Roberto Morabito Dipartimento Sostenibilità dei Sistemi Produttivi e Territoriali - ENEA

roberto.morabito@enea.it

Comitato Scientifico PLEF Milano, 15 Settembre 2016

Tecnologie e approcci per la sostenibilità

About us •  ENEA is the Italian National Agency for New

Technologies, Energy and Sustainable Economic Development

•  It is a public RTO (Research and Technology Organization) operating in the fields of energy, the environment and new technologies to support the Country’s competitiveness and sustainable development

•  ENEA’s mission is to develop new technological solutions to meet the societal challenges, fostering transition to a low-carbon and circular economy

•  The institutional mandate of the Agency is to disseminate and transfer knowledge, innovation and technology to industry, institutions and civil society at large

Research Facilities and Staff

Human Resources (as of 30.09.2015)

2555 permanent staff:

• 36% women • 59% graduates

Research facilities

•  9 Research Centres •  5 Research Laboratories •  13 Territorial offices •  Brussels Liaison Office •  Headquarters in Rome

Foggia Research Laboratories

Research and Development

Ener

gy T

echn

olog

ies

• RES (PV, CSP) • Energy efficiency technologies

• Bio-fuels • Smart grids • Storage • Sustainable Mobility

• Advanced energy materials

• Sustainable use of fossil fuels

Fus

ion

& N

ucle

ar S

afet

y

• Fusion • Fission (new gen) • Radiation protection

• Nuclear safety & security

• Ionizing/non ionizing radiation applications

Sus

tain

abili

ty

• Resource efficiency

• Climate change: modeling, adaptation and mitigation

• Environmental technologies

• Innovative materials

• Environmental characterization, prevention and recovery

• Seismic and natural hazards assessment and prevention

• Bio and nanotechs

• Agrifood

• Health

• Cultural heritage

SupportoTecnicoStrategico(STS)

Dipar2mentoSostenibilitàdeisistemiprodu9vieterritoriali

(SSPT)

UnitàGes2oneTecnico

Funzionale(GTF)

Div.UsoEfficientedellerisorsee

chiusuradeicicli(USER)

Div.Tecnologieeprocessidei

materialiperlasostenibilità(PROMAS)

Div.Protezioneevalorizzazionedeiterritorioedelcapitalenaturale

(PROTER)

Div.Biotecnologieeagroindustria

(BIOAG)

Div.ModellieTecnologieperlariduzionedegli

impa9antropiciedeirischinaturali

(MET)

Div.Tecnologieemetodologieperlasalvaguardia

dellasalute(TECS)

Lab.Valorizzazionedellerisorsenei

sistemiprodu4vieterritoriali(RISE)

Lab.Nanomaterialiedisposi=vi(NANO)

Lab.TecnologiedeiMateriali

Faenza(TEMAF)

Lab.Materialifunzionalie

tecnologieperapplicazionisostenibili(MATAS)

Lab.Ingegneriasismicae

prevenzionedeirischinaturali

(ISPREV)

Lab.Inquinamentoatmosferico

(INAT)

Lab.Modellis=caclima=cae

impa4(CLIM)

Lab.Osservazioneeanalisidellaterraedelclima(OAC)

Lab.BioGeoChimica

Ambientale(BIOGEOC)

Lab.Biodiversitàeservizi

ecosistemici(BES)

Lab.Bioprodo4ebioprocessi(PROBIO)

Lab.Sostenibilità,qualitàe

sicurezzadelleproduzioni

agroalimentari(SOQUAS)

Lab.Biotecnologie(BIOTEC)

Lab.Biosicurezzaes=madelrischio

(BIORISC)

Lab.Tecnologiebiomediche

(TEB)

Lab.Materialieprocessichimico-fisici(MATPRO)

Lab.Tecnologieperlages=oneintegratadeirifiu=,refluiematerieprime/seconde(R4R)

Lab.Tecnologieperl’innovazione

sostenibile(SITEC)

Struttura Dipartimento SSPT

2015 anno indimenticabile

•  Il primo maggio si apre EXPO 2015 •  Il 18 giugno è stata pubblicata l’Enciclica del Papa “Laudato

sì” del 24 maggio 2015 su ambiente e sviluppo sostenibile •  Il 27 settembre l’ONU ha varato l’Agenda 2030 per lo

sviluppo sostenibile con i relativi 17 Sustainable Development Goals (SDGs)

•  Il 3 dicembre viene adottato il “Pacchetto” sulla Economia Circolare

•  L’ 11 dicembre alla COP 21 di Parigi è stato adottato l’Accordo sulla lotta al Cambiamento Climatico ü Mantenere l’aumento della temperatura media globale ben al di

sotto dei 2 gradi con sforzi per limitare l’aumento di temperatura a 1,5 gradi.

ü  Bilanciamento tra emissioni antropogeniche e assorbimenti di carbonio nella seconda metà del secolo

ü  Istituzione del Maccanismo di trasferimento tecnologico da PI a PVS

ü Combustibili fossili posti dalla parte sbagliata della Storia

Crescitaequilibrataeduratura

Occupazionediqualità

Usoefficientedellerisorse

DecarbonizzazionedellaSocietà

GreenNewDeal

I pilastri del Global Green New Deal

Le strategie europee

Decarbonizzazione dell’economia - 80% riduzione dei gas serra

- 40% dei gas serra 27% del consumo energetico da fonti rinnovabili 27% di efficienza energetica rispetto ai consumi primari tendenziali

20%delconsumoenerge=codafon=rinnovabili

-20%diemissionidigaseffe\oserrarispe\oal1990

+20%diefficienzaenerge=caObiettivi

2020

Obiettivi 2030

Obiettivi 2050

Italia emissioni GHG

Al 2015 le emissioni si sono ridotte del 22% rispetto all’obiettivo intermedio previsto dalla EU e in linea con l’obiettivo europeo al 2020 e all’obiettivo SEN Ma Per la prima volta negli ultimi anni nel 2015 le emissioni sono aumentate (soprattutto nel settori non ETS)

POTENZA INSTALLATA: AUMENTO DI 25 VOLTE GWEC – Global Wind Energy Council, 2016

POTENZA INSTALLATA: AUMENTO DI OLTRE 200 VOLTE

•  Eolico – aumento di un fattore 25 negli ultimi 15 anni – 3.5% produzione mondiale pari a 120 centrali convenzionali da 1000 MW e 7000 ore/anno

•  FV – aumento di un fattore 200 negli ultimi 15 anni – 1.1% produzione mondiale (10% in Italia) pari a 37 centrali convenzionali da 1000 MW e 7000 ore/anno

LE RISORSE RINNOVABILI SONO SUFFICIENTI PER SOSTENERE LA NOSTRA CIVILTÀ (Balzani e Armaroli 2011)

71,3%FER

Fontitradizionali

62,8%Idro13,2%

Geot.1,6%

Eolico2,8%

FV3,1%

Bioenergie3,1% Saldo

estero13,2%

La decarbon izzaz ione de ls i s t ema ene rge=co è unprocesso consolidato e incon=nua crescita in tu\o ilmondo, sopra\u\o nel se\oreele\rico.R i nnovab i l i ed effic i en zaenerge=ca rappresentano glielemen=allabasedellosvilupposostenibile e della crescitaeconomica.

NuovapotenzainstallatanelseQoreeleQricoeuropeo(MW)

AncheinItaliailprocessodidecarbonizzazionedel sistema energe=co sta con=nuando acrescere. Nel 2011, infa4, le fon= rinnovabilisonoarrivateacoprireoltreil13%deiconsumitotaliequasiunquartodiquelliele\rici.

24%FER

ConsumointernolordodienergiaeleQricainItalia(2011)

Rapporto Green Economy 2012 Le fonti energetiche rinnovabili

Italia – Fonti rinnovabili

Consumo interno lordo di energia e produzione da fonte rinnovabile (ktep)

•  Siamo in linea con l’obiettivo EU •  La produzione di energia da FER è aumentata (ma con tendenza

alla stabilizzazione) •  Grande parte di FER è da biomassa •  FER nei trasporti in calo

Italia–Efficienzaenergetica

IlD.Lgs102/2014ina\uazionedellaDir.2012/27/CEindicaunobie4vodirisparmioa\esoal2020dicirca15Mtep

Domanda di energia negli edifici Scenari per “Deep and Shallow renovation”

Dai singoli appartamenti agli interi edifici Dai singoli edifici agli interi quartieri

La mobilità elettrica nel mondo

E’ realistico un passaggio massiccio all’auto elettrica? (senza espandere il sistema elettrico in maniera insostenibile …)

CONSUMO: 0.18 kWh/km In Italia: 37 milioni di auto Chilometraggio medio: 12 000 km/anno

Se elettriche, consumerebbero 80 TWh (considerando tutte auto di lusso!)

In Italia produciamo oltre 120 TWh solo da rinnovabili

Ma le batterie al litio …

NONvisonolimi=nelladisponibilitàdifotoni(solari)perlatransizioneenerge=ca,MAvisonolimi=didisponibilitàmateriali(terrestri)perlaproduzionediconver=torieaccumulatoridienergia

Nuove auto vendute annualmente: 70 milioni

Se elettriche: ≈ 700 000 ton

Attuale produzione mondiale di Litio: 33 000 ton/a (USGS, 2015)

I colli di bottiglia La trappola materiale

Armaroli,Bologna2016

Critical Raw Materials

Rapporto Green Economy 2012 Gli usi efficienti delle risorse, la prevenzione e il riciclo dei rifiuti

DomesticMaterialAutonomy(DMA)=DomesticExtraction(DE)/DomesticConsumption(DC)ConfrontoItalia–EU15

1980 1990 2000 2005Italy Food 0,93 0,91 0,94 0,92Wood 0,40 0,35 0,34 0,30Const.minerals 1,01 1,00 1,01 0,99Indust.minerals 0,83 0,75 0,54 0,53Metals 0,07 0,03 0,00 0,01Fossilfuels 0,12 0,17 0,16 0,15Total 0,74 0,73 0,69 0,72EU/UE-15 Food 0,94 0,97 0,98 0,95Wood 0,85 0,86 0,85 0,90Const.minerals 1,01 1,00 1,00 1,00Indust.minerals 0,89 0,82 0,79 0,88Metals 0,52 0,33 0,19 0,23Fossilfuels 0,60 0,59 0,52 0,43Total 0,85 0,85 0,84 0,81

Fonte:OCSE

Nuove potenze economiche stanno rapidamente crescendo sia in termini di quantità prodotte che di valore nel settore manifatturiero

Competitività mondiale nel settore manifatturiero

Tra i paesi industrializzati l’Italia presenta il maggior costo per energia elettrica per impieghi industriali

Costo dell’energia per l’industria mondiale

Economia Circolare: alta incidenza dei costi delle materie prime

Settore manifatturiero evoluzione delle componenti di costo

McKinsey&Company,da=al2010

Agenzia tedesca per l’uso efficiente dei materiali (DEMEA), settore manifatturiero tedesco

Da un’economia lineare ad un’economia circolare

…per un paese come l’Italia con poche risorse naturali e con una forte vocazione manifatturiera lo sviluppo del recupero e del riciclo è una questione di sopravvivenza….

• Benefici economici •  Riduzione dei costi di

approvvigionamento di materie prime ed energia e dei costi di smaltimento dei rifiuti prodotti dalle attività industriali

•  Realizzazione di indotto e di sinergie tra imprese

• Benefici ambientali •  Riduzione del consumo di

risorse, di emissioni inquinanti e di rifiuti in discariche e sul territorio

• Benefici sociali •  Occupazione (green jobs) •  Cambi culturali (sharing

economy)

Sistema lineare

Prodotti Risorse Naturali

Residui

TransizioneversoSistemaCircolare

Risorse naturali

Prodotti

Prodotti Residui Risorse

Risorse naturali

La Simbiosi industriale “..l'insieme degli scambi di risorse tra due o più industrie dissimili....”

•  Gestore •  Competenze •  Network •  Utenti

•  Interfacciacongliuten=• Creazionedellarete• Livellidiaccesso

Portaleweb

• Querygeograficheperl’individuazionedipercorsidisimbiosi

• Percorsigiuridico/amministra=viperlasimbiosiindustriale• ConsultazionedelleBD• EcodesigneLCA

Applica=vi

• Geo-referenziate• Coopera=ve• FlussiInput/Output

Bancheda=specifiche

• Geo-referenziate• AlimentatedalGestore• Contestoterritoriale(stru\ure,infrastru\ure,impian=,deposi=,ecc)

Bancheda=dibase

La Piattaforma ENEA di Simbiosi Industriale

www.industrialsymbiosis.it

What next? Implementing matches with

companies and stakeholders

Theindustrialsymbiosisaccordingtothedelegates

Theideaofmatchingisexcellent

-FrancescoRonsisvalle,CogipowerS.r.l.

Moresymbiosis,moresystem!- SalvoLaudani,Oranfrizer

“

”

WORKTABLE“Newbusinessopportuni2esforcompanieswiththeindustrial

symbiosis”Siracusa,28thmarch2014

Whatdidtheysayaboutworkshop?Thedelegatescompiledthefeedbackformexpressingopinionsontheday(scorefrom1to5,min.max.):Worktableorganiza2on 4.2/5Mee2ngyourexpecta2ons 3.5/5Loca2on 4.4/5Worktable2ming 4.0/5Networkingopportuni2es3.8/5

AASHOS.r.l.AcciaieriediSiciliaAziendaAgricolaGurreriB.I.T.ServicesBagliodeiFenico\eriBiviereplastCan=erenavalediAugustaCogipowerConfindustriaCataniaConfcoopera=veDistr.MeccanicaSicilianaDragoSebas=anoDomusRicycleEcocontrolSudERGGroup

FGG2sglobalsolu=onI&DI.LA.P.J.P.FiltriNewEngineeringOranfrizerProge\oImpresaSBSETEC.SIELTESTMicroelectronicsSvimedSystemiaTerranovaAmbienteTIMESPA-TeamnetworkTringaliXifoniaF.lliCasche\o

Whowasthere? INPUT

(WS)OUTPUT(WS)

INPUT(I-O)

OUTPUT(I-O)

INPUT-total

OUTPUT-total

Equipments 0 1 0 0 0 1

Capacity 0 2 0 0 0 2

Exper=se 8 37 3 1 11 38

Energy 5 3 1 1 6 4

Logis=c 0 6 0 0 0 6

Materials 24 68 27 57 51 125

Services 18 31 0 1 18 32

Land 0 1 0 0 0 1

Transporta=on 1 2 0 0 1 2

Volumes 1 0 0 0 1 0

Total 57 151 31 60 88 211

Worktableapproach

output input matches

Materials 82 24 88

Energy 4 5 7Exper=se,Consultancy,Services 69 26 62

Logis=c,Transporta=ons 8 1 6

Land,Capacity 1 1 1

Total 164 57 164

Siracusa28marzo2014

36Aziendepresen=

207Risorsecondivise

+160Potenzialisinergie

Catania25o\obre2014

36Aziendepresen=

210Risorsecondivise

+500Potenzialisinergie

Bologna10febbraio2014

23Aziende+labs.presen=

104Risorsecondivise

96Potenzialisinergie

Rie225giugnoe11se\embre

2015

27Aziendepresen=

132Risorsecondivise

38Potenzialisinergie

Alcune esperienze ENEA in Italia

I risultati del National Industrial Symbiosis Programme (NISP – UK) 2005 - 2012

Rifiuti urbani: problema o risorsa? Le città come miniere a cielo aperto

C&DMaterialedacostruzione

edemolizione

RSURifiu2solidiurbani

RAEERifiu2eleQricied

eleQronici

MINIEREURBANE

Pneuma2ciMacchine,camion

Riuso

Business&Occupazione

Discarica

EnergiaCarta,legno,syngas

MetalliPreziosi,dibase,di

specialità

Plas2cheABS,PE,PV,...

GommaPolvere,pellet,TDF

TecnologieditraQamentoeco-

innova2ve

Recupero di materiali ed energia da apparecchiature elettriche ed elettroniche a fine vita (RAEE)

Disassemblaggiomanualedeisingolicomponen=

Lavorisocialmente

u=li

StockdiPCafinevita

Centridiraccolta

Schede elettroniche Au, Ag, Sn, Cu, Pb, Fe,

Ta, Pd, plastica

Schermi piatti LCD

In, Sn, Y, Eu, La, Ce,

Tb, Ga

Batterie Li, Co Alto

parlanti Nd, Pr

Hard disk Nd, Pr, Dy,

Au, Pd, Pt, Rh, Ru, Ta, plastica

Scocca in plastica

Materiali: Syngas,

monomeri chimici,

carboni attivi

Energia: calore, energia

elettrica

ApproccioprodoQocentrico

Impianto pilota ROMEO (Recovery Of MEtals by hydrOmetallurgy)

Impianto pilota su scala pre-industriale, proge\ato con disegno flessibile e modulare per lasperimentazione del processo di recupero di metalli ad elevato valore aggiunto da schedeele\roniche,ada\abilealtra\amentodialtriprodo4complessiescar=industriali.

Breve\oRMn.RM2013A000549,PCTIB201406513n.RM2015A000064

Pannellifotovoltaici

Catalizzatoriesaus=

Lampadeafluorescenza

Ba\eriealli=operautoele\riche

InfasedisviluppoPiaQaformatecnologicadelriciclo

Recupero di materiali ed energia da apparecchiature elettriche ed elettroniche a fine vita (RAEE)

Ø  Fine vita per circa 3.000 – 4.000 ton/anno in Italia Ø  La raccolta dei consorzi è a circa il 25%; la maggior

parte delle schede elettroniche italiane viene esportata

Ø  Prezzo delle schede elettroniche circa 6.000 €/ton e il valore dei metalli contenuti può essere stimato in circa 9.000 – 10.000 €/ton

Ø Gli impianti esistenti in Italia sono di tipo pirometallurgico, ideati per il recupero di “rifiuti” provenienti da oreficerie, di piccole dimensioni e dedicati principalmente al recupero di oro e argento

Ø Gli impianti esistenti in Germania sono di tipo pirometallurgico, di grandi dimensioni e dedicati ai RAEE con recupero di Co, Ag, Au e Pd

Il mercato dei RAEE Schede elettroniche

http://progettoegadi.enea.it

Le isole Egadi come

“Smart Island”:

un esempio di eco-innovazione

per un turismo sostenibile

Il Progetto Egadi

•  Tipologia delle criticità

•  Tipologia del turismo, in particolare estivo

•  Flusso turistico stagionale (circa 60.000 presenze giornaliere ad agosto)

•  Vicinanza con la costa

•  Sede della più grande Area Marina Protetta del Mediterraneo

Perché le Isole Egadi

Ges=onesostenibiledellerisorsenaturali

Cer=ficazioneambientale

Il Progetto Egadi Ges=onesostenibiledellarisorsaidrica1.  Interventodimostra=vonellascuola

elementarediFavignanaperilmiglioramentodellae=caambientaleneglistuden=elariduzioneconsumiidropotabili.

2.  Indaginiperlavalutazionequan=ta=vaequalita=vadellarisorsaidricaso\erraneadiFavignana.

3.  Indaginemeteoclima=ca.

Ges=onesostenibiledeirifiu=

1.  Analisievalutazionirela=vealsistemalocalediges=oneintegratadeirifiu=.

2.  Realizzazionediunproge\odimostra=vodi«compostaggiodicomunità»perlavalorizzazioneinlocodellafrazioneorganicadaraccoltadifferenziata.

3.  Interazionetrarifiu=eacqua:installazionediunChioscodell’acquaperlariduzionedeirifiu=plas=ci.

1.  Lages=onedeisedimen=edellebiomassespiaggiate.

2.  Cara\erizzazionedeisedimen=portuali.

3.  Studiodelladinamicacos=eraedanalisideiprocessidierosionedellespiagge.

4.  AnalisiemonitoraggiodellefalesiediFavignana.

5.  Valorizzazioneeconservazionedellerisorsenaturalis=chemarine.

6.  Monitoraggiodicompos=an=vegeta=vinelleacquedelleisoleEgadi.

1.  Cos=tuzionediun“Distre\o”denominato“Sistemaprodu4vodell’IsoladiFavignana”avviodiunpercorsocoerenteconquellodefinitodalcomitatoEMASperilriconoscimentodeidistre4produ4vi.

2.  Analisidelterritorioeindaginesullesensibilitàambientalidiresiden=,turis=eoperatorituris=ci.

3.  Informazioneesensibilizzazionedeglistakeholder(programmadieducazioneambientalenellescuole,workshopperglioperatorituris=ci,ecc.).

4.  Promozionedipra=cheestrumen=diges=oneambientalepressoleimpreseturis=chedelterritorio(supportoallacreazionemarchidiqualitàambientalelocali,ecc.).

Formazioneeinformazione

Alcuni benefici per il territorio

Ø  Tutela delle risorse ambientali del territorio, riduzione dei consumi delle attività locali e valorizzazione dell’offerta turistica.

Ø  Grazie al chiosco dell’acqua, in 14 mesi, sono stati erogati 208.000 litri di acqua, con un risparmio pari a circa 138.666 bottiglie di plastica da 1,5 litri (corrispondenti a 5.296 kg). Nei prossimi anni altre riduzioni di rifiuti prodotti si otterranno con il compostaggio e con il reimpianto in mare della posidonia.

Ø  Al Progetto hanno aderito 70 imprese turistiche e 60 di queste hanno ottenuto il marchio di qualità ambientale, per il quale sono stati definiti criteri per 10 categorie di servizi, gestito dall’Area Marina Protetta.

Ø  In termini di flussi turistici dall’inizio del Progetto ad oggi è stato stimato un incremento continuo del numero di visitatori (ad es. +7% circa tra il 2013 e il 2014) e dei pernottamenti oltre ad un’estensione della stagione turistica (da aprile a ottobre) rispetto al picco estivo, con positive ricadute economiche. A questo risultato, che è da attribuire in primo luogo alle misure messe in atto dal Comune e dalla AMP, ha contribuito certamente il Progetto ENEA.

Ø  La situazione è matura affinchè anche il nostro Paese intraprenda significativamente, sistematicamente ed in maniera governata il percorso verso una economia più sostenibile.

Ø  Strumento prioritario per questo percorso è l’ulteriore sviluppo, diffusione ed implementazione dell’eco-innovazione nel quadro di una nuova e rilanciata politica industriale che sappia coniugare la competitività delle nostre imprese alla sostenibilità dei nostri sistemi produttivi.

Ø  Il percorso verso la sostenibilità necessita del passaggio da innovazioni incrementali verso innovazioni radicali che hanno ampi effetti sistemici. Per far questo è necessario arrivare ad una futura governance dell’eco-innovazione made in Italy che sappia mettere a sistema i “tradizionali” concetti di eco-innovazione di processo e di prodotto con i più ampi concetti di eco-innovazione di sistema, dei consumi e più in generale degli stili di vita, culturali e sociali.

Alcune considerazioni di sintesi

Ø  Tecnologici •  La comunità scientifica è pronta a mettere a disposizione tecnologie,

strategie e approcci adeguati e a svilupparne ulteriori.

Ø Eco-innovazione dei sistemi di sviluppo e trasferimento della conoscenza •  Sistemi educativi, scuole, università, sistemi d’informazione, processi

innovativi di formazione/informazione, etc.

•  Progetti sistemici e integrati di dimensioni significative, con partenariato pubblico/privato e che coinvolgano aziende, distretti, reti di impresa, istituzioni locali e organizzazioni sociali, università ed enti di ricerca.

•  Passaggio da innovazioni incrementali verso innovazioni radicali.

Ø Normativi e Finanziari •  Legislazione End of Waste, GPP, etc.

•  Agevolazioni per la valutazione e la gestione del ‘rischio’ tecnologico.

•  Incentivi, credito di imposta, contributi ecologici, etc

Alcune considerazioni di sintesi Gli strumenti