Il fine vita del vetro da schermo

Da Lca rifiuti.

Nell'ambito di una ricerca sviluppata dal Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e dell'Ambiente dell'Università degli Studi di Modena e Reggio Emilia con il coinvolgimento di altri soggetti pubblici e privati, è stata individuata una nuova possibilità di riciclo del vetro da schermo di CRT. Tred Carpi S.r.l., azienda che tratta beni durevoli a fine vita e recupera, tra i vari materiali, vetro da schermo di CRT, lo ha finora sempre inviato ad una ditta tedesca, Schott, che lo utilizza per produrre vetro dello stesso tipo; grazie alla ricerca effettuata, si è ora riusciti a sostituire tale tipologia di vetro, fino ad una percentuale pari al 30%, ad una o più fritte commerciali, in uno smalto standard prodotto dal colorificio ceramico Colorveggia Reire S.r.l. Il presente studio effettuato presso l’ENEA ha voluto supportare ed avvalorare la suddetta ricerca, completandola con valutazioni di carattere ambientale; in particolare, è stata seguita la metodologia dell'Analisi del Ciclo di Vita (LCA - Life Cycle Assessment).

a cura di: Paolo Neri

Titolo dello Studio: Analisi, secondo la metodologia LCA, del riciclo del vetro da schermo di CRT nella produzione di uno smalto ceramico

Autori dello studio: F.Andreola*, L.Barbieri*, I.Lancellotti*, P.Neri**, I.Taddei*

*DIMA-Università di Modena e Reggio Emilia, Facoltà di Chimica.

**ENEA


Analisi, secondo la metodologia LCA, del riciclo del vetro da schermo di CRT nella produzione di uno smalto ceramico

Definizione degli obiettivi e dei confini dello studio

Obiettivo dello studio.

L’obiettivo dello studio è duplice. Da un lato si vogliono confrontare due modalità di riciclo del vetro da schermo di CRT recuperato e trattato da Tred Carpi S.r.l.: una in ciclo chiuso, attualmente adottata e che consiste nell’utilizzarlo per la produzione di nuovo vetro dello stesso tipo (presso la ditta tedesca Schott) ed una in ciclo aperto (detta “sperimentale”) che è in avanzata fase di sperimentazione e consiste nell’introdurre il vetro, in sostituzione di una o più fritte commerciali, nella formulazione di smalti ceramici, prodotti da un colorificio ceramico del territorio (Colorveggia Reire S.r.l.). Dall’altro lato si vogliono confrontare i due processi di produzione (presso il suddetto colorificio) relativi rispettivamente ad uno smalto standard e ad uno smalto analogo a questo ma nella cui formulazione viene introdotto un 30% di vetro da schermo di CRT, in sostituzione di una o più fritte commerciali (le due tipologie di produzione sono indicate rispettivamente come “produzione smalto primario” e “produzione smalto secondario”).

Campo di applicazione dello studio.

Le funzioni del sistema.

Nel caso dei processi di riciclo (che sono dei waste treatment) la funzione del sistema è appunto il riciclo del vetro da schermo di CRT mentre per i processi di produzione dello smalto essa è rappresentata da tale produzione.

L’unità funzionale.

Per quanto riguarda le due modalità di riciclo l’unità funzionale è costituita da 1 kg (in ingresso) di vetro da schermo di CRT mentre, nel caso della produzione dello smalto essa è rappresentata da 1 kg dello smalto prodotto.

Il sistema che deve essere studiato ed i suoi confini.

Per quanto riguarda la produzione dello smalto (presso il colorificio), analogamente a quanto accade per la produzione della fritta, i confini del sistema sono: a monte, la produzione delle materie prime necessarie mentre a valle, le emissioni nell’ambiente associate alla produzione stessa.

Per quello che riguarda invece le tipologie di riciclo, in entrambi i casi il sistema comprende le operazioni che consentono di recuperare il vetro e che vengono effettuate presso Tred Carpi S.r.l. (disasseblaggio di TV/monitor di pc, bonifica del tubo catodico con separazione dei vetri da schermo e da cono, trattamento del vetro da schermo) e si tiene conto dello smaltimento in discarica evitato del vetro stesso; si considerano poi: nel caso del riciclo sperimentale (per la produzione di uno smalto) il trasporto presso il colorificio e la produzione evitata della fritta che può essere sostituita dal vetro da schermo di CRT mentre, nel caso del riciclo in ciclo chiuso, il trasporto presso Schott e i risparmi conseguenti all’impiego del vetro. In pratica ciascuno dei due processi di riciclo è stato costruito inserendo i vantaggi/svantaggi del riciclo ovvero i valori differenziali di energia, materie prime, emissioni che si hanno nel processo di produzione, in cui si impiega materiale di riciclo, rispetto al processo (di produzione dello smalto piuttosto che di nuovo vetro dello stesso tipo) in cui ciò non avviene. Di seguito si riportano due diagrammi (unitamente alle ipotesi che vi stanno alla base) che illustrano quanto detto e che mostrano come tale procedimento sia in linea con processi di riciclo presenti all’interno della banca dati del SimaPro 5.0.

Figura 1 Riciclo del vetro nella produzione di nuovo vetro (riciclo tradizionale)
Figura 2 Riciclo del vetro nella produzione dello smalto (riciclo sperimentale)

Ipotesi:

  • Il processo di riciclo tradizionale viene espresso secondo la filosogia dei vantaggi (differenza, in termini di materie prime, energie ed emissioni, tra il processo di produzione con riciclo di materiale e processo di produzione in cui ciò non avviene).
  • Il processo di riciclo sperimentale è stato concepito secondo la filosofia del SimaPro (risparmio di energia associato al riciclo, che in questo caso non c’è, e prodotto evitato, rappresentato dalla fritta che si evita di produrre).
  • Le due filosofie illustrate nei due punti precedenti portano a processi equivalenti; essi sono confrontabili perché sono entrambi processi di riciclo e riciclano lo stesso materiale anche se per l’ottenimento di prodotti diversi.

Qualità dei dati.

Per lo studio viene usato il codice di calcolo SimaPro 5.0; nello studio sono stati utilizzati sia dati secondari, tratti dalla banca dati del codice (riferiti al periodo 1996-2001) oppure da studi precedenti[1], sia dati primari forniti dalle aziende coinvolte sia direttamente (Tred Carpi S.r.l. (MO), Colorveggia Reire (RE), Schott (Germania)) sia indirettamente (STE S.r.l. (VE), Eurosabbie-Eurominerali (RE), Fornace S.Lorenzo S.p.a. Laterizi (MO), Ecochimica S.r.l. (MO), Intereco (MO) ed altre).

Metodologia di valutazione dell’impatto ambientale.

La valutazione dell’impatto ambientale è stata eseguita utilizzando il Metodo Eco - indicator 99 E/WCE. Esso è stato ricavato dal metodo degli Eco - indicator 99 E (prospettiva Egualitaria) modificandolo per tenere conto dei costi, dell’energia e del consumo di acqua.

Inventario

Processi effettuati presso Tred Carpi S.r.l.

I televisori ed i monitors di PC, vengono sistemati dal personale incaricato su di una linea di disassemblaggio dove avviene lo smontaggio di tutte le componenti con l’avvio al recupero di:

  • plastiche, previa selezione attraverso macinazione, estrusione e rigranulazione;
  • ferro, rame, alluminio direttamente o in seguito a frantumazioni e/o selezioni successive;
  • tubo catodico;
  • Per quanto riguarda quest’ultimo, esso subisce un trattamento di bonifica:
  • viene messo in sicurezza eliminando il vuoto d’aria al suo interno,
  • vengono separati il giogo di deflessione ed il cannone elettronico;
  • viene posizionato su di un macchinario dove viene separata la cintura anti-implosione;
  • viene ripulito dai residui di colla e nastro adesivo;
  • viene posizionato su di un macchinario dove viene effettuato il taglio del vetro con la separazione del cono dallo schermo; durante tale operazione viene effettuata anche l’aspirazione delle polveri fluorescenti adsorbite sullo schermo. Tali polveri sono pericolose in quanto contengono metalli pesanti come si può vedere nella tabella seguente:

Tabella 1 Composizione polveri fluorescenti (fonte: Studio Alfa, Reggio Emilia, agosto 2000)


Polveri fluorescenti (mg/kg)
Cadmio
17790
Piombo
1820
Bario
370
Nichel
150
Stronzio
92
Cromo
30
Rame
11
Arsenico
6,8
Cobalto
0,55
Antimonio
<0,1
Argento
<0,1
Mercurio
<0,05
  • le varie tipologie di vetro (schermo da pc e TV a colori, cono da pc e TV a colori, misto di schermo e cono da tubi bianco e nero) vengono successivamente sottoposte a pulitura, per eliminare i rivestimenti presenti su schermo e cono, frantumazione per la riduzione ad opportuna granulometria.

Per quanto riguarda il vetro da schermo di CRT esso viene attualmente inviato a Schott (Mainz, Germania).

Nel presente studio ci si è concentrati sulle operazioni che consentono il recupero del vetro quali disassemblaggio, bonifica del tubo catodico (comprensiva della separazione delle due principali tipologie di vetro), pulitura e frantumazione del vetro da schermo considerando essenzialmente i consumi di energia, l’occupazione d’area, le emissioni ed il loro eventuale trattamento e il riutilizzo/smaltimento degli scarti; non sono stati considerate le LCA relative ai macchinari.

Processi effettuati presso Schott

Schott utilizza il vetro da schermo di CRT proveniente da Tred Carpi S.r.l. per produrre nuovo vetro dello stesso tipo. Per quanto riguarda il processo, come già accennato e come si vedrà nel seguito, ci si è limitati a considerare i vantaggi, che tale utilizzo comporta in termini di risparmio di materie prime, energia ed emissioni evitate (in particolare si è considerata una riduzione nell’emissione di CO2 con riferimento ad uno studio precedente[2]).

Processi effettuati presso Colorveggia Reire S.r.l.

I processi considerati sono quelli relativi alla produzione di:

  • una fritta simile al vetro da schermo di CRT;
  • smalto standard;
  • smalto analogo per proprietà a quello standard ma nella cui formulazione un 30% di vetro da schermo di CRT (da TV e pc a colori) sostituisce due fritte commerciali (nel presente studio schematizzate nel loro complesso con la fritta rappresentativa sopra citata).

Di ciascuno di questi vengono considerati, come indicato nella sezione relativa ai confini dello studi, anche i vari processi correlati, tra i quali l’estrazione, il trattamento ed il trasporto delle materie prime e le varie emissioni nelle matrici ambientali, comprensive di trattamenti di depurazione e di riutilizzo/smaltimento degli scarti di questi ultimi; anche in questo caso non sono stati considerate le LCA relative ai macchinari.

Schematizzazione all’interno del codice

Il riciclo sperimentale e quello tradizionale sono stati schematizzati creando due Waste treatment della tipologia Recycling indicati rispettivamente come “fine vita sperimentale pannello” e “fine vita tradizionale pannello”. Si ritiene doveroso precisare quanto segue:

  • i processi di pulitura e frantumazione del vetro (effettuati presso Tred Carpi S.r.l.) stati considerati uguali sia nel caso in cui il vetro venga inviato a Schott (riciclo tradizionale) sia in quello in cui sia fornito al colorificio (riciclo sperimentale): in realtà in quest’ultimo caso occorrono una pulitura ed una frantumazione ulteriori ma le modifiche impiantistiche sono ancora in fase di valutazione;
  • per la produzione della fritta, che rappresenta il prodotto evitato (e quindi un vantaggio) nel riciclo sperimentale, viene utilizzato, come comburente per il metano che alimenta i forni, anche ossigeno il cui consumo è quindi stato inserito (si è scelto, nella banca dati, l’O2 ETH) poiché noto; per quanto riguarda Schott, dall’ “Environmental Report 2000” risulta che vengono utilizzate tre tipologie di miscele che usano come comburente aria od ossigeno: poiché si tratta di un’informazione generica, sia perché relativa a tutta la produzione sia per mancanza di dati quantitativi, si è deciso di considerare solo il consumo del combustibile e non del comburente.

Per quanto riguarda le due tipologie di produzione dello smalto ceramico senza e con utilizzo di vetro da schermo di CRT, sono stati creati due processi indicati rispettivamente come “produzione smalto prim.” e “produzione smalto sec.”. Essi si differenziano nella miscela di materie prime per lo smalto in quanto nel primo caso essa prevede un 30% di fritta vetrosa mentre nel secondo caso questa è sostituita da vetro da schermo di CRT. Si ritiene doveroso precisare che:

  • il vetro da schermo di CRT, introdotto in percentuale pari al 30%, sostituisce una pari percentuale di fritte vetrose: esse sono di due tipologie ma nello studio sono state considerate dello stesso tipo, ovvero è stata considerato un solo tipo di fritta rappresentativa;
  • sia nella formulazione standard sia in quella sperimentale dello smalto, è presente, nel 70% diverso dal vetro o dalla fritta da esso sostituito, un altro 5% di fritta commerciale; essa è stata però trascurata e la percentuale corrispondente alla sua quantità è stata ripartita sulle altre materie prime dello smalto (indicative);
  • il suddetto 70% di materie prime per lo smalto è stato considerato uguale sia nel caso in cui il 30% sia rappresentato da vetro da schermo di CRT sia nel caso in cui sia costituito da fritte: in realtà vi sono alcune differenze ma sono state trascurate in quanto piccole e non ritenute rilevanti ai fini del calcolo.

Per quanto riguarda i dati relativi alla produzione (ed ai consumi e costi connessi) si è fatto riferimento a quelli dello smalto standard dal quale si è partiti per la formulazione dello smalto contenente vetro.

Ciascuno dei due waste treatment e dei due processi richiama process, material e waste treatment che a loro volta ne richiamano altri e così via in una sorta di struttura ad albero, come di seguito riportato.


Il waste treatment relativo al riciclo sperimentale

Il process è Fine vita sperimentale vetro pannello


Operazioni effettuate all’interno di Tred Carpi S.r.l.

Il process V§ operazioni Tred vetro pannello è stato creato per tenere separati gli aspetti ambientali delle operazioni di preparazione del vetro, inseriti nel processo Operazioni Tred tubo richiamato, dai costi.


Disassemblaggio monitor/tv

Il process è V§ disassemblaggio monitor Tred.


Bonifica del tubo catodico

Il process è V§ bonifica del tubo catodico.


Pulitura e frantumazione del vetro

Il process pulitura e frantumazione Tred.


Il trasporto Tred Carpi - Colorveggia Reire

Il process è trasporto Tred-Colorveggia (costi).


Fritta simile al vetro da schermo di CRT

Ogni fritta viene preparata a partire da una miscela di diverse materie prime in base ad una determinata “ricetta”; ogni materia prima è contenuta in un silos e da questo viene convogliata, mediante una coclea, ad una bilancia e successivamente ad un miscelatore. Dal miscelatore, mediante trasporto pneumatico (propulsore), la miscela così preparata arriva prima in un silos di pre-stoccaggio e quindi entra nel forno; in quest’ultimo si raggiungono temperature di 1400-1600 °C (circa 1550 °C) e sono presenti due bruciatori: in prossimità uno dell’ingresso ed uno del coppo. Il calore sviluppato dal primo bruciatore fa sì che la miscela entrante diventi quasi subito liquida mentre il secondo bruciatore evita che tale miscela liquida, raccolta sul pavimento del forno, vetrifichi prima di uscire dal coppo. Uscita dal forno, la miscela liquida cade in una vasca/tramoggia piena d’acqua dove si raffredda cristallizzando ed arriva poi, mediante canala vibrante (a letto fluido), ad una benna; a questo punto viene pesata e messa nei big bags per poi essere immagazzinata (nel cortile dello stabilimento).

Quasi tutte queste operazioni vengono effettuate in automatico mediante un software dedicato (con riferimento alla “ricetta” della fritta): movimentazione della coclea collegata a ciascuna materia prima, pesata, travaso da bilancia a miscelatore, trasporto nel silos di pre-stoccaggio, controllo dell’introduzione del prodotto nel forno. La gestione avviene in base a dei parametri come ad esempio la velocità di introduzione del materiale nel forno (variata in modo da mantenere costante i kg/h di sostanza introdotta nel forno); inoltre vengono registrati in automatico i consumi dei bruciatori principali (cioè quelli in testa al forno e non quelli in prossimità del coppo). La pesatura, il confezionamento ed il trasporto al luogo di stoccaggio della fritta nonché la gestione degli allarmi vengono effettuati da un operatore.

La produzione è continua per tutti giorni dell’anno eccetto i periodi di agosto e le festività; i forni sono quattro ma non sono sempre tutti in funzione: spegnere un forno comporta alcuni giorni mentre accenderlo necessita di una fase di preriscaldo di circa quattro giorni.

Per quanto riguarda l’utilizzo d’acqua nel processo: quella impiegata per lavare i mulini viene utilizzata nel reparto fritte per il raffreddamento delle stesse in uscita dai forni dopodiché viene inviata al depuratore e rimessa in circolo; si effettuano prelievi da acquedotto solo per effettuare reintegri (monitorati da un apposito contatore) che si rendono necessari principalmente a causa dell’evaporazione che si ha durante il raffreddamento delle fritte: i prelievi vengono generalmente effettuati nel reparto dove ci sono i mulini oppure nel reparto fritte quando i mulini sono fermi.

Di seguito si riporta il material relativo alla produzione della fritta che può essere sostituita dal vetro panel nella formulazione di uno smalto (come già detto in precedenza, il 30% di vetro introdotto sostituisce una pari percentuale di un insieme di due fritte vetrose, assimilate ad una sola, ovvero considerate uguali). Il material V§ fritta per vetro pannello mp.


Materie prime per la fritta

Il material è V§ mp fritta vetro pannello che, a sua volta contiene i seguenti

materials:

V§ dolomite con dati standard (trasp)

V§ feldspato sodico potassico

V§ feldspato sodico

V§ quartzsand Switzerland (trasp-it)

V§ borace


Consumi di metano ed ossigeno

Il process è V§ consumi CH4-O2 fritta pannello.


Depurazione delle acque di processo del reparto fritte

L’impianto considerato per la depurazione delle acque raccoglie anche altre acque oltre a quelle provenienti dai forni ma queste ultime sono quelle che incidono maggiormente; per la depurazione vengono utilizzati degli additivi tra i quali: soda caustica, flocculante e polielettrolita. I fanghi di risulta del trattamento hanno un contenuto liquido pari al 50-70%[3]. Essi vengono prelevati, mediante autobotte, da una ditta terza autorizzata; in base alle generiche informazioni fornite da tale ditta sembra che i fanghi subiscano un trattamento di filtropressatura che separa la parte liquida da quella palabile. La prima viene riutilizzata nell’industria ceramica mentre la seconda viene utilizzata all’interno di impasti per la produzione di laterizi[4].

I dati utilizzati nel process V§ dep acque processo fritta pannello (mod) (e relativo al trattamento di filtropressatura) sono stati gentilmente forniti dalla ditta STE S.r.l. (VE).

I materials ed i processes utilizzati nel process sopra illustrato sono:

V§cloruro di alluminio

V§ fanghi impianto dep.acqua(rec secco) fritta (con il material argilla (per fornace Fiorano))


Emissioni in atmosfera

I fumi provenienti dai forni vengono raccolti da un sistema di captazione e vengono successivamente trattati (con calce) e filtrati mediante un filtro a maniche (sostituite con una periodicità di circa due anni). Sulle emissioni a valle del camino vengono effettuate analisi trimestrali da una ditta esterna per la determinazione delle concentrazioni di piombo, fluoro e materiale particellare: di queste tre tipologie di emissione nello studio è stata inserita solo quest’ultima (con riferimento ad una delle suddette analisi fornita dal colorificio), in quanto la fritta in questione non contiene né piombo né fluoro. Sono però state considerate anche le emissioni che si sviluppano in seguito alla fusione delle materie prime (come vapor d’acqua, anidride carbonica e ossidi di azoto) e che sono state calcolate stechiometricamente. Il process è V§ trattamento fumi rep.fritte f.pannello (mod).


Costi

Il process è V§ costi fritta vetro pannello.


Rottame di vetro in discarica

Il material è V§ rottame vetro in discarica


Il waste treatment relativo al riciclo tradizionale

Il waste treatment è riciclo tradizionale


Il trasporto Tred Carpi - Schott

Il process è Trasporto Tred-Schott


Il processo Schott

Il process è Processo Schott.


Il processo relativo ai risparmi di materie prime, energia ed emissioni di CO2

Il process è V§ guad.mat.en.CO2.


Materie prime impiegate presso Schott

Il material è V§ materie prime Schott

I materials relativi alle materie prime richiamate nel material precedente sono:

V§ quartzsand Switzerland (trasp-de)

V§ BaCO3 (trasp) (con il waste treatment è V§ discarica rifiuti speciali - fanghi dep.).

V§ SrCO3 (trasp)

V§ celestite

V§ K2CO3 (con il material KOH)

V§ cerio (trasp)

V§ zirconio (Schott)

V§ titanio (trasp-de)


Il processo di produzione dello smalto con utilizzo di vetro da schermo di CRT (produzione smalto secondario)

All’interno del colorificio considerato, gli smalti possono essere preparati in vari modi (la descrizione che segue è generale e non relativa al caso in cui si inserisca un 30% di vetro nella miscela piuttosto che un’eguale percentuale di fritta/e commerciale/i):

  1. manuale: in questo caso un operatore preleva, seguendo la distinta base dello smalto, il big bag relativo a ciascuna materia prima e ne introduce una certa quantità in una benna dove viene pesata per poi essere inserita nel big bag dello smalto; alla fine si ottiene appunto un big bag in cui sono presenti i vari componenti dello strato disposti a strati.
  2. Automatico: in questo caso i vari componenti dello smalto non sono disposti a strati ma mescolati; la preparazione coinvolge i seguenti locali di seguito descritti:
    • Magazzino materie prime sfuse: locale in cui sono presenti delle specie di scomparti in ciascuno dei quali si trova una materia prima, eccetto uno dove si trova una ruspa; vi è poi un display sul quale compaiono in successione i vari componenti (necessari per lo smalto): un operatore preleva il componente (con la ruspa se presente nel locale o con muletto se stoccato nel cortile esterno) e lo versa nel piatto di una bilancia (il peso viene visualizzato sul display). Tale piatto viene portato, mediante un sistema di sollevamento, all’ingresso di due mulini che si trovano in un locale adiacente (locale con mulini, setacciatori, atomizzatore, sistema di preparazione automatica).
    • Locale con mulini, atomizzatore, sistema di preparazione automatica: in esso si lavora per multipli di quantità lavorabili dal mulino (250 q) ed il percorso seguito dal materiale è il seguente:
      • tutti i componenti caricati nel locale adiacente vengono inviati ad uno dei due mulini in modo non automatico ma manuale;
      • all’interno del mulino al materiale viene aggiunta acqua ed il tutto diventa liquido;
      • lo smalto liquido così ottenuto viene setacciato;
      • dopo la setacciatura lo smalto viene inviato in uno di due grandi silos di stoccaggio (ciascuno con capienza doppia del volume uscente da ciascun mulino);
      • lo smalto liquido viene immesso in un atomizzatore: si tratta di un solido cilindro-conico (cilindro con base conica) al disotto del quale vi è una uno scambiatore di calore, tramite cui si insuffla aria calda, ed alla base del quale vi sono ugelli che immettono lo smalto liquido (vaporizzandolo); le goccioline di smalto, a contatto con l’aria calda, vetrificano;
      • lo smalto, sotto forma di particelle vetrificate, passa in un apparecchio che lo raffredda e, successivamente, viene trasportato, mediante un sistema di due nastri, ad un sistema di trasporto pneumatico che lo invia alla batteria di silos dell’impianto di preparazione automatica degli smalti (vi è un sistema di valvole che in automatico consentono di direzionare opportunamente il flusso);
  1. Sistema di preparazione automatica degli smalti: vi è una batteria di silos sospesi e disposti su file e vi è un gabbiotto (in prefabbricato) di controllo; quando viene caricata la ricetta per un determinato smalto, ogni componente in successione viene trasportato, mediante nastro trasportatore, ad una bilancia e quindi ad una benna, da cui finisce direttamente in un big bag. Quest’ultimo viene collocato su di un lato della stanza (i vari smalti sono sempre disposti su file, una per tipo) oppure viene portato nel locale della preparazione manuale degli smalti per l’aggiunta di qualche fritta. (poiché ciò che entra nei mulini così come ciò che è contenuto nei silos nel sistema di preparazione automatica degli smalti è comunque solo materia prima – le fritte vengono tenute solo al di fuori dello stabilimento e sono stoccate nel cortile).
  2. Vi è inoltre un locale in cui è presente un impianto che consente di ottenere uno smalto con una determinata granulometria; ciò che avviene è analogo a quanto si fa nella preparazione manuale od automatica dello smalto così come anche i prodotti sono analoghi ma cambia la granulometria (e quindi l’impiego dei prodotti stessi). Per quanto riguarda quest’ultima vi è un locale in cui sono collocati filtri che separano, mediante un sistema di vagliatura, le particelle a diversa granulometria presente nello smalto; in particolare vengono separate tre componenti: ciò che non passa il filtro viene rinviato all’impianto per l’ottenimento di una opportuna granulometria, ciò che passa il filtro è il prodotto “buono” mentre le polveri rientrano nel ciclo.

Per quanto riguarda la produzione dello smalto in esame (nella cui formulazione viene introdotto un 30% di vetro in sostituzione di una pari percentuale dell’insieme di due fritte commerciali, assimilate ad una sola rappresentativa) la si considera automatica (come al punto 2). Il process relativo è produzione smalto sec..


Miscela per lo smalto con vetro da schermo di CRT

Il material è V§ mp smalto con vetro

I materials riguardanti materie prime (indicative) utilizzate per lo smalto sono:

V§ allumina

argilla (per colorificio)

V§ magnesite

V§ zirconio

V§ zincite (ZnO)


Depurazione acque di processo della linea degli smalti

Da quanto emerso da colloqui con personale del colorificio l’impianto di depurazione asservito alla linea smalti non è lo stesso che tratta le acque utilizzate nel reparto fritte; tutta l’acqua depurata viene riciclata nel ciclo produttivo (in parte in macinazione ed in parte nei lavaggi degli impianti di reparto) ma non vi è una stima né delle quantità di acqua da depurare né di quella depurata (per tale motivo di è considerato un consumo di acqua per kg di smalto pari a quello considerato per una fritta e stimato da dati relativi ai reintegri). I quantitativi di fanghi prodotti sono più o meno gli stessi così come le tipologie di additivi impiegati (anche se, probabilmente, le quantità sono diverse ma non sono note con precisione poiché non si è ancora a regime).

Il processo relativo alla depurazione delle acque di processo per la produzione dello smalto (V§ dep acque processo smalto) è stato per i suddetti motivi costruito in modo analogo a quello riguardante la depurazione delle acque di processo impiegate nella produzione della fritta.


Il processo di produzione dello smalto senza utilizzo di vetro da schermo di CRT (produzione smalto primario)

Il process è produzione smalto prim.


Miscela per smalto senza vetro da schermo di CRT

La miscela per lo smalto, in cui viene inserito vetro da schermo di CRT, è stata assunta uguale a quella per lo smalto standard eccetto per il 30% di fritta sostituita dal vetro; i componenti che indicativamente costituiscono il restante 70% sono gli stessi già riportati per la miscela per lo smalto con vetro da schermo di CRT.


Analisi dei risultati

Si precisa che, nel software, il danno potenziale viene espresso con valori numerici positivi mentre il danno potenziale evitato (indicato anche col termine vantaggio) con valori numerici negativi; nel seguito i valori relativi ad entrambi i tipi di danno verranno riportati in valore assoluto.

Analisi del riciclo sperimentale

Tabella 2 Caratterizzazione per categorie di danno


Damage category
Unit
Total
V§ fine vita sxim. pannello
V§ operazioni Tred vetro pannello
V§ trasporto Tred-Colorveggia (costi)
V§ fritta per vetro pannello mp
V§ rottame vetro in discarica
Human Health
DALY
-2,71E-6
x
6,88E-8
2,13E-8
-2,77E-6
-2,75E-8
Ecosystem Quality
PDF*m2yr
-0,0495
x
0,0104
0,00118
-0,0495
-0,0115
Resources
MJ surplus
-0,686
x
0,101
0,0121
-0,78
-0,0192
Energia
MJ
-8,6
x
0,852
0,147
-9,36
-0,239
Figura 3 Valutazione per single score di V§ fine vita sxim. pannello
Figura 4 Valutazione per processo di V§ fine vita sxim. pannello

Dall’analisi dei risultati della valutazione si nota che:

  • il danno evitato vale 0.1 Pt ed è legato per il 106,6% al prodotto evitato;
  • il danno evitato è inoltre associato a Human Health per il 58.39%, a Resources per il 38,4% e ad Ecosystem Quality per il 3,211%.

Confronto tra riciclo sperimentale e tradizionale

Tabella 3 Caratterizzazione per categorie di danno


Damage category
Unit
V§ fine vita sxim. pannello
V§ fine vita trad. pannello
Human Health
DALY
-2,71E-6
-2,29E-7
Ecosystem Quality
PDF*m2yr
-0,0495
-0,00655
Resources
MJ surplus
-0,686
-0,867
Costi
euro
-0,365
-0,152
Energia
MJ
-8,6
-11,3
Figura 5 Valutazione per categorie di impatto

Come si può vedere dal grafico e come già illustrato anche in precedenza, il “riciclo sperimentale” presenta un vantaggio maggiore del “riciclo tradizionale” nelle categoria di danno Human Health ed Ecosystem Quality mentre accade il contrario nella categoria Resources; per quanto riguarda la categoria Human Health ciò è da attribuire ad una emissione evitata di dust legata alle materie prime necessarie per la produzione della fritta, che viene sostituita dal vetro; per quanto riguarda invece la categoria Resources uno dei motivi principali del divario è il consumo evitato, nel processo Schott, di coal ETH (richiamato dal material relativo alla soda, Soda ETH) e di coal (richiamato da Coke S) associato al risparmio di alcune materie prime (carbonato di bario e di stronzio, che necessitano, per la loro produzione e trattamento, “soda” e “coke”) sostituite dal rottame di vetro.

Figura 6 Valutazione per single score

I risultati mostrano che, scegliendo il riciclo sperimentale invece del riciclo tradizionale:

  • Il vantaggio, cioè il danno evitato e avente valore negativo, passa da -0.0539 Pt a -0.1 Pt aumentando del 85.5%.
  • In Human Health si passa da –0.00494 Pt a –0.0585 Pt.
  • In Ecosystem Quality il danno evitato passa -0.000426 Pt ad –0.00321 Pt.
  • In Resources si passa da –0.0485 Pt a –0.0384 Pt.

Analisi della produzione dello smalto primario

Tabella 4 Caratterizzazione per categorie di danno


Damage category
Unit
Total
V§ produzione smalto prim.
V§ mp smalto con fritta
Heat gas B250
Electricity MV use in I + imports T
V§ dep acque processo smalto
Human Health
DALY
1,52E-6
2,39E-9
1,41E-6
3,28E-8
6,67E-8
2,38E-9
Ecosystem Quality
PDF*m2yr
0,0369
0,00105
0,0316
0,000673
0,00355
5,93E-5
Resources
MJ surplus
0,826
0,0007
0,613
0,142
0,0673
0,00244
Energia
MJ
8,57
x
6,13
1,64
0,76
0,0284
Figura 7 Valutazione per processo
Figura 8 Valutazione per single score

Dall’analisi dei risultati della valutazione emerge che:

  • Il danno totale vale 0.0814 Pt dovuti principalmente a: miscela per lo smalto (82.16%), energia termica (10.73%) ed elettrica (6.685%) impiegate nella produzione dello smalto.
  • Inoltre il danno è così ripartito tra le categorie di danno: 56.83% in Resources, 40.22% in Human Health e in Ecosystem Quality.

Confronto tra le produzioni primaria e secondaria dello smalto

Tabella 5 Caratterizzazione per categorie di danno


Damage category
Unit
V§ produzione smalto prim.
V§ produzione smalto sec.
Human Health
DALY
1,52E-6
7,13E-7
Ecosystem Quality
PDF*m2yr
0,0369
0,0255
Resources
MJ surplus
0,826
0,626
Energia
MJ
8,57
6,06
Figura 9 Valutazione per single score

Dall’analisi dei risultati della valutazione si nota che passando dal primario al secondario:

  • il danno diminuisce da 0.0814 a 0.0521 Pt (riduzione del 35.99%) ed in particolare: nella categoria Human Health da 0.0327 a 0.0154 Pt (riduzione del 52.9%), nella categoria Ecosystem Quality da 0.0024 a 0.00166 Pt (riduzione del 30.83%) ed infine nella categoria Resources da 0.0462 a 0.035 Pt (riduzione del 24.24%).

Confronto delle produzione dello smalto primario e secondario con processi per l’ottenimento di altri materiali (da banca dati)

Tabella 6 Danno potenziale associato alla produzione di materiali, energia ed a consumi (da banca dati)

Damage category
Unit
Iron
HDPE B250
Glass (virgin)
Electricity LV use in I + imports T
Car (petrol) I
Total
Pt
0.276
0.394
0.0767
0.0632
0.018
Human Health
Pt
0.0169
0.0426
0.0188
0.0163
0.00414
Ecosystem Quality
Pt
0.00123
0.00457
0.0105
0.00269
0.00122
Resources
Pt
0.258
0.347
0.0474
0.0441
0.0127

I danni potenziali legati alla produzione di 1 kg di smalto con l’introduzione, nella formulazione, di un 30% di fritta in un caso e di vetro da schermo di CRT nell’altro sono rispettivamente pari a 0.0814 Pt e 0.0521 Pt.


Analisi della produzione della fritta simile al vetro da schermo di CRT

Tabella 7 Caratterizzazione per categorie di danno


Damage category
Unit
Total
V§ fritta per vetro pannello mp
V§ mp fritta vetro pannello
V§ consumi CH4-O2 fritta pannello
V§ dep acque processo fritta pannello (mod)
V§ trattamento fumi rep.fritte f.pannello (mod)
V§ costi fritta vetro pannello
Electricity Italy B250
V§ mp fritta vetro pannello
Human Health
DALY
2,77E-6
x
2,25E-6
2,36E-7
2,4E-9
2,6E-7
x
3,86E-8
-1,92E-8
Ecosystem Quality
PDF*m2yr
0,0495
0,00105
0,0195
0,0119
6E-5
0,0151
x
0,00207
-0,000166
Resources
MJ surplus
0,78
0,0007
0,163
0,576
0,00245
2,33E-5
x
0,0396
-0,00139
Energia
MJ
9,36
x
1,99
6,74
0,0286
0,00028
x
0,623
-0,0169
Figura 10 Valutazione per processo di contribuzione
Figura 11 Valutazione per single score

Dall’analisi dei risultati si vede che:

  • il danno totale vale 0.107Pt/kg dovuto: per il 55.32% (0.059 Pt) alle materie prime, per il 35.7% (0.0381 Pt) ai consumi di metano ed ossigeno, per il 6.182% (0.0066 Pt) alle emissioni gassose liberate durante la fusione ed al trattamento delle stesse e ad da altri contributi tra cui quello dell’energia elettrica (2.985% con 0.00318 Pt);
  • inoltre il danno è così ripartito: 56.04% in Human Health, 40.94% in Resources e 3.018% in Ecosystem Quality.

Conclusioni

Sono state effettuate varie analisi, tra cui le più importanti sono:

  • confronto tra produzione dello smalto senza utilizzo di vetro da schermo di CRT (smalto standard) e produzione dello stesso tipo di smalto ma nella cui formulazione si introduce un 30% di vetro da schermo di CRT in sostituzione di una o più fritte commerciali;
  • confronto tra due modalità di riciclo del vetro da schermo di CRT (recuperato da Tred Carpi S.r.l.): in ciclo chiuso, per la produzione di nuovo vetro dello stesso tipo (presso Schott) ed in ciclo aperto, nella miscela di uno smalto ceramico (presso Colorveggia Reire S.r.l.).

Per quanto riguarda i due tipi di riciclo, è importante ricordare che essi sono stati costruiti in termini di differenza tra i processi di produzione (del vetro nel caso di riciclo in ciclo chiuso e dello smalto nel caso di riciclo in ciclo aperto) con e senza utilizzo di vetro da schermo di CRT quale materia prima secondaria. Essi hanno in comune le operazioni necessarie per la preparazione del vetro ed il mancato smaltimento dello stesso in discarica mentre si differenziano nel trasporto (che nel riciclo in ciclo chiuso avviene lungo una distanza molto maggiore) e per il vantaggio che costituisce il cuore del riciclo stesso e che è dato, nel caso in ciclo chiuso, da un insieme di materie prime ed energia risparmiate ed emissioni evitate, mentre, nel caso in ciclo aperto, dalla produzione evitata della fritta che viene sostituita dal vetro nella formulazione dello smalto.

Il confronto tra le due tipologie di produzione dello smalto ha mostrato che l’introduzione di un 30% di vetro da schermo di CRT in sostituzione di una (o più) fritta commerciale consente una riduzione del danno ambientale potenziale del 36% (da 0,0814 Pt/kg a 0,0521 Pt/kg).

Per quanto riguarda il confronto tra riciclo in ciclo aperto e riciclo in ciclo chiuso occorre cautela nella discussione dei risultati in quanto si tratta di due processi che portano all’ottenimento di diverse tipologie di prodotti e pertanto sono nate opinioni diverse sulla loro confrontabilità.

I risultati mostrano che, rispetto al riciclo in ciclo chiuso, il riciclo in ciclo aperto consente un aumento del vantaggio da –0,0539 Pt/kg a –0,1 Pt/kg.


Bibliografia

I.Taddei e altri, “Analisi, secondo la metodologia LCA, del riciclo del vetro da schermo di CRT nella produzione di uno smalto ceramico”, Doc. ENEA PROT – P135 - 049, Bologna, 2003
  1. V.F. Monno et Al., “Valutazione ambientale ed economica del trattamento di fine vita di un computer”, Documento ENEA PROT-P135-004, 2002; F.Rombaldoni et Al., “Analisi del ciclo di vita del tubo catodico”, Documento ENEA PROT-P135-006, 2002.
  2. F.Rombaldoni et Al., “Analisi del ciclo di vita del tubo catodico”, Documento ENEA PROT-P135-006, 2002.
  3. Dato Colorveggia Reire S.r.l., 2004
  4. Dato fornito dalla ditta Fornace S. Lorenzo S.p.a. Laterizi, Fiorano Modenese – MO, 2004.