Ecologia Industriale (IE) –

una Visione Globale.Prof. Attilio Citterio

Dipartimento CMIC “Giulio Natta”

http://iscamapweb.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.

Certo c'è una indubbia semplificazione in questa classificazione, ma si

può trovare un compromesso ragionevole. In termini generali, si può

concordare che i metalli e i catalizzatori industriali (inorganici) appartengano alla

prima categoria; altri materiali strutturali e le confezioni, come pure la maggior

parte di refrigeranti e solventi, ricadano 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

15.0Piriti

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 ePlastica, mix.

-6.8

Cellulosa ecarta-0.5

*Dati in milioni di metri cubi

-25.0 (?)

Attilio Citterio

6Flussi 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 55.5

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

7Le 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

CuNi

Al2O3 da Clay

Al2O3 da

Bauxite

Nichel da Laterite

Qualità del Minerale, % di Metallo

Concentrati da

Solfuri Minerali

Rame da Rocce ComuniPiombo da Rocce Comuni

En

erg

ia, (

Jou

le p

er T

on

.)

di M

etal

lo R

ecu

per

ato

Attilio Citterio

8Richieste 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

9Vale 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

Pre

zzo

($/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

42

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

INORGANICIRocce sedimentarie

Ferro ferrico

Solfato

Carbonato

Fosfato

BIOMASSA(animata)

BIO-PRODOTTI morte

eliminazione

rigenerazione

NUTRIENTICARBONIO

AZOTO

FOSFORO

ZOLFO

rigenerazionesequestro

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, servizi e guadagni

• 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 dei Materiali Industriali.

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

consumoscarti

CAPITALE PRODUTTIVO• Macchine

• Strutture

• Terra

• Inventari

PRODOTTI

FINALI

MATERIE PRIME

E

COMMODITIES

estrazione

AMBIENTE

NATURALE scarti produzione

riciclo scarti

rifabbricazione

ricondizionamento

distribuzionedei beni finali

accumulo dibeni capitali

sotto-prodottiscarti interni

Processi di produzione

Attilio Citterio

19Ecologia 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

auspicabile 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, inlusiva, 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. Al contrario, gli

approcci correnti considerano l’economia più in termini di unità monetarie

astratte o di flussi energetici. IE considera le dinamiche tecnologiche come

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 prodotto

Consumi 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 riciclo ("metabolismo industriale“)

• Ottimizzazione risorse, energia, capitale

parchi eco-industriali;

politica ambientale;

eco-efficienza

Economia

«Standard»

Chiusura cicloe

Dematerializzazione

Ingresso

Risorse

Uscita

Rifiuti

EconomiaSostenibile

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,

rifabbricazioneOggetti recuperati

Mate

rie p

rim

e v

erg

ini

Comunicazioni

Trasporto

Materiali riciclati

Fabbricazione

di beni

Flusso di energia

Flusso di energia

Lavorazione del

materiale

Com

pone

nti,

mate

riali

ricic

lab

ili

Com

pone

nti r

ecupe

rati

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 tre Livelli.

Attilio Citterio

31

Ecologia Industriale – Una Visione di Sistemi.

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 (2).

Tra le numerose proposte, Ie più significative sono:

• 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 (3).

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

39003100

260280

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 (4).

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

RISERVEMINERALE

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 (5).

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

120vecch

i

scarti

200

Vecchi scarti

Scarti In

discarica,

dissipati

180

Scarti

500Prod. leghe

240

Catodo

170

Scarti nuovi, lingotti

1805216

7

Riserve

Uso

Riserve

700

Lit. -2 Ambiente +200

Fabbricazione

e ProduzioneTrattamento

Rifiuti

Importazioni/Esportazioni -830

Ritagli

rilavorati

Produzione

laminatoi,

fonderie,

raffinaz.

Nuove

Scorie

Ciclo del Rame in Giappone:

Riserve e Flussi Annuali, 1990-2000 (kt).

Attilio Citterio

Ciclo del Rame in Europa (kt/anno 2012).43

Fonte: Fraunhofer ISI

Attilio Citterio

44

Il Ciclo Globale del Rame, (kt/anno) 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

MineraleProdotti

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

Fabbricazion

e 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 (2015):

• 10 (13) kg a testa per le

nazioni (molto) sviluppate

• 0.6 (6) kg a testa in Cina

• 0.2 (4) kg a testa in India 1900 1950 2000185018000

5

10

15

20

25

30

35

40

Anno

Co

ns

um

i d

i ra

me

ra

ffin

ato

(m

ilio

ni

di

To

n)

1900-2007

Totale = 608 mt

2007-2030

Totale = 680 mt

2007 = 18,084

Attilio Citterio

Prezzi del Rame – Grafico di 45 Anni di Storia.46

Anno

Pre

zzi ($

/lib

bra

)

1 libbra = 0.45359237 chilogrammiSource: https://www.macrotrends.net/1476/copper-prices-historical-chart-data

Attilio Citterio

47Ciclo Globale USA dell’Argento, (Mg/anno)

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

AmbienteLitosfera

Minerale

2,620Ritagli

525

Dilav.

360Nuovi cascami

Vecchi cascami

2,200

4,230

120 4852,660

5,600

Ag raffinato950

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

Discarica1,900Scarti

all’amb.905

Importazioni/Esportazioni 1,510

1,565

Concentrato525

Ag

Attilio Citterio

48

Ciclo Globale dello Zinco, (kt/anno) 2000-2007.

Scala: kt Zn/y

< 100 100 - 279 280 - 794

795 - 2239 240 - 6499 > 6500

Litosfera

-7,800Ambiente + 3,033

Contorno del Sistema Zinco

Gestione reflui

Uso4,534

Fabbricazione &Produzione

Prodotti Discariche

2,2676,8697,127

Ref. ZincoProduzioneMacinare,Fondere,Raffinare

150

Riserve

7,800

Minerale

Ritagli

1,030363 499 849 618Smaltimento

Nuovi cascami

330 Scarti

Vecchi cascami 1,212

Scarto inDiscaricaDissipato

1,673

Riserve

STAF, Yale University

Zn

Attilio Citterio

49

Riserve Note di Alcuni Elementi.

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.

50

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

51

Tecniche di Contabilità Ambientale (6).

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

52

Tecniche di Contabilità Ambientale (7).

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 (8).

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.

53

Attilio Citterio

Tecniche di Contabilità Ambientale (9).

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.

54

Attilio Citterio

55

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 (10).

Vedere il relativo capitolo.

Attilio Citterio

Livelli di Riciclaggio e Utilità Intrinseca.56

Fonte della materia prima

Materiale

Fabbricazione

Assemblaggio

Prodotto

Quantità

di m

ate

riali

ed e

nerg

ia im

plic

ata

Basso livello

di riciclaggio

Alto livello

di riciclaggio

Attilio Citterio

57

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

58

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

59

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

60Ecologia 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

61

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

Interazionitra industria e

ambiente

Metabolismo Ambientale(studiato da

scienziati ambientali

Attilio Citterio

62

Forme di Sviluppo Eco-Industriale (EID).

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

63

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.

Trattamentorifiuti

Zerorifiuti

Materie prime e

GestioneProdotto

Concetto di EIP

Produzione Rifiuti ImmagineSociale

Ricicliriuso

Zero

Attilio Citterio

64Ecologia 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

ImpiantofarmaceuticoFattorie locali

Allevamentopesci

al cementificio

Industria acido solforico

zolfo Acqua calda

RaffineriaStayoil

vapore diprocesso

Acquacalda

ceneri

Surplusgas

gesso

condensato

Scarti chimici

fanghi

Vapore & calore

Gas ineccesso

Attilio Citterio

65

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 dilievitazione

(trattati)

Calore

Fanghi di

lavaggio

Va

po

re

Acqu

a

ca

lda

Acqu

a d

i ra

ffre

d-

da

me

nto

va

po

re

Recuperi di nichel

e vanadio

A.S. Soilrem

Acqu

a c

ald

a

Municipalità di

Kalundborg

Riscaldamento del

Distretto

Impianto di

Trattamento Reflui

Zolfo

Resid

ui

org

an

ici

Ceneri volanti

Fa

ngh

i

Gas (integr.)

Acqu

e

reflue

Acqua

Acqua

Calore

Simbiosi Industriale a Kalundborg (DK).

Attilio Citterio

66

Flussi Fisici: Scambio di Rifiuti.

MUNICIPALITA’

KALUNDBORGBIOTECH

BONIFICHE

GYPROCNOVO 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

67

Scambi Energetici.

MUNICIPALITA’

KALUNDBORGBIOTEC

BONIFICA

GYPROCNOVO NORDISK

CENTRALE TERM

ASNÆS

RAFFINERIA

STATOIL

Biomassa

Vapore

Ceneri

Vanadio

Nichel

Calore

fertilizzanti

liquidi

Bacino

riuso

Gas

Altro

All.

pesci

Fango

lieviti

Attilio Citterio

68

Scambi di Acque.

MUNICIPALITA’

KALUNDBORGBIOTECH

BONIFICHE

GYPROCNOVO 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

69

Attilio Citterio

70

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

71

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 s

up

po

rtoP

rima

rio

Attilio Citterio

Gestione Integrata degli Scarti. 72

Utilizzatori

Industrie

Famiglie

Settori servizi e commerciali

Facilitazioni e Regolamenti Governativi

Collettore

Collettore

CollectorCollettore

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.73

Settore manifatturiero

Impianto 1Impianto 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 &

GessoAcqua di processo

Acqua calda & vapore

Acqua calda

Impianto

recupero

scarti

Attilio Citterio

Recupero Risorse come Hub per l’EIP.74

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).75

EIP

Servizio

Recupero

Risorse

Collettori

Fonti &

Clienti

Fonti &

Clienti

Gestione EIP:

1. Gestione proprietà

2. Associazione inquilini

Incubatore attività

Beni comuni

Servizi condivisi

Industria pesceTrattam. 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

76

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

77

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

78

Stadi dello Sviluppo Eco-Industriale (EID).

AziendaEIP = Parco Eco IndustrialeEIN = Rete Eco IndustrialeIP = Parco Industriale Convenzionale SAI = Industria Isolata

EIN

EIP IP

IP

Comunità

Locale

SAI

EIN

IP

EIP EIPComunità

Locale

SAI

Esternamente Neutro

Appoggio interno

Attilio Citterio

79

Stadio EID: Appoggio Esterno.

EIN

EIPC

IP

C

C

C

C

CC

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

IPC

C

C

C

CC

C

CAzienda

EIP = parco eco-industrialeEIN = rete eco-industriale

+ scambi sotto-prodottiIP = parco industriale convenzionale

Comunità

Locale

SAI

SAI = Industria Isolata

Attilio Citterio

80

Stadi EID.

Appoggio

esterno

Interna-

mente

neutro

Appoggio

interno

Esterna-

mente

neutro

Mitig

azio

ne Im

patto

Am

bie

nta

le

Livello

aziendale

Integrazione

verticale

Livello

complesso

Livello

oltre il

complesso

Strategia CP in EMIE

Attilio Citterio

81

Servizi di Raccolta Municipale

Produzione di Etanolo

Azienda di

ServiziAzienda di

compensati Produzione di

Carta Riciclata

Carta di

scarto

Scarti di Legno Segatura

Acquacultura Biomasse

Servizi di

Cogenerazione

VaporeVapore

Scambio di Sotto-Prodotti Biologici.

Attilio Citterio

82

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

83

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

84

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 EconomiaSquilibrio nel Flusso di Materiali.

Attilio Citterio

85Ecologia 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

86Miglioramento 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

87Miglioramento 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

88

Il Futuro della IE.

Tempo

Attuali Infrastrutture

IndustrialiInfrastrutture

Eco Industriali

Attilio Citterio

89Profilo 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 temihttp://mitpress.mit.edu/jie/bio-based

Attilio Citterio

90

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

91

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

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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)