Azione A.3 EEE life cycle analysis LCA Model

Azione A.3 EEE life cycle analysis
LCA Model
Prepared by Eng. Rita Gamberini, Prof. Bianca
Rimini, Prof. Anna Maria Ferrari
Date 31/05/2014
Summary
Directive 2008/98/EC and Directive 2012/19/EU aim to harmonise WEEE – Waste of Electric and Electronic
Equipment management in Member States. Nevertheless, technical standards supporting such a process
are not consolidated. In WEEENModels, the Department of Sciences and Methods for Engineering will
follow technical guidelines given by PAS 141: 2011 - Reuse of Used and Waste Electrical and Electronic
Equipment (UEEE and WEEE) – Process management – Specification, in order to enrich the expected LCA –
Life Cycle Assessment of the recovering process of WEEE with state-of-the-art competences. In particular,
the focus will be on small WEEE, quite disregarded in literature.
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Introduzione
Gli obiettivi della politica ambientale dell'Unione Europea sono la salvaguardia, la tutela e il miglioramento
della qualità dell'ambiente, la protezione della salute umana e l'uso accorto e razionale delle risorse
naturali. Tali obiettivi sono ribaditi nelle considerazioni che giustificano la emanazione delle principali
direttive inerenti l’ambiente, tra le quali, particolarmente pertinenti al contesto di WEENModels, sono la
Direttiva 2008/98/CE relativa ai rifiuti e la Direttiva 2012/19/EU sui Rifiuti di Apparecchiature Elettriche ed
Elettroniche (RAEE). Tuttavia, a fronte della definizione dettagliata del contesto operativo, le
summenzionate direttive non forniscono indicazioni operative su come procedere alla ottimizzazione del
processo di recupero e trattamento dei RAEE – Rifiuti di Apparecchiature Elettriche ed Elettroniche. In tale
dibattito, vivo nella letteratura e nella pratica industriale, si inserisce il BSI – British Standard Institute, con
la pubblicazione della specifica tecnica PAS 141: 2011 - Reuse of Used and Waste Electrical and Electronic
Equipment (UEEE and WEEE) – Process management – Specification.
Rifacendosi alle indicazioni qui riportate, all’interno di WEEENModels il Dipartimento di Scienze e Metodi
dell’Ingegneria traccerà lo studio LCA di AEE – Apparecchiature Elettriche ed Elettroniche di piccole
dimensioni.
PAS 141: 2011 - Reuse of Used and Waste Electrical and Electronic equipment (UEEE and WEEE)
– Process management – Specification: caratteristiche e addattamento nell’ambito della
definizione del contesto in cui effettuare lo studio LCA
PAS è l’acronimo di Publicly Available Specification, utilizzato per fare riferimento a un documento redatto
secondo il British Standard model e commissionato a BSI – Bristish Standad Institution da organizzazioni,
associazioni, gruppi che mirano a documentare best practises standardizzate in uno specifico settore di
interesse.
La maggiore differenza con le norme esistenti risiede nel fatto che mentre un British standard richiede il
consenso di tutti gli stakeholders, una PAS invita la formulazione di commenti sul testo, ma non si impegna
a concretizzarli. Inoltre, lo sviluppo di una PAS non può entrare in conflitto con aspetti di standard
formalmente accettati e in essere, nonché aspetti cogenti. Al contrario, i British standards possono essere
inclusi in processi di sostituzione di standards esistenti.
PAS 141: 2011, dopo una parte introduttiva in cui descrive i principi ispiratori, espone ambito applicativo e
nomenclatura di riferimento. Quindi, tratta nel dettaglio le operazioni che garantiscono un efficiente
trasporto dei rifiuti/prodotti usati in ingresso, consigliando un link a cui trovare maggiori dettagli:
http://www.wrap.org.uk/content/weee-good-practice-collection-and-treatment-1 (ultimo accesso Maggio
2014). Si prosegue con la descrizione di aspetti tipici del processo:
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la tracciabilità delle apparecchiature elettriche ed elettroniche, dal momento del conferimento al
momento della vendita. In tale fase, poi, può essere applicato uno specifico marchio che identifichi
il processo di preparazione al riutilizzo subito dal prodotto
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Figura 1: Flussi operativi e decisionali che caratterizzano un processo di gestione dei rifiuti in accordo con la
gerarchia dei rifiuti tracciata nella Direttiva 2008/98/CE.
Figura 2: Esempio di schema rappresentativo di flussi e processi in giocco nel processo di recupero di una
AEE secondo le ipotesi formulare da Ardente e Mathieux (2012)
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lo stoccaggio selettivo, prevedendo aree dedicate alle apparecchiature che hanno subito verifiche
di sicurezza e funzionalità, nonché a quelle prive di qualsiasi valutazione. Dedicando aree segregate
per le apparecchiature contenenti sostanze pericolose. Prevedendo appositi contenitori per la
raccolta in sicurezza delle componenti/apparecchiature non recuperabili alla fine del processo, da
inviare a recupero di materia/energetico/smaltimento.
Uno schema riassuntivo delle principali attività e dei principali tipi di materiali/rifiuti è riportato in figura 1.
Esso rappresenta la spina dorsale su cui verrà poi implementato successivamente l’intero ciclo di vita.
Partendo da questo schema i vari autori arricchiscono la valutazione con aspetti specifici del caso di studio.
Si riporta in figura 2 lo schema dei flussi e dei materiali in gioco adottato da Ardente and Mathieux (2012). Il
medesimo processo di arricchimento dello schema di base di partenza della PAS 141: 2011 sarà seguito
anche dal Dipartimento di Scienze e Metodi dell’Ingegneria durante la fase di studio LCA dettagliato della
soluzione oggetto di WEEENModels.
In particolare, per quanto concerne la fase di riuso dei RAEE, nello studio LCA verranno effettuate le
seguenti ipotesi:
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si supporrà che il prodotto possa essere riutilizzabile, previa sostituzione di uno o più componenti.
Dopo tale intervento di manutenzione, l’AEE in oggetto funzionerà ulteriori n ore
in seguito alla operazione di preparazione al riutilizzo così effettuata si otterrà un materiale
secondario identificabile con l’apparecchiatura riparata
una base di allocazione di natura economica oppure basata sulle richieste di energia verrà applicata
al fine di eliminare i co-prodotti dal sistema.
Tabella 1: Dati di inventario per la realizzazione dello studio LCA della fase di preparazione al riutilizzo delle
AEE.
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Per ogni componente che abbia subito un processo di sostituzione nella fase di fine vita si suppone
che avvenga una operazione di separazione di tipo manuale, meccanico, termico o chimico al fine di
ottenere materia prima seconda di risulta (es. metallo o plastica). Quanto non recuperabile, poi,
viene avviato all’incenerimento.
I dati che verranno raccolti e trattati mediante il software SIMAPRO, quindi, sono riportati in tabella 1. Si
farà uso di banche dati, dati forniti dai partner del progetto, dati forniti da aziende che eventualmente si
rendessero disponibili alla collaborazione, pur non essendo partner.
Analogamente, per la fase di riciclaggio dei materiali sono effettuate le seguenti ipotesi:
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i prodotti sono inizialmente disassemblati al fine di ottenere component quali LCD, batterie, schede
elettroniche. Si procede poi al recupero di materiali quali metallo, plastica. Rimane inoltre una
componente di materiale di natura mista e di bassa qualità, pari al 10% in peso della AEE, che viene
avviato alla frantumazione
prima della frantumazione avviene anche l’eliminazione dei componenti che, seppur non
recuperabili, possono risultare pericolosi per l’uomo e l’ambiente (es. le schiume poliuretaniche nel
caso di AEE dedicate alla refrigerazione).
Anche in questo caso, la gestione dei co-prodotti avverrà secondo buone pratiche di progettazione, ma
privilegiando la semplificazione (ad es. quindi utilizzando basi di allocazione proporzionali ai consumi
energetici o ai costi in gioco).
La tabella 2, similmente a tabella 1, riporta i dati che verranno raccolti e trattati mediante il software
SIMAPRO e relativi alla fase di riciclaggio. Nuovamente, si farà riferimento in via preferenziale ai dati forniti
dai partner del progetto, che verranno completati negli aspetti mancanti da quanto disponibile nelle
banche dati o dalla collaborazione con aziende disponibili, anche se esterne al progetto.
Tabella 2: Dati di inventario per la realizzazione dello studio LCA della fase di riciclaggio delle AEE.
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Si evidenzia che, soprattutto nell’ambito dei RAEE, la realizzazione di uno studio LCA deve affrontare alcune
incertezze, meglio descritte nel seguito (Boyd et al. (2009, 2010):
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a causa del veloce sviluppo tecnologico, i dati relativi a componenti/materiali/processi produttivi
delle AEE possono non essere aggiornati. E’ richiesto quindi un controllo delle banche dati ma
anche una verifica sul campo
le summenzionate incertezze si amplificano se si prendono in considerazione componenti e
materiali appartenenti a livello 2, 3 … nelle distinte base
le scarse informazioni in merito alla manutenibilità e riparabilità dei componenti delle AEE
il continuo cambio di fornitori e di componenti delle AEE richiede un progressivo aggiornamento
anche degli impatti generati.
Tali criticità verranno affrontate con un approccio multidisciplinare. Verranno infatti coinvolti nel progetto
ricercatori con competenze differenti, in grado di affrontare tematiche appartenenti a un ampio spettro
della conoscenza, dalla analisi dei materiali, alla manutenzione, dagli impianti industriali allo studio delle
emissioni e degli effetti sull’ambiente e sulla salute umana.
Bibliografia
Ardente F., Mathieux F., 2012, Refined methods and Guidance documents for the calculation of indices
concerning Reusability/Recyclability/Recoverability, Recycled content, Use of Priority Resources, Use of
Hazardous substances, Durability. Joint Research Centre.
Boyd S.B., Horvath A., Dornfeld D., 2009. Life-cycle energy demand and global warming potential of
computational logic. Environmental Science and Technology, 43, 7303–7309.
Boyd S.B., Horvath A., Dornfeld D., 2010, Life-cycle assessment of computational logic produced from 1995
through 2010. Environmental Research Letters, 5.
PAS 141: 2011 - Reuse of used and waste electrical and electronic equipment (UEEE and WEEE) – Process
management – Specification, British Standard Institution.
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