti Biologici

Sotto-Prodotti dell’etanolo: Lignina Gesso Lieviti

Impianto di Etanolo

Maggiori Ingressi:

• Residui Agricoli o Acido Solforico dai reflui del Legno • Vapore dall’impianto di Co-generazione

Strutture Potenziali per uno scambio:

• Produzione di pannelli

• Fornitori di cibo per animali

Attilio Citterio

82 Simbiosi Industriale a Puerto Rico

Puerto Rico ha una industria intensiva e significativi problemi ambientali. Strategie di simbiosi industriale possono orientare le scelte future. I progetti attivi orientati a:

Impianti di co-generazione e distretti di industrie chimiche

Distretti farmaceutici Distretti di industrie

elettroniche Distretti di industrie alimentari Riciclo regionale rifiuti rispetto

a import/export

Attilio Citterio

83

Puerto Rico importa una quantità di ~400 ton/settimana di vetro riciclato per la fabbricazione del vetro

Puerto Rico ha esportato in Venezuela altre 200 ton/giorno di cartone usato

Puerto Rico importa ~ 500 ton/giorno di cartone usato per la produzione di cartone

Puerto Rico smaltisce una quantità di circa 1000 ton/settimana di vetro riciclabile

Puerto Rico smaltisce una quantità di circa 800 ton/giorno di cartone riciclabile

Tensione tra Ambiente ed Economia Squilibrio nel Flusso di Materiali

Attilio Citterio

84 Ecologia Industriale: Applicazioni. Dematerializzazione

Dematerializzazione: un processo che nel tempo offre una via ovvia al raggiungimento

di una maggiore efficienza ambientale ed economica, fornendo unità funzionali uguali (o, in senso lato, una qualità di vita) usando meno materiali.

Decarbonizzazione:

diminuzione del contenuto di carbonio in un combustibile.

Attilio Citterio

85 Miglioramento dello Sviluppo Di Reti Eco-Industriali

Differenti approcci: Approccio Top down Approccio Bottom up

Approcci Top Down : WBCSD/Hatch Tasse di raccolta per partecipare Focalizzati molto su sinergie sotto-prodotti e strutture di ricerca Piccolo numero di grossi attori, possono essere separati da grandi

distanze (300 km) Progetti motivati dalla necessità di essere competitivi, attrarre

nuovi investimenti – deve competere internamente per il capitale Approccio basato sulla prestazione Successo misto/difficile da mantenere – problemi semplici

Attilio Citterio

86 Miglioramento dello Sviluppo di Reti Eco-Industriali

Differenti approcci: Approccio Top down Approccio Bottom up

Approcci Bottom up : Le comunità esigono che la strategia sia realizzabile - accrescere

investimenti e mantenimento degli affari – proteggere la base tassabile

Più ampio numero di strutture coinvolte, quali le SME.

Può anche includere lo sviluppo di aree verdi o aree infrastrutturate

Più ampio spettro di problematiche, quali lo sviluppo di risorse umane, trasporti, pianificazione dell’uso della terra, ecc.

Più ampie considerazioni ROI possono includere la dimensione pubblica, quali l’aspettativa di vita delle discariche, la fornitura d’acqua, le infrastrutture di trattamento, ecc.

Più opportunità di progetti / capacità di rispondere all’emergenza

Attilio Citterio

87 Il Futuro della IE

Tempo

Attuali Infrastrutture Industriali

Infrastrutture Eco Industriali

Attilio Citterio

88 Profilo delle ricerche IE Pubblicazioni nel “Journal of Industrial Ecology”

Distribuzione dei lavori per argomento: 53 % su Analisi Quantitative di Sistemi

Ambientali (sviluppo di metodologie + applicazioni) Metà si riferiscono a LCA e LCA ibrida

15 % sulla valutazione dei sistemi di trattamento dei rifiuti (inclusi il riciclo e la Simbiosi Industriale)

10 % sulla produzione e la progettazione/sviluppo di prodotti

8 % sul ”e-commerce”, ICT e industria dei servizi

7 % su temi concettuali 6 % sulla gestione (aziendale e

governativa) 2 % su altri temi

http://mitpress.mit.edu/jie/bio-based

Attilio Citterio

89 Conclusioni

Riassumendo, la IE è una disciplina complessa, molto articolata e con varie problematiche di quantificazione che però intende perseguire i seguenti obiettivi: • Miglioramento delle strade metaboliche dei processi industriali e

dell’uso di materiali • Creazione di sistemi industriali a ciclo chiuso • Dematerializzazione delle produzioni industriali • Sistematizzazione dei modelli di uso dell’energia • Bilanciamento degli ingressi e delle uscite industriali con le naturali

capacità dell’ecosistema • Politiche di allineamento per adeguarsi all’evoluzione a lungo termine

del sistema industriale • Creazione di nuove strutture di coordinamento, di interconnessioni di

comunicazione e d’informazione.

Attilio Citterio

90 Letteratura IE

Eco-Industrial Park Handbook for Asian Developing Countries Ernest Lowe produced this new and revised edition of the Eco-Industrial Park Handbook under a contract with the Asian Development Bank. It is available as MS

Word 97 files. This page is set up for both Internet Explorer and Netscape. With Netscape you can download the files directly. With Explorer the file first displays in the browser and then you can save it.

Cover and Table of Contents 29 kb http://www.indigodev.com/ADBHBCoverToC.doc Preface and acknowledgements 36 kb http://www.indigodev.com/ADBHBPreface.doc Executive Summary 74 kb http://indigodev.com/ADBHBExecSum.doc Chapter 1 Introduction 96 kb http://www.indigodev.com/ADBHBCh1Intro.doc Chapter 2 Foundations for EIP Development 87 kb http://www.Indigodev.com/ADBHBCh2Foundations.doc Chapter 3 EIPs and Communities 64 kb

http://www.indigodev.com/ADBHBCh3Community.doc Chapter 4 Planning and Development 268 kb

http://www.indigodev.com/ADBHBCh4PlngDev.doc Chapter 5 Financing Eco-Industrial Parks 102 kb

http://www.indigodev.com/ADBHBCh5Finance.doc Chapter 6 The Emerging Sustainable Economy and Themes for EIP Recruitment 351 kb http://www.indigodev.com/ADBHBCH6SusEcon.doc Chapter 7 Eco-Industrial Policy 95 kb http://www.indigodev.com/ADBHBCh7Policy.doc Chapter 8 Design Strategies for Eco-Industrial Parks 187 kb

http://www.indigodev.com/ADBHBCh8Design.doc Chapter 9 Construction and Implementation 67 kb

http://www.indigodev.com/ADBHBCh9Constr.doc Chapter 10 Management 261 kb http://www.indigodev.com/ADBHBCh10Mgmt.doc Chapter 11 Greening Existing Industrial Parks 81 kb

http://www.indigodev.com/ABDHandbookCh11Existing.doc Chapter 12 Creating BPXs 122 kb http://www.indigodev.com/ADBHBCh12BPX.doc Appendix 1 Cases 261 kb http://www.indigodev.com/ADBHBApxCases.doc Appendix 2 Supplementary information 192 kb

http://www.indigodev.com/ADBHBApx2Suppl.doc Eco-Industrial Developments in Japan 95 kb http://www.indigodev.com/Eco-JapanDownload.html Eco-Industrial Photo Gallery 1,499 kb (will take some time)