Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e dellAmbiente Analisi

Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e dell'Ambiente "Analisi, secondo la metodologia LCA, del riciclo del vetro da schermo di CRT nella produzione di uno smalto ceramico" di I. II. Taddei, F. Andreola*, L. Barbieri*, I. Lancellotti*, P. Neri *Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e dell’Ambiente (Università di MO e RE)

Scopo dello studio: Confrontare, mediante l’Analisi del Ciclo di Vita: Øla produzione (presso Colorveggia Reire S. r. l. ) di uno smalto ceramico tradizionale (standard) e la produzione dello stesso smalto, nella cui formulazione si introduce un 30% di vetro da schermo di CRT, in sostituzione di una o più fritte commerciali; Ø due modalità di riciclo del vetro da schermo di CRT (recuperato da Tred Carpi S. r. l. ): in ciclo chiuso, per la produzione di nuovo vetro dello stesso tipo (presso Schott) ed in ciclo aperto nella miscela di uno smalto ceramico (presso Colorveggia Reire S. r. l. ). LCA ( Life Cycle Assessment )

LCA ( Life Cycle Assessment ) “La LCA è un processo che permette di valutare gli impatti ambientali associati ad un prodotto, processo o attività, attraverso l’identificazione e la quantificazione dei consumi di materia, energia ed emissioni nell’ambiente e l’identificazione e la valutazione delle opportunità per diminuire questi impatti. ” “SETAC” ( Society of Environmental Toxicology and Chemistry, [1993] )

LCA ( Life Cycle Assessment ) “ L’analisi riguarda l’intero ciclo di vita del prodotto ( “ dalla culla alla tomba ” ): dall’estrazione e trattamento delle materie prime, alla produzione, trasporto e distribuzione del prodotto, al suo uso, riuso e manutenzione, fino al riciclo ed alla collocazione finale del prodotto dopo l’uso. ” “SETAC” ( Society of Environmental Toxicology and Chemistry, [1993] )

Schema della LCA ( UNI–ISO 14040 ) OBIETTIVO UNITA’ FUNZIONALE FUNZIONE DEL SISTEMA CONFINI MATERIALI PROCESSI EMISSIONI CLASSIFICAZIONE ENERGIE INVENTARIO CARATTERIZZAZIONE COMPETENZE: INGEGNERIA, FISICA, BIOLOGIA, CHIMICA, MEDICINA, ECONOMIA NORMALIZZAZIONE VALUTAZIONE DEL DANNO AMBIENTALE METODO ECO INDICATOR 99 PROPOSTE PER LA RIDUZIONE DEL DANNO E L’OTTIMIZZAZIONE DEI PROCESSI VALUTAZIONE

Sima. Pro 5. 0 ed Eco-Indicator 99 X 1 kg di SOSTANZA EMESSA 1 kg CO 2 fattori di CARATTERIZZAZIONE SALUTE UMANA: (DALY: Disability Adjusted Life Years) QUALITA’ : dell’ECOSISTEMA (PDF*m 2*anno: Potentially Disappeared Fraction) IMPOVERIMENTO : delle RISORSE (MJ Surplus) X X Ø sostanze cancerogene Ø sost. org. – affezioni resp. Ø sost. inorg. – affezioni resp. Ø cambiamenti climatici Ø impoverimento dello strato di ozono Ø radiazionizzanti 2, 1 E-7 Ø acidificazione/eutrofizzazione Ø ecotossicita’ Ø uso del territorio Ø minerali Ø combustibili fossili fattori di NORMALIZZAZIONE Inverso del danno subito dal cittadino medio europeo in 1 anno 64, 7 (salute umana) fattori DI VALUTAZIONE Importanza relativa delle categorie di danno 333. 33 (salute umana) 0, 004529 Pt/kg

Principali modifiche apportate al metodo Ø Scelta, nella fase di Valutazione, della prospettiva Egualitaria con attribuzione di pari pesi alle tre categorie di danno (tutti pari a 333, 333); Ø Introduzione, nella fase di Caratterizzazione, delle categorie di danno Costo ed Energia, che hanno però fattore nullo nella fase di Valutazione; Ø Considerazione del consumo di acqua (water), nella categoria di impatto Minerals.

Schema della produzione dello smalto 70% Miscela materie prime (con 5% fritta comm. ) 30% Vetro CRT/ fritta commerciale Miscela per smalto Acqua Produzione smalto En. elettrica En. termica Additivi Energia Depurazione acque di processo Riciclo acqua depurata Additivi Energia Fanghi di risulta Filtrazione fumi Emissioni in atmosfera Trattamento Riutilizzo parte liquida Riutilizzo parte palabile Reinserimento delle polveri raccolte

Schema della produzione della fritta Produzione e trasporto materie prime Materie prime Acqua Produzione fritta En. elettrica En. termica Additivi Energia Depurazione acque di processo Riciclo acqua depurata Additivi Energia Fanghi di risulta Filtrazione fumi Emissioni in atmosfera Trattamento Riutilizzo parte liquida Riutilizzo parte palabile Additivi Energia Reinserimento polveri nel miscelatore

Schema della preparazione del vetro CRT Disassemblaggio monitor/TV Bonifica del tubo catodico Trasporto polveri fluorescenti in discarica Emissioni in atmosfera Energia Pulitura e frantumazione vetri Vetro CRT – materia prima secondaria Trasporto da Tred Carpi S. r. l. a Color. Veggia Reire S. r. l. Possibile riutilizzo degli scarti Trasporto a lunga distanza/smaltimento in discarica evitati Smaltimento in discarica

Schott Schema del riciclo tradizionale Risparmio di materie prime Risparmio di energia Emissioni evitate (CO 2) - Componenti per nuovo vetro per schermo di CRT + Disassemblaggio monitor/TV Energia Trasporto polveri fluorescenti Bonifica del tubo catodico (con separazione vetri schermo e cono) Emiss. in atmosfera Pulitura e frantumazione vetri Possibilità di riutilizzo degli scarti Vetro – materia prima seconda Trasporto a lunga distanza/ smaltimento in discarica evitati Smaltimento in discarica Trasporto Tred Carpi S. r. l. al colorificio Tred Carpi S. r. l.

Disassemblaggio monitor/TV Trasporto polveri fluorescenti Emiss. in atmosfera Pulitura e frantumazione vetri Possibilità di riutilizzo degli scarti Vetro – materia prima seconda Trasporto a lunga distanza/ smaltimento in discarica evitati Energia Schema riciclo sperimentale vetro da schermo di CRT + Bonifica del tubo catodico (con separazione vetri schermo e cono) Smaltimento in discarica Trasporto al colorificio componente per smalto Produzione fritta En. elettrica CH 4 ed O 2 Additivi Depurazione acque di processo Energia Materie prime Filtrazione fumi Produzione e trasporto materie prime - Acqua Additivi Energia fritta Riciclo acqua depurata Additivi Energia Fanghi di risulta Emissioni in atmosfera Trattamento Riutilizzo parte liquida Riutilizzo parte palabile Reinserimento polveri nel miscelatore

Cfr produzioni smalto: caratterizzazione Diminuzione del danno potenziale in tutte le categorie di impatto Diminuzione dei costi

Crf produzioni smalto: valutazione per categorie di danno -24% -53% -31% da 0, 0814 Pt/kg a 0, 0521 Pt/kg -36%

Cfr produzioni Smalti: valutazione per c. i. 94% della variaz. c. d. 98. 5% della variaz. c. d. 59. 5% della variaz. c. d. Ø In Respiratory inorganics la riduzione del danno è prevalentemente associata (82. 9%) alla riduzione dell’emissione di polveri dovuta alla produzione evitata della fritta sostituita dal vetro CRT ed in particolare al risparmio di materie prime ad essa necessarie (in particolare, 79. 7%, di dolomite); in Climate change la riduzione del danno è dovuta (94. 2%) alla diminuzione dell’emissione di CO 2, associata alla mancata produzione della fritta (in particolare, per il 61. 1%, alla fusione evitata). Ø In Acidification/Eutrophication la riduzione del danno è dovuta principalmente (92. 6%) alla riduzione delle emissioni di NOx (as NO 2) legata alla produzione evitata della fritta (80% emissioni gassose derivanti dalla combustione della miscela per i forni e nonché liberate dalle materie prime; 18% produzione e trasporto materie prime); Ø In Fossil fuels la riduzione del danno è associata alla produzione evitata della fritta ed in particolare (73. 9%) al consumo evitato della miscela che alimenta i forni fusori.

Confronto delle produzioni dello smalto, con fritta e con vetro CRT, con processi per l’ottenimento di altri materiali (da banca dati) 1 kg di smalto con fritta 0, 294 1 kg di smalto con vetro CRT Kg di ferro 0, 189 0, 207 Kg di polietilene ad alta densità 0, 132 1. 06 Kg di vetro vergine 0, 679

Cfr ricicli: caratterizzazione per c. d. e per c. i.

Cfr ricicli: valutazione per c. d. I risultati mostrano che, scegliendo il riciclo sperimentale invece del riciclo tradizionale: Ø Il vantaggio, cioè il danno evitato e avente valore negativo, passa da -0. 0539 Pt a -0. 1 Pt aumentando del 85. 5%. Ø In Human Health si passa da – 0. 00494 Pt a – 0. 0585 Pt. Ø In Ecosystem Quality si passa da -0. 000426 Pt ad – 0. 00321 Pt. Ø In Resources si passa da – 0. 0485 Pt a – 0. 0384 Pt.

Cfr ricicli: valutazione per c. i. Ø In Human Health la categoria dove si ha la maggiore variazione è Respiratory inorganics: nel riciclo tradizionale il danno è dovuto principalmente (78. 72% nella c. d. ) all’emissione di NOx (as NO 2) (dovuto, per il 174. 8%, al trasporto da Tred a Schott) mentre nel riciclo sperimentale il danno evitato è essenzialmente associato all’emissione evitata di dust (associato alla mancata produzione della fritta); Ø In Ecosystem Quality il divario è di nuovo essenzialmente dovuta al fatto che riciclo tradiz. occorre compensare un alto valore di danno (0. 0116 PDF*m 2 y e pari all’ 176, 6%) legato all’emissione di NOx(as NO 2) (associata al trasporto da Tred Carpi S. r. l. a Schott e solo in parte compensati dalle emissioni evitate nel riciclo presso Schott stessa) mentre nel secondo caso tale tipologia di emissione evitata (essenzialmente grazie alla produzione evitata della fritta) è quella che contribuisce maggiormente al danno evitato. La categoria in cui si ha la maggiore variazione è Acidification/Eutrophication principalmente per la ragione sopra descritta; Ø In Resources la maggiore(circa 75%) variazione si registra in Fossil fuels; essa è dovuta al fatto che il vantaggio che si ha nel riciclo in ciclo chiuso grazie ai risparmi presso Schott (-1. 11 MJ Surplus; associati per il 41. 89% all’energia termica e per 58. 11% alle materie prime ed in particolare prevalentemente Ba. CO 3 e Sr. CO 3 che richiamano coke e/o soda e questi dei combustibili) è maggiore, in valore assoluto del vantaggio dato dalla mancata produzione della fritta (-0, 759 MJ Surplus di cui il 73, 92% associato alla miscela per i forni fusori ). E’ comunque importante notare che il danno associato ai trasporti cala, passando dal riciclo in ciclo chiuso a quello in ciclo aperto (da 0, 222 MJ Surplus a 0, 0121 MJ Surplus con una differenza di 0, 2099 MJ Surplus), del 94, 55%.

Conclusioni L’introduzione, nella formulazione di uno smalto, di un 30% di vetro da schermo di CRT, in sostituzione di una pari percentuale di fritte commerciali, consente una riduzione dell’impatto ambientale potenziale in tutte le categorie di impatto; Il riciclo del vetro da schermo di CRT nella produzione di uno smalto ceramico presso un’azienda, vicina a quella che recupera il vetro stesso, è, nel complesso più vantaggioso da un punto di vista ambientale di un riciclo in ciclo chiuso effettuato a grande distanza.