Roberto Lazzarini - CarpigianiGroup Cristian Chiavetta - Università di Bologna

Strumenti di Eco-innovazione: il caso Carpigiani

Leader mondiale produzione di macchine da gelato

Diverse linee di prodotto: gelato artigianale, gelato per la ristorazione, granite e shake, gelato soft, montapanna, ecc..

Filosofia aziendale

11 sedi in tutto il mondo: Italia, USA, Francia, Cina, Inghilterra, Spagna, Germania, Russia, Olanda, India e Giappone.

“Innovare e migliorare costantemente prodotti e servizi per creare nuovo valore , soddisfare le esigenze dei clienti e diffondere nel mondo le soluzioni e la cultura artigianale deglialimenti freschi, buoni e naturali”

VERSO L’ECO-INNOVAZIONE

EuP: Direttiva ECODESIGNDirettiva quadro 2005/32/CEPrevede la definizione di specifiche per l’eco-design e per la certificazione di prodotti con elevati consumi energetici.

Estendere la tecnologia innovativa ad altre tipologie di macchine attualmente

funzionanti con ciclo frigorifero a HFC (es. granitore, montapanna, ecc.)

www.refrigerantsnaturally.com

FILOSOFIA AZIENDALE di Carpigiani• miglioramento continuo dei prodotti • innovazione continua dei prodotti

R-404 Amiscela di fluidi appartenenti alla categoria degli HFC:

• 52% di R-143 a = 1,1,2 trifluoroetano• 44% di R-125 = pentafluoroetano• 4% di R-134 a =1,1,2,2 tetrafluoroetano

GWP (kg CO2 equivalente)

R-143 a 3800

R-125 2800

R-134 a 1300

R-404 A 3260

R-290 3

CO2 1

R-744 (CO2)• non è tossico

• compatibile con materiali

e oli lubrificanti in uso del

campo della refrigerazione

• ha un elevato effetto

frigorifero volumetrico

• ha un elevato valore del

calore di vaporizzazione

volumetrico

FLUIDI REFRIGERANTIA CONFRONTO

R-290 (propano)• gas che non necessita di un trattamento a fine vita

ECO-INNOVAZIONEDI UNAMACCHINAPER GELATO

MACCHINA INNOVATIVA A CO2- Fluido refrigerante: R-744, gas naturale che non necessita di un trattamento a fine vita- Ciclo transcritico tra 15 e 75 bar- Peso totale 415 kg- Consumi energetici in fase d’uso: 46.000 MJ/anno

MACCHINA INNOVATIVA A PROPANO- Fluido refrigerante: R-290, gas naturale che non necessita di un trattamento a fine vita- Ciclo a compressione di vapore fra 2.1 e 13 bar- Peso totale 400 kg- Consumi energetici in fase d’uso: 45.400 MJ/anno

MACCHINA TRADIZIONALE A HFC- Fluido refrigerante: R-404 A una miscela di HFC

• 52% di R-143 a = 1,1,2 trifluoroetano• 44% di R-125 = pentafluoroetano• 4% di R-134 a = 1,1,2,2 tetrafluoroetano

- Recupero a fine vita dell’HFC + incenerimento- Ciclo a compressione di vapore tra 1,3 e 17 bar- Peso totale 395 kg- Consumi energetici in fase d’uso: 58.000 MJ/anno

DUE POSSIBILI SOLUZIONI:

Condensatori

Compressori

Evaporatori

Ciclo a compressione di vapore tra 1,3 e 17 bar

L’IMPIANTO FRIGORIFERO TRADIZIONALE

L’IMPIANTO FRIGORIFERO INNOVATIVO

Gas cooler

Scambiatore intermedio

Evaporatori

Ciclo transcritico opera tra 15 e 75 bar

Compressore

TRADIZIONALE INNOVATIVAPeso totale 395 kg 415 kg

Componenti rame 35,20 kg 26,85 kg

Compressori 80 kg 120 kg

Fluido refrigerante 2,94 kg [R-404A] 3 kg [CO2]

GWP (kg CO2 eq.) 114.370 90.386ODP (kg CFC-11 eq.) 0,033 0,005Consumi (10 anni) 5,8 E005 MJ 4,6 E005 MJ

Dati considerati

Risultati dell’analisi

L’LCA comparativa è una valutazione degli impatti ambientali di prodotti differenti ma aventi la stessa unità funzionale (prodotti che rispondono alla stessa funzione).• è un’analisi più rapida: non considera i flussi comuni perché hanno gli stessi impatti • evidenzia miglioramenti e criticità delle soluzioni a confronto

CONFRONTO TRA LE DUE MACCHINE:

ANALISI LCA COMPARATIVA

CONFRONTO CICLO DI VITA

0,00E+00

2,00E-08

4,00E-08

6,00E-08

8,00E-08

1,00E-07

1,20E-07

1,40E-07

1,60E-07

1,80E-07

2,00E-07

2,20E-07

2,40E-07

Ciclo di Vita K3 Ciclo di Vita Eco-K3

CM

L200

1 - D

ec. 0

7, E

xper

ts IK

P (S

outh

ern

Euro

pe)

CML2001 - Dec. 07, Abiotic Depletion (ADP) CML2001 - Dec. 07, Acidification Potential (AP)

CML2001 - Dec. 07, Eutrophication Potential (EP) CML2001 - Dec. 07, Global Warming Potential (GWP 100 years)

CML2001 - Dec. 07, Ozone Layer Depletion Potential (ODP, steady state) CML2001 - Dec. 07, Photochem. Ozone Creation Potential (POCP)

Macchina innovativa

Nel dettaglio si ha una riduzione:del 23%23% dei consumi energeticiconsumi energeticidel 22%22% sull’’effetto serra (GWP)effetto serra (GWP)dell’80% 80% sull’impoverimento impoverimento dello strato di ozono (ODP)dello strato di ozono (ODP)

Macchina tradizionale

GWP

GWP

ODP ODP

RISULTATI DELL’ANALISI

Ricerca di ulteriori miglioramenti ed eco-design

o Analisi di tutte le parti principali della macchinao Supporto per le prime fasi di progettazione di un prodotto tenendo in considerazione:

o Aspetti ambientali, o Aspetti funzionali e di qualità.

COME?o Parte da una visione delle richieste del cliente o Attraverso domande qualitative permette una valutazione congiunta di performance ambientali, funzionali e di qualità.

INDIVIDUAZIONE DELLE PARTI

PARTI MACCHINA Pesi % rispetto al

peso totale

Materiale

prevalente

COMPRESSORE 120 kg 28,92 % Ghisa

GRUPPO REFRIGERAZIONE 26,85 kg 6,47 % Rame

PARTE ISOLANTE 5,77 kg 1,39 % Poliuretano

TELAIO 76 kg 18,31 % Ferro

PARTI ACCESSORIE 14,75 kg 3,55 % Plastica

CAMERA MANTECAZIONE 58,66 kg 14,13 % Acciaio

Peso tot parti considerate 302,03 kg 72,78%

Peso totale macchina 415 kg 100%

ANALISI DEI BISOGNI

BISOGNICONFRONTO CONCORRENTE

K3 CONCORRENTE CONFRONTO

Eff. energetica 35,11 kWh/giorno 42 kWh/giorno Migliore

Vita utile macchina 10-12 anni 6-8 anni Migliore

Intervallo pulizia 42 giorni 15 giorni Molto Migliore

Riduzione uso HFCSostituzione fluido refrigerante con CO2

Il fluido refrigerante èl’HFC Molto Migliore

Riduzione GWP Sì (-20%) No Migliore

Riduzione ODP Sì (-80%) No Molto Migliore

CONFRONTO COL CONCORRENTE

BISOGNI DELL’UTILIZZATORE

BISOGNI AMBIENTALI

ANALISI AMBIENTALE

Approccio basato sul ciclo di vita (premanifattura, manifattura,

distribuzione, uso, fine vita)

Questionario in azienda per raccolta dati

Considerazione dell’assemblaggio anziché manifattura

STRATEGIE DI ECO-DESIGNS1  Scelta di materiali a basso impatto

S2 Riduzione dell’uso di materiali

S3 Ottimizzazione delle tecniche di produzione

S4  Ottimizzazione del sistema di distribuzione

S5  Riduzione dell’impatto nella fase d’uso

S6  Ottimizzazione del tempo di vita utile

S7 Ottimizzazione della gestione del fine vita

Analisi dei bisogni Analisi ambientale

RISULTATI ANALISI CRITICITA’ DELLE PARTI

COMPRESSORE

RIDURRE IL PESO DEL COMPRESSORE (GHISA)

Strategie di ecodesign:• RIDUZIONE USO MATERIALI

• OTTIMIZZAZIONE FASE D’USO MACCHINA MIGLIORE RISPETTO AL CONCORRENTE (< consumi energetici)

Premanifattura

Manifattura

Uso

Fine vita

Per il macchinario sono stati valutati i consumi per 3 differenti modalitàd’uso a cui corrispondono una produzione di gelato alta, media o bassa.

Consumi K3 Consumi

Eco-K3

Alta 61,49 kWh 50,40 kWh

Media 44,29 kWh 35,11 kWh

Bassa 55,65 kWh 45,34 kWh

Uso in produzione media

Uso della macchina efficiente: produzione media

Riduzione degli impatti in fase d’uso

CAMERA DI MANTECAZIONE

Premanifattura

Manifattura

Uso

Fine vita

Strategie di ecodesign:

• OTTIMIZZAZIONE TECNICHE DI PRODUZIONE

• OTTIMIZZAZIONE FASE D’USOMACCHINA MIGLIORE RISPETTO AL CONCORRENTE (> intervallo di pulizia)

NON E’ UNA STRATEGIA PREDOMINANTE

PARTI ACCESSORIE(coperchi vasche, pannello frontale superiore, portelli)

Strategie di ecodesign:

• OTTIMIZZAZIONE DELLE TECNICHE DI PRODUZIONE

• OTTIMIZZAZIONE FASE D’USO

• OTTIMIZZAZIONE FINE VITA

MACCHINA MIGLIORE RISPETTO AL CONCORRENTE (>intervallo di pulizia)

NON E’ UNA STRATEGIA PREDOMINANTE

RICICLAGGIO PARTI IN PLASTICA

Premanifattura

Manifattura

Uso

Fine vita

RICICLAGGIO PARTI IN PLASTICA

Marchiatura delle plastiche per favorire il riciclaggio

-84% kg CO2 eq.

- 46% kg HFC-11 eq.

Policarbonato Polibutilentereftalato

Valutazione impatti

Ottimizzazione del fine vita

GRUPPO REFRIGERAZIONE(tubi rame, condensatore)

Strategia di ecodesign:

• RIDUZIONE USO MATERIALI RIDURRE IL PESO DEL GRUPPO REFRIGERAZIONE (Microchanelling)

Premanifattura

Manifattura

Uso

Fine vita

Strategia di ecodesign:• RIDUZIONE USO MATERIALI

TELAIO (struttura in ferro verniciato)

Fine vita

VALUTAZIONE IMPATTI: Verniciatura vs Zincatura

Analisi con SimaPro

Premanifattura

Manifattura

Uso

Fine vita

ISOLANTE(poliuretano espanso)

Strategia di ecodesign:• OTTIMIZZAZIONE DEL FINE VITA

DIFFICOLTA’ NELLA SEPARAZIONE DEL MATERIALE

MATERIALE A BASSOIMPATTO AMBIENTALE

HFC-R134a CO2

Conducibilità termica (W/m°K)

a 10°C 12,4 15,3

a 25°C 13,8 16,4

Limite di infiammabilità - -

ODP 0 0

GWP 1600 1Agente espandente CO2

Premanifattura

Manifattura

Uso

Fine vita

IMBALLAGGIO(cartone, PE, pallet legno, polistirolo)

• FASE A CARICO DELL’UTILIZZATORE FINALE

• SI E’ IPOTIZZATA LA SOLUZIONE PEGGIORE = SMALTIMENTO IN DISCARICA

Ricerca diSOLUZIONI ALTERNATIVE

per l’imballaggio da indicare nelmanuale d’istruzioni della macchina

Premanifattura

Manifattura

Uso

Fine vita

Strategia di ecodesign:• OTTIMIZZAZIONE DEL FINE VITA

www.freepacknet.com• Struttura in Polipropilene

- 76% CO2- 85% energia

• Riutilizzabile fino a 20 volte

• Elevata resistenza (carichi fino a 1200 kg)

• Minori impatti ambientali:

IMBALLAGGIO RIUTILIZZABILE

Ottimizzazione del fine vita

PALLET ECO-COMPATIBILE

• Legno proveniente da foreste protette

• Legno coltivato in prossimitàdella zona di utilizzo (< impatti associati al trasporto)

• MINORI IMPATTI

- 50% CO2

- 46% energie non rinnovabili

MATERIALI ECO-COMPATIBILI

Ottimizzazione del fine vita

Vantaggi dell’Eco-designRiduzione uso di risorse (Minori costi);Migliore riciclabilità del prodotto;Bisogni dei clienti / Accesso al mercato “verde”;Conformità con regolamenti ambientali;Possibilità di innovare il prodotto.

• Ulteriore possibilitàdi miglioramento

CAMBIAMENTI A LIVELLO ORGANIZZATIVO

(team di ECO-DESIGN)

• Obiettivi futuri: Conseguimento di certificazioni, etichette ambientali

Miglioramento dell’immagine, vantaggi competitivi rispetto ai concorrenti