Fine vita di un computer

Da Lca rifiuti.

Questo studio ha per obbiettivo il calcolo del costo economico e del danno ambientale dovuto al riciclo di un computer e proporre eventuali soluzioni alternative con minor impatto ambientale. Tratta di un computer composto da monitor, case e tastiera e le fasi che affronta a fine vita per un corretto riciclo dei componenti.

a cura di: Vito Francesco Monno

Titolo della tesi: Valutazione ambientale ed economica del trattamento di fine vita di un computer

Autore della tesi di laurea: Vito Francesco Monno

Relatori: Riccardo Beltramo, Maria Donatella Chiesa, Paolo Neri

Università di Torino, Facoltà di Economia e Commercio

L'LCA del fine vita di un bene durevole

Definizione dell’obiettivo dello studio

Obiettivo dello studio è il calcolo del costo economico e del danno ambientale dovuto al riciclo di un computer e proporre eventuali soluzioni alternative con minor impatto ambientale.


Campo di applicazione dello studio

La funzione del sistema

La funzione del sistema è la dismissione di un bene durevole alla luce del D.L del 5/2/1997 n.22 e delle Direttive europee: Dir.1999/31/CE del 26 aprile 1999 e direttiva del Consiglio relativa alle discariche di rifiuti.


Il sistema che deve essere studiato

Il sistema che deve essere studiato è l’insieme delle industrie che fanno la separazione dei materiali di cui è composto un computer e ne fanno il riciclo.


I confini del sistema

I confini del sistema vanno dalla raccolta del computer fino al trattamento dei materiali e dei componenti in cui esso viene separato. Più precisamente, per quanto riguarda il ferro, alluminio e rame tale trattamento considera solo la produzione dei semilavorati; per quanto riguarda la plastica e il vetro si arriva fino alla fase di stampaggio e fusione dei materiali.

Nello studio non viene presa in considerazione la fabbricazione dei macchinari industriali impiegati nel fine vita del bene durevole ma vengono considerati i materiali usati per il trasporto delle materie da riciclare, come ad esempio i sacconi di polietilene e i carrelli per cassoni scarrabili.


L’unità funzionale

L’unità funzionale è il computer, inteso nelle sue parti costitutive: Case, tastiera, Monitor. Per quanto riguarda il Monitor, esistendone di varie dimensioni, si assume come indicativo quello da 14 pollici.


La qualità dei dati

Nello studio del ciclo di vita sono state fatte alcune ipotesi semplificative ed approssimazioni per quanto riguarda i materiali e i processi di lavorazione allo scopo di utilizzare prevalentemente i dati presenti nella banca-dati del Codice di calcolo. Quando ciò non è stato possibile, sono stati creati nuovi materiali e processi utilizzando dati di letteratura o provenienti da Aziende specializzate. Il Codice usato è SimaPro 4.0


I metodi di valutazione

La valutazione ambientale ed economica viene eseguita usando il Metodo Eco-indicator 99, modificato per considerare anche i costi. Il Codice usato è SimaPro 4.0.

La valutazione dell’impatto ambientale viene eseguita utilizzando il Metodo Eco-indicator 99 E/T, dove “E” indica la prospettiva egualitaria e “T” indica che sono state inserite delle categorie di danno denominate “costo”, “costo trasp” e “estern trasp” derivanti dal Metodo Eco-indicator 99 E/E (prospettiva ugualitaria) usando i coefficienti di valutazione di tale prospettiva.


Inventario

Metodologia usata per calcolare il peso dei componenti del computer

Per lo studio del fine vita del Pc si è scelto di considerare come elementi del sistema i vari componenti presenti nel bene durevole. Questa scelta si è fatta poiché risulta più agevole seguire le varie parti del Pc dopo il disassemblaggio nei percorsi e trattamenti di riciclo o smaltimento. Il metodo alternativo era quello di studiare il computer come insieme di materie plastiche, metalliche, ecc. e quindi ipotizzare i ricicli non sui componenti bensì sull’ammontare in peso delle sostanze all’interno del Pc.

Dati a disposizione:

  1. Peso di un singolo monitor e 1 singolo Case Pc (Fonte: Tred Carpi);
  2. Peso di 1073 kg di monitor e 953 kg di Case Pc (Fonte: Tred Carpi). Questo è sicuramente il dato più rilevante a disposizione poiché rappresenta un buon campione di materiale trattato dall’azienda e viene ad essere la vera materia di studio della tesi;
  3. Dati rilevati visivamente in Tred Carpi e comunicati dai responsabili della gestione aziendale;
  4. Dati sui componenti del monitor forniti dalla Tred Carpi;
  5. Dati vari forniti dalle aziende visitate;
  6. Dati reperiti in Internet su composizione elementi costitutivi dei componenti ;
  7. Prove di peso in laboratorio ENEA.

I componenti dell’inventario

L’ultima fase è quella della definizione dei componenti e della composizione finale attribuita in peso e materiale costituente: in questa fase vengono elencate tutte le voci da analizzare nell’analisi del ciclo di vita e i pesi vengono approssimati al grammo tranne per i componenti di cui si hanno notizie più precise e il loro peso è di pochi grammi. Ogni componente sarà inserito nel Codice e verrà configurato come assembly, sulla base della categoria del materiale scelto nel database del Codice e riportato nella terza colonna.

Pertanto le tre tabelle riassuntive finali, prese come base per le elaborazioni in SimaPro 4.0, risultano essere le seguenti:


Componente
Materiali
“Material” della banca dati
Peso (g)
Totale (g)
Cavi elettrici PVC PVC (b) I
177
295
Rame Copper I
118
Giogo di deflessione Ferro Iron
372
794
Rame Copper I
336
Scarti PVC I
57,3
Acrylonitril I
24,6
SBR I
4,1
Scheda elettronica Rame Copper I
439
1256
Ferro Iron
314
Alluminio Aluminium I
188
Plastica PA I
63
PVC I
63
Condensatori Assembly “Mcond”
63
Fibra di vetro Glass Fibre I
126
Rivestimento esterno Plastica ABS ABS I
3348
3348
Tubo catodico Ferro Iron
2405
8110,5
Vetro Glass (white) B250
5371
Piombo Lead I
158
Bario Lead I
158
Strisce adesive Cardboard cellulose
11
Acrylonitril I
5
Polveri Cadmium (prim)
2
Lead I
0,4
Nickel I
0,1
Cannone elettronico Vetro Glass (white) B250
101
133
Acciao Steel I
19
Scarti Cardboard cellulose
1
Acrylonitril I
1
Bachelite PA I
5
Ceramica Ceramics I
6
Trasformatori Ferro Iron
285
409
Rame Copper I
122
Plastica PVC (b) I
2
Condensatori Alluminio Aluminium I
13,2
28
Polibutadiene PB I
6,6
Acido Solforico Sulphuric acid I
3,8
Carta Cardboard cellulose
1,6
Ferro Iron
1,6
Polietilene PE P
1,2
Scarti Plastica mista PVC I
102,5
511,5
ABS I
102
Ferro Iron
205
Vetro Glass (white) B250
51
Gomma SBR I
51
Totale generale Monitor
14885

Tabella 1: Composizione finale Monitor 14"


Componente
Materiali
“Material” della banca dati
Peso (g)
Totale (g)
Cavi elettrici PVC PVC (b) I
151
251
Rame Copper I
100
Strutture in ferro Ferro Iron
4288
4288
Schede elettroniche Fibra di vetro Glass Fibre I
982,7
1526
Bachelite PA I
29
Ceramica Ceramics I
69
Rame Copper I
202
Scarti PVC I
82
PA I
82
Alluminio Aluminium I
17
Oro “oro”
0,8
Stagno Tin I
61
Argento Silver (prim)
0,5
Rivestimento in ABS Plastica ABS ABS I
793
793
Hard Disk Alluminio Aluminium I
421
817
Ferro Iron
194
Fibra di vetro Glass Fibre I
63
Zama Zamak5 I
50
Acciao Steel I
27
Rame Copper I
19
Plastica PA I
17
Gomma SBR I
10
Bachelite PA I
12
Stagno TIN I
4
Lettore floppy disk Plastica ABS ABS I
15
940
Plastiche miste PS (all grades) B250
15
PA I
15
Ferro Iron
648
Alluminio Aluminium I
169
Fibra di vetro Glass Fibre I
25
Bachelite PA I
7
Rame Copper I
32
Acciaio Steel I
4
Ottone CuZn37 I
7
Stagno Tin I
3
Alimentatore Ferro Iron
1418
2147
Plastica mista PP P
55
PVC (b) I
23
Alluminio Aluminium I
242
Rame Copper I
149
Scarti Assembly “Mcond”
149
Bachelite PA I
92
Plastica PVC PVC (b) I
16
Stagno Tin I
3
Condensatori Alluminio Aluminium I
10,9
23
Polibutadiene PB I
5,4
Acido Solforico Sulphuric acid I
3,1
Carta Cardboard cellulose
1,3
Ferro Iron
1,3
Polietilene PE P
1,0
Scarti Plastica PVC I
33
130
ABS I
33
Ferro Iron
32
Gomma SBR I
32
Totale generale Case
10915

Tabella 2: Composizione finale Case


Componente
Materiali
“Material” della banca dati
Peso (g)
Totale (g)
cavo elettrico PVC PVC (b) I
39
50
Rame Copper I
11
corpo tastiera ABS ABS I
758
1006
Plastiche trasparenti PET film P
24
PC PC I
159
Gomma SBR I
65
scheda elettronica Carta Cardboard cellulose
13,8
45
Tessuto di vetro Glass fibre I
1,5
Resina epossidica Epoxy resin I
1,5
Rame Copper I
10,2
Lega Sn-Pb Copper I
1,2
bachelite PA I
11
ceramica Ceramics I
1
alluminio Aluminium I
0,5
PET PET I
0,3
Neoprene NBR I
0,5
PCB Sulphuric acid I
0,5
ferro Iron
1
stagno Tin I
2


Scarti Ferro Iron
4
4
Gomma SBR I
3
Totale generale Tastiera
1108

Tabella 3: Composizione finale tastiera

Valutazione ambientale e interpretazione dei risultati

Dall’analisi dei risultati della caratterizzazione visibili in figura1 si possono fare le seguenti osservazioni:

  • Nella categoria di danno “Human Health” tutte le categorie di impatto, tranne HH Carcinogen. producono un guadagno. La categoria di impatto che produce il maggior guadagno è HH Resp.inorg (-5,9 E-5 DALY che corrisponde a 31 min di vita guadagnata) dovuto sia a lca fine vita Monitor che a “lca fine vita PC” per effetto della mancata produzione rispettivamente di 583 g e 255 g di SO2;
  • Nella categoria di danno “Ecosystem Quality” la categoria di impatto che produce il maggior guadagno è EQ Acid/Eutroph (-1,29 PDF*m2yr) ancora una volta dovuto alla mancata produzione di SO2;
  • Nella categoria di danno “Resources” tutte le categorie di impatto producono un guadagno. La categoria di impatto che produce il maggior guadagno è R Fossil fuels (55,6 MJ Surpl) dovuto principalmente a “lca fine vita PC” per effetto del mancato utilizzo di 29 libbre di coal.
fig. 1 – il diagramma della caratterizzazione del life cycle Lca fine vita computer

Dall’analisi dei risultati della valutazione visibili in figura 2 si possono fare le seguenti osservazioni:

  • Il processo di riciclo studiato produce un guadagno pari a –2,952 Pt.;
  • I danni sono dovuti solo alle categorie di impatto HH Carcinogen (9,95 E-3 Pt.) dovuti principalmente all’emissione di 25,8 mg di cadmio in acqua e EQ land-use (9,45 E‑3 Pt.) dovuti a land use II-III per l’occupazione di 0,225 m2y;
  • Per tutte le altre categorie di impatto il fine vita rappresenta complessivamente un guadagno. La categoria di impatto che produce il maggior guadagno è R Fossil fuels (‑2,08 Pt.) dovuto principalmente a “lca fine vita PC” (-1,26 Pt.) e a “lca fine vita Monitor” (-0,835 Pt.).
fig. 2 – il diagramma della valutazione del life cycle Lca fine vita computer

Il danno dovuto al trasporto

In questo studio si sono considerati i percorsi che il bene durevole, e successivamente tutti i suoi componenti, effettuano fino al termine della loro vita. Si è ipotizzato che il conferimento alla Tred Carpi avvenga ad una distanza media di 100 km considerando che la Tred svolge servizio di reperimento beni durevoli su tutto il territorio nazionale ma la quantità maggiore proviene dalle aziende municipalizzate dei dintorni.

Nel calcolo dei km percorsi si è tenuto conto del componente o della frazione di componente che viaggiava e si può avere un’idea dei tragitti leggendo l’ultima colonna delle tabelle nel capitolo.

Con il diagramma in Figura 3 si possono vedere tutti i percorsi che i vari componenti effettuano e i fine vita di riciclo, discarica o inceneritore a cui sono destinati.

La casella “Discarica 2c” rappresenta il fine vita per i rifiuti tossici come le polveri o le scorie della fusione e può rappresentare sia una discarica di tipo “2c” che un inceneritore per rifiuti tossici. La casella “inceneritore” è il fine vita di incenerimento per termovalorizzazione oppure discarica assimilabile a quella per rifiuti urbani, a seconda dei casi. Le distanze in km colorate in rosso sono quelle ipotizzate in mancanza di dati precisi sui percorsi di alcuni materiali oppure in mancanza di informazioni poiché le ditte si trovano all’estero. Il chilometraggio dei tragitti è stato preso da “Italia on Line”.


fig. 3 – i trasporti

Gli impatti derivanti dal processo riferiti a 1 tkm di materiale trasportato su strada da un camion con capacità 16 tonnellate sono stati studiati a partire dal processo “trasporto computer” implementato nella banca dati.

Dall’analisi dei risultati della caratterizzazione possiamo evidenziare :

  • Il danno dovuto ad 1 tkm di trasporto ammonta a 5,4 millipunti;
  • Gli impatti maggiori nella categoria di danno “Human Health” sono dati dalle categorie di impatto HH Resp. inorg (1,1 E-7 DALY) e HH Clim. change (1,98 E-7 DALY) rispettivamente per l’emissione di 1,03 grammi di NOx in aria e 70,8 grammi di CO2 in aria, sempre dovute alla natura dei trasporti;
  • Nella categoria di danno “Ecosystem Quality” l’unico danno è apportato dalla categoria di impatto EQ Acid/Eutroph (6,07 E-3 PDF*m2yr) ancora una volta a causa dell’emissione di NOx in aria;
  • Nella categoria di danno “Resources” il danno si rileva in R Fossil fuels (7,07 E-2 MJ surpl.) per effetto del consumo di 20 grammi di crude oil ETH nel trasporto;
  • Il costo del processo di trasporto è stato ipotizzato in 100 lire per tonnellata di materiale al km trasportata.

Analisi di sensibilità

Confronto con altri scenari di fine vita

Fine vita con incenerimento

Per effettuare un confronto tra il fine vita studiato e un fine vita in cui il computer finisce in inceneritore si è proceduto alla costruzione di un disposal a cui era collegata una assembly con tutti i componenti e il fine vita proposto è stato quello del “incinerator NL” fornito dal Codice. In questo scenario, così come in quello della discarica la colonna con la assembly non viene conteggiata al fine di valutare gli impatti di fine vita poiché si riferisce alla produzione dei materiali contenuti nella assembly. Anche in questi casi viene usata la prospettiva E/E.

Dall’analisi dei risultati si può dire che:

  • Il fine vita di incenerimento produce in totale un guadagno pari a –0,888 Pt.;
  • In questo guadagno però non viene considerato il danno derivante dal fatto che i materiali inceneriti non possono più essere usati come avviene invece per il riciclo;
  • In tutte le categorie di impatto ad esclusione di EQ land-use il riciclo di questo studio produce un risultato migliore dell’incenerimento;
  • Nella categoria EQ Land-use il riciclo mostrava un danno di 0,00945 Pt. mentre l’incenerimento un guadagno di –0,0221 Pt. dovuti principalmente al fatto che non si occupano 0,441 m2 all’anno per l’evitata produzione di energia ad alto voltaggio a cui è collegato il land-use II-III.

Fine vita con discarica

Per effettuare un confronto tra il fine vita studiato e un fine vita in cui il computer finisce in discarica si è proceduto alla costruzione di un disposal a cui era collegata una assembly con tutti i componenti e il fine vita proposto è stato quello del “landifill NL” fornito dal Codice.

Dall’analisi dei risultati si può dire che:

  • Il fine vita di discarica produce in totale un danno pari a 0,0368 Pt.;
  • In questo danno però non viene considerato l’ulteriore danno derivante dal fatto che i materiali inceneriti non possono più essere usati come avviene invece per il riciclo; se si considerasse che la totalità dei materiali possano essere riciclati il danno ammonterebbe a quello in tabella 5.15 (7 Pt.) che tiene conto anche della produzione dei materiali dell’assembly;
  • Occorre notare che la banca dati non considera per la discarica l’occupazione del suolo, i trasporti interni e la manutenzione della discarica stessa;
  • In tutte le categorie di impatto il riciclo di questo studio produce un risultato migliore del conferimento in discarica;
  • Nella categoria HH Carcinogen il riciclo mostrava un danno di 0,00995 Pt. mentre la discarica un danno di 0,0238 Pt., per l’emissione in acqua rilevata nella caratterizzazione.

Conclusioni generali

Come risultato dell’analisi di sensibilità si possono effettuare le seguenti considerazioni:

  • Il guadagno totale dato dalla prospettiva I/I (-4,09 Pt.) risulta essere superiore a quello della prospettiva E/E (-2,95 Pt.), mentre quello dato dalla prospettiva H/H ( 2,65 Pt.) risulta essere leggermente inferiore; pertanto risulta che per il fine vita del computer la prospettiva gerarchica è la più conservatrice;
  • Ipotizzando un fine vita di incenerimento per il computer si ottiene un guadagno pari a 0,888 Pt., dovuto alla produzione di energia elettrica per la combustione dei materiali;
  • Ipotizzando un fine vita in discarica il Codice mostra un danno pari a 0,0368 Pt., dovuto all’emissioni in acqua di metalli pesanti;
  • Nel caso di una riduzione dei trasporti dovuta alla localizzazione di tutte le aziende all’interno della regione Emilia Romagna si rileva un vantaggio in termini di impatto ambientale di 0,084 Pt., dovuto essenzialmente alla mancata emissione in aria di 1,1 kg di CO2 e 16,1 grammi di NOx e al mancato consumo di 311 grammi di crude oil ETH nel trasporto a motore diesel;
  • Il danno dovuto al fine vita del computer è paragonabile a quello di un’industria che produce circa 3,27 kg di alluminio, 210,86 kg di cemento o 10,778 kg di plastica ABS; inoltre equivale al consumo di energia elettrica di oltre 60 giorni di un frigorifero o 24 cicli di lavaggio di una lavatrice.

Analisi dei costi

Dall’analisi dei costi sostenuti dalle aziende studiate la manodopera è la voce che incide maggiormente nel fine vita del computer (44%), seguita dagli ammortamenti (31%) e dal consumo di energia (11%);

Il costo totale del trasporto ipotizzando una tariffa di 100 lire/tkm trasportata è risultato essere 1960 lire (pari a € 1,01);

Il costo operativo finale del processo di trattamento del computer a fine vita è risultato 28402 lire (pari a € 14,67);

La ditta maggiormente presente all’interno dei processi è la Tred Carpi (52%) che si occupa di tutte le prime operazioni di disassemblaggio e bonifica dei componenti;

Il costo di trattamento del tubo catodico, secondo le operazioni analizzate in questo studio, ammonta a £. 8266 (pari a € 4,27) di cui il 43% deriva dalle prime operazioni di smontaggio, taglio e bonifica;

Ipotizzando il costo della produzione primaria rispetto a quella secondaria generalmente superiore del 15%, il guadagno dovuto al riciclo ammonta a circa £. 4380

Il costo finale attribuibile al trattamento di fine vita del computer e calcolato tenendo presente i guadagni derivanti dal riciclo e dalla discarica evitata è risultato essere di £. 21400 (pari a € 11,05) circa, oltre a £. 1960 dovute al trasporto;

Al termine di tutti i percorsi di riciclo è risultato un costo di esternalità ambientale dovuta ai trasporti di £. 5580 (pari a € 2,88), assumendo il valore di £. 299 (pari a € 0,15442) per tkm di esternalità.


Bibliografia

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  2. PRé Consultants B.V. The Eco-indicator 99, Methodology Report, 17 April 2000, Seconda edizione, PRé
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  4. G. Danielli e altri, LCA di una lampada di emergenza prodotta dalla ditta Beghelli S.p.A. e proposta per un suo Ecolabel, Doc. ENEA OT-SBB-00011, Bologna, 8 giugno 2000
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