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
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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 (?)
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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.
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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
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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
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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
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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
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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)
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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.
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13 Esempi di Comunità
1 3
4 2
Some communities
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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
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15 Esempi di Ecosistemi
1
2
3
4
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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)
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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
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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
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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.
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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.).
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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
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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
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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
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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)
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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
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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
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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
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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:
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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
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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
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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.?
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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.
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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
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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.
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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.
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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.
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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
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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.
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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
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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.
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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)
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