Prevenzione e trattamento dei rifiuti e produzione di idrogeno nella sessione di laurea magistrale di dicembre

Nel contesto delle attività di economia circolare e prevenzione dei rifiuti, il mio lavoro di tesi ha analizzato se e in che misura l’attività del centro del riuso “Panta Rei” di Vimercate possa effettivamente contribuire a fornire benefici ambientali. Tale valutazione è stata effettuata utilizzando la metodologia LCA, modellizzando la prima e la seconda vita dei beni in esame e distinguendo tra impatti ambientali evitati (prima vita) e impatti aggiuntivi (seconda vita). I risultati hanno mostrato che nel 2022 il centro ha generato benefici ambientali in solo 6 delle 16 categorie di impatto esaminate. La prestazione ambientale dell’attività di riuso, infatti, dipende da numerosi fattori, quali il tasso di sostituzione (indica se l’acquisto di un bene usato sostituisce realmente l’acquisto di un bene nuovo), il tasso di qualità (indica la vita media attesa del bene usato rispetto a quella del bene nuovo), l’indice di prestazione energetica (indica la prestazione energetica del bene usato rispetto a quella del bene nuovo), la distanza tra centro del riuso e abitazione del secondo utente e il tempo effettivo di utilizzo del bene. Una sostituzione del 100% tra beni nuovi e usati, ad esempio, porterebbe a benefici ambientali in tutte le categorie di impatto. Sono state così identificate tre azioni chiave per migliorare le prestazioni ambientali dei centri del riuso: aumentare la consapevolezza dei cittadini sugli impatti delle loro azioni, promuovere la mobilità sostenibile e ridurre le distanze tra centro e consumatori. Il lavoro sottolinea, in definitiva, l’importanza del ruolo del consumatore nel garantire benefici ambientali nelle attività di prevenzione dei rifiuti. Mary Jo Floriana Antonia Nichilo

Lo studio svolto nella mia tesi parte da un’indagine effettuata sul territorio calabrese, nella provincia di Catanzaro, ove risulta frequente il fenomeno dell’abbandono massiccio di rifiuti. L’obiettivo dello studio è stato analizzare l’impatto ambientale della gestione dei suddetti rifiuti tramite la metodologia LCA. A causa della loro qualità compromessa dall’azione degli agenti atmosferici, il riciclo di materiali viene escluso, ma ne viene considerato il recupero energetico. Sono stati individuati tre scenari: lo smaltimento in discarica, la gestione tramite termovalorizzatore e la gestione tramite gassificatore. I risultati hanno mostrato come la gestione tramite gassificatore ha un impatto irrilevante (a tratti negativo) sulle categorie di tossicità, mentre dal punto di vista delle emissioni atmosferiche è nettamente in svantaggio rispetto il termovalorizzatore. Perciò per la gestione immediata di tali rifiuti è consigliato il trattamento tramite termovalorizzatore. Tuttavia, la gestione tramite gassificatore lascia degli interessanti spunti di lavoro per la riduzione delle emissioni, al fine di renderlo comparabile e competitivo rispetto al termovalorizzatore in termini di impatto ambientale. Sara Mattei

In today’s world, there is an urgent need to shift towards sustainable fuel and energy options, and these alternatives to consider need to be environmentally friendly, throughout their life cycle. Hydrogen emerges as a promising option due to its lack of Carbon dioxide emissions, high-energy content, and favourable combustion kinetics. The Helmholtz Centre for Environmental Research (UFZ) in Leipzig, Germany, has developed a white hydrogen production technology utilizing cyanobacteria, that could contribute to global sustainable energy demands. This study conducts a comprehensive Life Cycle Assessment of this white hydrogen production technology, intending to elucidate its environmental consequences and potential as a sustainable energy solution. Results show that this technology is an energy-intensive process and relies significantly on electricity, and the impact on the environment is exacerbated by the German electricity mix to levels comparable to conventional grey hydrogen production technologies. Shifting to renewable energy sources, especially wind, reduces environmental impacts by 75%, but challenges persist. This study advocates a holistic approach, combining renewable energy sources and sustainable choices of BG-11 medium to substantially diminish environmental impacts. Despite challenges, hydrogen production by cyanobacteria remains a promising avenue for sustainable hydrogen production, aligning with the global pursuit of greener energy alternatives. Usamah Derwaish

Degradabilità degli imballaggi, impiego del fresato d’asfalto riciclato, sostenibilità dei biocombustibili e LCA della valorizzazione della biomassa algale, della gestione dell’organico, e di un centro del riuso nella sessione di laurea di ottobre

Martina Intilisano

Una volta diventati rifiuti, gli imballaggi compostabili sono gestiti in un sistema originariamente concepito solo per il rifiuto organico, con diverse criticità, prima tra tutte la loro effettiva degradazione. Sulla base della loro crescente diffusione, nel mio lavoro di tesi è stata valutata la degradabilità anaerobica di due imballaggi per il cibo d’asporto: uno realizzato in sola carta e l’altro realizzato in carta con un film in acido polilattico – PLA. Dalle prove di bio-metanazione (BMP) in mono-digestione, la vaschetta in sola carta ha dimostrato alta compatibilità con il rifiuto alimentare (degradabilità > 90%), mentre la vaschetta composta da carta e PLA ha avuto degradabilità del 18% inferiore. Su quest’ultima è stata testata la co-digestione con rifiuto alimentare in prove di BMP e alimentazione semi-continua, per simulare gli impianti alla scala reale, ottenendo degradabilità della miscela pari al 90%. Le prove in semi-continuo hanno però mostrato la presenza di residui non digeriti, costituiti principalmente da PLA, pari al 30% del peso di bioplastica alimentata.

Daniele Facchin

L’obiettivo del mio elaborato di tesi è analizzare come l’impiego del fresato riciclato possa generare un notevole valore aggiunto nella produzione di asfalto sia dal punto di vista ambientale che economico, rappresentando così una vera svolta sostenibile nel settore. In particolare, l’impiego del fresato riciclato nella produzione dei conglomerati bituminosi rappresenta un esempio virtuoso di economia circolare attraverso il quale si valorizza un materiale (il fresato), che fino a pochi anni fa veniva smaltita come rifiuto, per produrre un bene (l’asfalto). L’utilizzo del fresato riciclato genera un notevole valore aggiunto nella produzione di asfalto, sia dal punto di vista ambientale, sia da quello economico. Il riciclo a caldo del fresato mediante l’adozione della tecnologia “doppio forno” è risultato essere il metodo di riciclo ad oggi più efficiente. Questa tecnologia consente infatti di riutilizzare grandi percentuali di fresato mantenendo, al contempo, elevato il livello di qualità del prodotto finale. Il caso studio analizzato è stato l’insediamento produttivo della PMB S.p.A. all’interno del quale, oltre ad un impianto a caldo di comune utilizzo, è presente un innovativo impianto a doppio forno (TBA 4000 RPP) che consente di impiegare elevate percentuali di fresato d’asfalto nel processo di confezionamento dei conglomerati bituminosi. Le prestazioni dell’innovativo impianto analizzato sono state poste a confronto con le capacità di ricircolo del fresato d’asfalto degli impianti presenti in Lombardia presi in considerazione in uno studio di Life Cycle Assessment (LCA) realizzato nel 2017 per conto della Regione. Sono stati infine valutati i benefici ambientali ed economici ottenibili grazie alla innovativa tecnologia, determinando i risparmi di energia, bitume vergine e inerti naturali ottenuti dall’impianto con doppio forno presente presso la PMB S.p.A.

Michelle Eid

The transportation sector is one of the main contributors to climate change due to its heavy reliance on fossil fuels. Accordingly, the use of EVS, biofuels, and e-fuels are the most promising strategies for its decarbonization and improving its environmental performance. This study aims to compare the environmental impacts associated with using petrol to those observed from the utilisation of a fuel blend containing fossil LPG, bio-LPG and renewable DME (r-DME) for two types of passenger car segments. Two production pathways for r-DME were analysed, its production as a biofuel (bio-DME) and its production as an e-fuel (e-DME). A life cycle assessment (LCA) was performed to quantify the environmental performance of the different scenarios. Results indicated that all scenarios with the blend offer GHG emission savings and a reduced impact on climate change compared to petrol. Avoided petrol production also resulted in improved performance on use of fossil resources, freshwater ecotoxicity, ozone depletion and particulate matter emissions. The blend with e-DME showed a better performance than that with bio-DME and the scenarios with the B-segment car indicated higher savings than those with the C-segment car. As for the sensitivity analyses, the first indicated an increased impact on climate change when exhaust emissions factors were modified to those of the real-driving test (RDE). The second implied that replacing wind power with hydropower during e-DME production leads to a worse environmental performance on almost all impact categories. Finally, the third indicated that the results are not sensitive to the indirect effects of diverting UCOs for the production of bio-LPG.

Irene Crippa

Il mio lavoro analizza la fattibilità, l’efficacia e l’efficienza, dell’integrazione del processo di depurazione delle acque reflue e la coltivazione algale. L’accoppiamento di questi processi consente sia di sfruttare i meccanismi biologici naturalmente messi in atto dalle alghe per ridurre il carico di contaminati nell’acqua, prima che venga rilasciata nel corpo idrico, sia di ridurre i costi associati alla coltivazione algale. Gli obiettivi sono principalmente due: confrontare le prestazioni ambientali del sistema di depurazione con bacino algale e priva di bacino, e la comparazione di diverse possibilità di valorizzazione della biomassa algale, al fine di non concepirla più come scarto, bensì come risorsa. Tale analisi è stata svolta mediante la metodologia LCA. Per quanto concerne i diversi approcci con cui la biomassa può essere recuperata, sono stati considerati quattro destini: l’uso diretto in agricoltura, il recupero energetico a seguito di una combustione, l’uso in cementificio come combustibile per alimentare il ciclo produttivo e, infine, la produzione di biostimolanti. Ciascun approccio è stato studiato e valutato costruendo quattro specifici scenari di sistema. È stato interessante approfondire il settore relativo ai biostimolanti: cosa sono, come vengono prodotti e i benefici che sono in grado di apportare, quando applicati in agricoltura. Nonostante lo scenario inerente a tali prodotti non si configuri come il più favorevole dal punto di vista ambientale (uso in cementificio), ma nemmeno il meno conveniente (combustione e recupero di energia), i risultati mostrano quanto la modellizzazione, e quindi la valutazione dell’importanza da un punto di vista della sostenibilità e dell’economia circolare, di tale settore sia raffinabile.

Farima Forouzandeh

This study investigates the integration of anaerobic digestion and composting as a sustainable waste management solution in Isfahan, Iran. Through a Life Cycle Assessment (LCA) method, the study evaluates two scenarios: current composting process and a future approach involving anaerobic digestion followed by post-composting. By implementing the integrated method, the climate change impact can be reduced by 88%, as well as reduction in fossil resources consumption. Additionally, this method not only addresses the global waste management issue but also generates biogas for energy and nutrient-rich compost for soil enrichment. The research highlights the environmental benefits of this approach, providing valuable insights for Isfahan’s transition towards a greener and more sustainable waste management system.

Chiara Ebli

Lo scopo della mia tesi è quello di proporre una metodologia per lo sviluppo di un’analisi LCA sui centri di riuso per valutarne i potenziali benefici ambientali.
In queste strutture vengono raccolti articoli usati di svariate tipologie (capi d’abbigliamento, mobili, libri, giochi per bambini, stoviglie,…) ancora in buone condizioni che altrimenti finirebbero in piattaforma ecologica come rifiuti.
Essi vengono poi rivenduti ad un prezzo generalmente basso e sicuramente inferiore al normale prezzo d’acquisto del prodotto nuovo. I centri di riuso rientrano quindi tra le attività che incentivano la prevenzione della produzione dei rifiuti e si trovano in cima alla gerarchia dei rifiuti definita dalla Direttiva 2008/98/CE. Nell’elaborato è stato considerato come caso studio il centro di riuso Panta Rei locato a Vimercate.
Sono state svolte indagini dirette nella struttura con lo scopo di identificare la motivazione che porta gli utenti a recarvici e le modalità di utilizzo degli articoli acquistati. A titolo esemplificativo è stata quindi svolta un’analisi LCA di una categoria di prodotti utilizzando il software SimaPro e la metodologia proposta.

Recupero del fosforo nella sessione di laurea di luglio

Over the last few decades, there has been a growing understanding of the finite nature of phosphorus supplies and the significance of phosphorus recovery. Municipal wastewater sludge is a phosphorus source worth investigating since modern technology may transfer over 90% of phosphorus from the wastewater to the sludge fraction. Sewage sludge incineration is one of the most prevalent sludge management techniques, with benefits including volume reduction, eradication of pathogenic microbes and hazardous organic compounds, energy recovery, and production of valuable byproducts. On average, sewage sludge ash (SSA) has been reported to contain 11.6% P2O5 (a form and content comparable to P-rock ores). This thesis aims to examine and review existing technologies for recovering phosphorus from SSA, then provide an estimate of each method’s material and energy flows based on data available in the literature and provided by technology demonstrators. Furthermore, the different approaches regarding the Life Cycle Assessment (LCA) of the mentioned technologies and their environmental impacts in current literature are investigated.

Alireza Abdolrezayi

Digestione anaerobica, raccolta e recupero dei rifiuti, LCA e sostenibilità nella sessione di laurea di maggio

Una sessione intensa, quella delle lauree magistrali di maggio 2023!

Lo scopo del mio elaborato è quello di testare e proporre una tecnica che sia in grado di integrare la sfera economica e quella ambientale di un qualsiasi sistema produttivo.
Si è scelto di approfondire tre tipologie diverse di metodi d’integrazione, con il fine di evidenziarne i punti di forza e i limiti principali. Gli strumenti differiscono sia per lo scopo con cui viene condotta la valutazione che per la tipologia dei risultati ottenuti. Si conclude che non è possibile stabilire a priori quale sia la tecnica migliore, poiché la scelta del metodo più adatto è funzione del tipo di problema da risolvere.
Il caso studio proposto nell’elaborato prevede la valutazione della sostenibilità legata alla demolizione selettiva di sette manufatti differenti. L’unica tra le metodologie analizzate in grado di valutare le prestazioni complessive di un sistema è quella dei Metodi Decisionali Multi-Attributo (MDMA). Si è scelto di utilizzare una tecnica in particolare, ovvero quella del Fuzzy Analytical Hierarchy Process & Technique for Order of Preference by Similarity to Ideal Solution (FAHP&TOPSIS). Questa permette sia di includere nell’analisi le preferenze dei decisori coinvolti che di ridurre l’incertezza generata dall’uso di un linguaggio spesso impreciso tramite l’applicazione della teoria degli insiemi fuzzy. Inoltre, è in grado di riassumere le informazioni relative alla dimensione economica e a quella ambientale di un sistema in un unico punteggio.
Paula Barbato

Con gli ultimi progressi nel campo dell’intelligenza artificiale, ci sono nuove opportunità di fare la differenza tramite l’adozione di tecnologie innovative per separare i rifiuti riciclabili all’inizio della catena del valore del rifiuto permettendo di aumentare la qualità della raccolta differenziata. Il cestino WiSort, un prototipo automatico in grado di separare il rifiuto in quattro diverse frazioni (carta, plastica, vetro/alluminio e indifferenziato) è stato installato in un’area pubblica dell’aeroporto di Milano Malpensa con l’obiettivo di studiare l’introduzione di un dispositivo di questo tipo in un contesto dove la raccolta differenziata è più impegnativa per le persone. Nel mio progetto di tesi, oltre ad una sperimentazione sul campo per raccogliere feedback da parte dei passeggeri che hanno usato questo cestino ed analizzare la composizione del rifiuto urbano generato nelle aree pubbliche, è stata svolta un’analisi economica ed ambientale (tramite metodologia LCA) di questo sistema alternativo per la separazione del rifiuto. I risultati mostrano benefici sia economici che ambientali rispetto alla situazione attuale, dove il rifiuto urbano prodotto nelle aree pubbliche viene principalmente inviato a recupero energetico, quando il cestino WiSort viene utilizzato a patto che quest’ultimo abbia un elevato livello di accuratezza di classificazione (superiore all’80%) grazie alla maggiore quantità di materiale effettivamente avviato a recupero o riciclo.
Alessandro Manea

La tesi consiste in un caso di studio di un impianto di digestione anaerobica (DA) di Frazione Organica dei Rifiuti Solidi Urbani (FORSU), situato in Puglia, in cui il digestato viene miscelato con rifiuto verde e mandato a post-compostaggio. L’impianto, progettato per operare “a secco”, ovvero con un contenuto di solidi nel digestore di 17%-25%, ha registrato un comportamento semi umido (9%-15% di solidi), con pesante impatto economico sul processo di miscelamento e post-compostaggio. Questo lavoro ne ricerca cause, conseguenze e possibili soluzioni, proponendo configurazioni impiantistiche alternative del trattamento del digestato. I risultati mostrano che il digestore non è dimensionato per lavorare a secco con la qualità del rifiuto organico ricevuto, e che una temporanea sottoalimentazione in fase di avviamento ha favorito una eccessiva liquefazione del substrato. La configurazione con disidratazione del digestato e pastorizzazione del suo separato liquido determina il costo più basso. Per migliorare la profittabilità dell’impianto è fondamentale implementare il ricircolo e minimizzare lo smaltimento di materiale di scarto.
Gianluca Roccasalvo

La scoria primaria da forno elettrico ad arco (EAF) è il principale sottoprodotto derivante dalla produzione di acciaio nelle acciaierie elettriche. Questo materiale può essere potenzialmente sfruttato in diversi campi grazie alle sue proprietà fisiche e meccaniche, che sono paragonabili e, in alcuni casi, addirittura migliori di quelle di materiali naturali come ghiaia e sabbia.
Tuttavia, l’impiego delle scorie EAF è limitato dal potenziale rilascio di composti pericolosi nell’ambiente; infatti, il problema principale è dovuto alla lisciviazione di metalli pesanti.
Nel mio lavoro di tesi, condotto durante il tirocinio presso Lucchini RS, la procedura studiata consisteva nell’immersione completa di scorie EAF raffreddate ad aria in una vasca d’acqua che lavorava con diversi rapporti liquido/solido e tempi di permanenza. Lo scopo di questo studio è stato quello di fornire all’acciaieria un trattamento ottimizzato delle scorie a umido, consentendo il recupero del materiale come sottoprodotto.
I risultati mostrano che l’aumento alternato del rapporto liquido-solido o del tempo di residenza migliora il comportamento a lisciviazione del materiale trattato. Infine uno studio LCA preliminare ha dimostrato il beneficio ambientale legato alla sostituzione della scoria al posto dell’aggregato naturale, nell’ambito della fabbricazione di calcestruzzo.
Luca Testini

Nowadays, most of us understand the importance of the environment and its link to the economy and industry. The construction industry as one of the biggest industries in each country has a big
impact on SD. Improvement of this industry is because of population growth, and migration from the country to the town which plays a significant role in the economic growth of the state’s GDP (Gross Domestic Product). This industry provides urgent socio-economic infrastructure such as roads, hospitals, schools, and other basic which directly affect the quality of citizen’s life.
On the other hand, it has major effects on environmental degradation and is one of
the biggest industries in using natural resources. Rising greenhouse gases emission, global warming, ozone layer depletion, and decreasing biodiversity are the most important consequences of the unbalanced use of natural resources. Consequently, use of the materials with lower embodied energy instead of fossil-based materials has a significant role in reducing the environmental impacts of building projects. One of the optimal solutions to minimize the environmental impacts concerning the LCA methodology which is the best way to assess the building in its whole life cycle is expanding the bio-based industry with the goal of a low-carbon industry with circular material flows. Among different types of construction materials, insulation is one of the most effective ones to help improve the building’s energy behavior and indoor environmental quality. Cellulosic Fiber insulations as one of the natural-based
insulations have a significant role in waste reduction and decreasing our demand for
natural resources that are strongly involved in global climate change.
Shadi Hamidkhani

Analisi sperimentale sulla degradazione in condizioni aerobiche e anaerobiche di vaschette a base carta per il cibo d’asporto

Negli ultimi anni e successivamente alla recente crisi pandemica, gli imballaggi legati al cibo d’asporto hanno registrato una forte crescita, anche in sostituzione a quelli realizzati in plastica tradizionale. Sul mercato sono presenti prodotti realizzati in sola carta, in carta sottoposta a trattamenti barriera o accoppiati in carta e bioplastica. Essi sono destinati ad essere separati insieme alla carta, o, se contenenti ancora residui di cibo possono essere conferiti insieme al rifiuto organico. Nel mio lavoro di tesi è stata valutata l’effettiva compatibilità di quattro vaschette a base carta, utilizzate per il cibo d’asporto, con i processi biologici a cui è sottoposto il rifiuto organico. Sono state svolte prove di compostaggio per analizzare il livello di disintegrazione in condizioni aerobiche e prove di biometanazione (BMP – Biochemical Methane Potential) per valutare la degradazione anaerobica in condizioni termofile. Nelle prove di compostaggio, svolte in condizioni il più possibile simili a quelle presenti negli impianti di trattamento industriale, i quattro imballaggi hanno mostrato comportamenti differenti. Le due vaschette realizzate esclusivamente in carta sono risultate disintegrate e indistinguibili dal compost già dopo quattro settimane, la vaschetta con film in bioplastica e quella sottoposta a trattamento barriera hanno invece raggiunto un buon livello di disintegrazione rispettivamente solo dopo otto e dodici settimane. Nelle prove di BMP per la vaschetta in sola carta è stata osservata una degradabilità (>90%) superiore a quella ottenuta per la vaschetta con film in bioplastica (72%). Questi risultati, in accordo con la letteratura, mostrano un’alta compatibilità della carta con i processi biologici, tuttavia la presenza di bioplastica o trattamenti barriera è potenzialmente più critica in tali processi.

Floriana Fava

I neolaureati Magistrali di Ottobre

Sofia De Giorgi

La gestione dei rifiuti sanitari rappresenta ancora oggi una grande sfida per molti Paesi poveri di risorse. Infatti, le condizioni socio-economiche del contesto di origine influenzano fortemente la generazione e le modalità di gestione dei rifiuti sanitari, evidenziando le differenze tra i Paesi ad alto reddito e quelli a medio e basso reddito. Con l’arrivo della pandemia da COVID-19, alla fine del 2019, la generazione dei rifiuti sanitari ha subito delle variazioni: sono aumentate le quantità, soprattutto relative ai rifiuti infettivi, come i dispositivi di protezione individuale, e il luogo di origine non è più limitato solo alle strutture sanitarie, ma comprende anche le abitazioni dei soggetti positivi al virus posti in isolamento, i cui rifiuti urbani sono considerati infettivi e gestiti come tali. Questo fenomeno ha determinato delle variazioni anche nelle pratiche di trattamento e gestione e, di conseguenza, ha acuito le condizioni critiche dei contesti già vulnerabili.
Nel mio lavoro di tesi si presentano delle proposte di intervento nel quartiere informale Chamanculo della capitale del Mozambico Maputo, per quanto riguarda la gestione dei rifiuti infettivi, derivanti dalla pandemia da COVID-19. Considerando i flussi di rifiuti sanitari generati a livello comunitario, è stato progettato un sistema di gestione, che comprende le fasi di raccolta e conferimento, di stoccaggio, di trattamento di disinfezione e di smaltimento finale. Si valutano, inoltre, delle alternative, qualora i vincoli economici, tecnologici e gestionali del contesto siano particolarmente restrittivi. Infine, si presentano anche delle proposte applicabili a livello comunitario per la riduzione della generazione di rifiuti sanitari, sostituendo le mascherine monouso con quelle riutilizzabili tessute in stoffa.

Sreepriya Kochumadom Venugopal

Humankind is the primary cause of the alteration of the ecosystem and has forced the degradation of the environment. However, their impacts are not being given a needed focus in life cycle assessment (LCA) studies. Therefore, we require a framework to assess the environmental impacts of humans particularly human labour in the workplace. The thesis evaluated the environmental impacts associated with the workforce in a labour-intensive industry such as construction and demolition industry. The study focussed on two applications (systems) of selective demolition technique practiced on concrete/masonry and metal buildings. Seven selective demolition case studies in Lombardy region were selected. A new methodological framework was developed to assess the impacts of workforce based on their consumption pattern. The consumption data of the workforce is calculated from the contributions that the workers make across the various fields of the industry they work. In the case of the demolition work, the consumption data can be obtained from the five fields such as energy input, transportation, toilet usage, shelter and personal safety devices. The results indicate that the workers’ commute between home and the demolition site (transportation) and food consumption (energy input) are the major contributors to all the environmental impact categories evaluated in the study for both systems. Furthermore, significant impact is caused from the workforce when compared with other impact causing factors of the demolition work such as diesel consumption, water consumption and electricity consumption that happen during the demolition work. Therefore, it is highly recommended to include workforce in the LCA studies that involve labour-intensive systems.

Ruhul Hassan

Material Flow Cost Accounting (MFCA) is an Environmental Management Accounting (EMA) tool that analyses and quantifies the flow of stocks and materials through a production process. The primary objective of the MFCA methodology is to identify and quantify the losses in the production system by assigning equal weightage to both the products and the losses. The methodology has been standardized and published in the ISO family of standards as ISO 14051: 2011.
Until now, MFCA has mostly been applied to products from the manufacturing industry. The current study aimed at evaluating the economic performance of an upcoming technology in the field of waste management service in the mining industry using the MFCA methodology. The case study was under an EU H2020 project titled “FineFuture” (FF) involving a Greek mining company, Grecian Magnesite S.A. based in Thessaloniki. The objective was to assess the economic sustainability of the FineFuture floatation technologies in valorizing the fine deposits from the current beneficiation processes. The system boundary was divided into two scenarios – the current scenario, where the fine deposits are stockpiled due to unavailability of any relevant technologies and the future scenario where the same deposits are utilized in accordance with the FF action plan.
The “Plan-Do-Check-Act” methodology of ISO 14051 was adopted for the calculations. The total MFCA cost was calculated to be 33.28 €, with approximately 24% of it being converted to the final product and rest lost as waste. The highest contribution to this total MFCA cost came from the purchase of pet coke for calcination. Sensitivity analyses revealed an important methodological gap in the ISO formulation, related to internal recycling of waste. The study however concluded that MFCA can be satisfactorily used for emerging technologies. The study also suffers from certain limitations, the most important of which being that the project is still at the pilot phase, most of the data considered for the analysis are just estimates and not representative of the actual scenario at the industrial scale. Therefore, the study may be regarded as an exploratory one and the highlighted issues can be used as an agenda for future research in MFCA studies.

Quanto costano gli impatti ambientali?

Al fine di preservare un equilibrio sostenibile degli ecosistemi e del pianeta Terra in generale, gli impatti ambientali causati dalle attività umane devono poter essere identificati, quantificati e inclusi nelle pianificazioni e nei processi decisionali. La monetizzazione è una pratica che consente di internalizzare tali impatti e di esprimerli in valuta, cosicché indicatori di diversa natura siano direttamente comparabili, più facilmente comprensibili anche ai non esperti e includibili nei bilanci economici.

Nel lavoro di tesi sono stati esaminati diversi articoli scientifici relativi agli approcci e ai metodi di monetizzazione degli impatti ambientali, al fine di elaborare una classificazione esaustiva degli stessi. Sono stati poi analizzati alcuni fra i principali modelli di monetizzazione, ovvero degli insiemi operativi di fattori di ponderazione monetaria, determinati con diversi approcci e metodi. Ne sono state considerate le caratteristiche principali, soprattutto quelle relative al campo di applicazione degli stessi.

Infine, si è considerato un caso di studio relativo ai rifiuti da costruzione e demolizione e in particolare alla procedura della demolizione selettiva degli edifici. Nello specifico, sono stati applicati quattro diversi insiemi di fattori di ponderazione agli indicatori di impatto determinati con un’analisi LCA, effettuata con i dati riguardanti alcuni impianti operanti la demolizione selettiva. Dal confronto dei risultati monetizzati con i quattro modelli selezionati è emersa l’importanza della compatibilità delle categorie di impatto e delle relative unità di misura fra il modello di caratterizzazione e il modello di monetizzazione, nonché lo scopo e l’ambito del modello monetizzazione. Queste sono le caratteristiche principali di cui tener conto nella scelta del modello di monetizzazione, nonché quelle rilevanti per gli sviluppi futuri di nuovi insiemi di fattori di ponderazione.

Stefano Lasperini

Eolico offshore, trattamento fumi e discariche nella sessione di aprile 2022

È ormai chiaro che lo sviluppo delle fonti di energia rinnovabile sia fondamentale per ridurre le emissioni di gas serra che stanno causando il cambiamento climatico e raggiungere gli obiettivi di decarbonizzazione. L’energia eolica mostra grandi potenzialità di sviluppo, investendo, in particolare, nelle installazioni in mare così da poter sfruttare condizioni di ventosità migliori e allo stesso tempo ridurre l’impatto paesaggistico e la competizione con altri usi del suolo.
Lo scopo del mio lavoro di tesi è stato condurre l’analisi del ciclo di vita di un impianto eolico offshore il cui progetto è attualmente sottoposto alla procedura di valutazione di impatto ambientale. Il parco eolico dovrebbe sorgere a 60 chilometri al largo della costa occidentale della Sicilia e grazie all’impiego di strutture galleggianti, ormeggiate al fondale, su cui installare gli aerogeneratori potrebbe essere localizzato in un’area dove la profondità del fondale raggiunge i 900 metri.
I risultati mostrano che, per le categorie d’impatto analizzate, la fase di approvvigionamento delle materie prime per la piattaforma galleggiante e per la struttura della turbina forniscono i contributi maggiori. Ciononostante, i risultati dei cosiddetti indici di payback, rispetto ai 30 anni di vita utile delle turbine, fanno concludere che gli investimenti in termini di emissioni ed energia vengono ampiamente ripagati. Anche l’intensità carbonica stimata, pari a 31 g CO2eq/kWh, rientra nei range riscontrati in letteratura ed è confrontabile con i risultati di altre fonti rinnovabili come il solare.
Gaia Brussa

Negli ultimi anni alcuni termovalorizzatori italiani hanno registrato un incremento della concentrazione di gas acidi (HCl, SO2 e HF) nei fumi di combustione e questo ha determinato un conseguente aumento della richiesta delle prestazioni di abbattimento. In diversi casi, queste nuove necessità sono state soddisfatte con l’aggiornamento delle tecnologie impiantistiche e con l’adozione di reagenti chimici sempre più evoluti e performanti. Nel lavoro di tesi sono state esaminate le prestazioni conseguite con l’utilizzo di idrossido di calcio ad elevata superficie specifica (Sorbacal® SP) in co-iniezione con bicarbonato di sodio nello stadio di abbattimento a secco del termovalorizzatore di Trezzo sull’Adda. I risultati ottenuti hanno evidenziato che le efficienze di abbattimento degli inquinanti acidi in presenza di Sorbacal® SP sono sempre superiori rispetto a quelle garantite con il solo bicarbonato di sodio. In particolare, sono state conseguite rese di abbattimento dell’ordine del 96-98% per l’acido cloridrico (HCl), del 65-80% per l’anidride solforosa (SO2) e del 98-99% per l’acido fluoridrico (HF). L’introduzione del nuovo sorbente ha permesso di ridurre anche il dosaggio di bicarbonato di sodio del 22-44% rispetto al normale esercizio. Per quanto riguarda la produzione delle ceneri leggere è stato osservato un leggero aumento in presenza di Sorbacal® SP, con una variazione dell’ordine del 2-7%.
Fabrizio Columbro

Nonostante il ricorso alla discarica controllata sia stato progressivamente ridotto, numerose sono le discariche in gestione post-operativa presenti nel contesto italiano ed europeo, spesso associabili ad importanti oneri sui soggetti che ne hanno a carico la gestione. Il lavoro di tesi ha analizzato una discarica, situata nel Nord Italia, appartenente alla suddetta categoria, definendo possibili strategie per la riduzione di tali oneri: in particolare, viene evidenziato il contributo determinante dell’upgrade del sito a campo fotovoltaico, con evidenti vantaggi e benefici, sia di tipo economico che ambientale. Sono state, inoltre, ricercate le aree e le componenti impiantistiche critiche che concorrono alla produzione di percolato ed è stato calcolato il potenziale impatto che un eventuale impianto fotovoltaico avrebbe sul fenomeno. Queste analisi sono state condotte mediante l’utilizzo di una metodologia basata su elaborazioni GIS e modellistiche, che ha permesso di offrire un quadro più completo dell’impianto, stimando parametri non monitorati e ricostruendo la storia dello stesso.
Riccardo Baecker

Impianti TMB, discariche e diossine nell’ultima sessione di laurea

L’incenerimento dei rifiuti è una delle attività generatrici di emissioni di diossine, furani ed altri POPs (Persistent Organic Pollutants). Le attuali BAT (Best Available Techniques) prevedono il monitoraggio dei microinquinanti organici sia in modalità discontinua che in modalità continua; quest’ultima avviene mediante campionamenti in continuo di lungo periodo (15 giorni in media) estesi su tutto il periodo annuale, mentre nella modalità discontinua si eseguono delle acquisizioni periodiche (6-8 ore) con frequenza trimestrale.
Lo studio effettuato prevedeva la valutazione delle acquisizioni del sistema di monitoraggio in continuo delle emissioni atmosferiche di diossine e furani installato presso un impianto di termovalorizzazione alimentato con CSS (Combustibile Solido Secondario) prodotto dal rifiuto urbano.

Le principali indicazioni generali ricavabili dall’analisi ed elaborazione dei rilevamenti mostrano che tanto il sistema di prelievo in continuo che quello convenzionale in discontinuo fanno emergere concentrazioni a camino di PCDD/F estremamente modeste, sempre ampiamente inferiori ai limiti emissivi attualmente imposti e che si collocano intorno al limite inferiore dell’intervallo indicato nelle ultime BAT di settore.

Mariangela Perricone

Il lavoro di tesi nasce in seguito alla comunicazione da parte della Commissione Europea del 14 ottobre 2020 della strategia da adottare all’interno dei territori dell’Unione Europea per la riduzione delle emissioni di metano (“EU Methane Strategy”). Il metano è infatti un potente gas ad effetto serra, secondo solo all’anidride carbonica, a causa sia degli elevati quantitativi rilasciati sia del suo significativo potenziale di riscaldamento globale. Grazie alla breve persistenza in atmosfera del metano, la mitigazione delle sue emissioni risulta essere particolarmente importante per la riduzione del riscaldamento globale già nel breve periodo.
L’elaborato affronta quindi la tematica delle emissioni di metano dal settore dei rifiuti in Europa, in particolare il focus è stato posto sulle discariche poiché rappresentano la maggior fonte emissiva del settore rifiuti. Vengono quindi esaminate le metodologie di rendicontazione degli inventari nazionali delle emissioni dei gas ad effetto serra, proposte dall’IPCC nell’ambito della Convenzione quadro delle Nazioni Unite sui cambiamenti climatici (UNFCCC). Viene descritto in particolare il modello di stima delle emissioni di metano da discarica, il quale è basato su una cinetica di degradazione del primo ordine. Questo modello deve essere implementato attraverso l’utilizzo di parametri e di dati di attività di ciascuno Stato Membro dell’Unione Europea: vengono quindi analizzati e confrontati i dati implementati e le emissioni stimate dagli Stati Membri maggiori emettitori, ovvero Italia, Spagna, Francia, Germania e Regno Unito (appartenente all’UE fino al 2020). Infine, il modello dell’Italia viene replicato in modo tale da poter stimare l’andamento futuro delle emissioni di metano da discarica secondo diversi scenari ipotetici, basati sia sul raggiungimento degli obiettivi posti a livello europeo sia sul miglioramento dei sistemi di captazione del metano installati in discarica.

Giovanni Alloisio

Il corretto trattamento dei rifiuti è di fondamentale importanza sia per ridurre l’utilizzo delle discariche sia per evitare la produzione di materiale che non può essere riutilizzato, generando un consumo, spesso, non giustificato di materie prime.
Il ciclo integrato dei rifiuti prevede l’impiego della raccolta differenziata con fini diversi in base al materiale trattato; i Rifiuti Urbani Residui (RUR), ad esempio, possono essere avviati al Trattamento Meccanico Biologico (TMB), dove il rifiuto in ingresso viene trasformato in materiale che possa essere gestito in maniera alternativa.
Lo scopo del lavoro di tesi, svolto in un impianto TMB nella provincia di Napoli, è stato quello di studiare la frazione organica proveniente dal trattamento meccanico e sottoporla ad un processo biologico, denominato biostabilizzazione, in modo da verificare la possibilità di recupero di questo materiale. La biostabilizzazione è un processo degradativo aerobico il cui obiettivo è quello di ottenere un prodotto stabilizzato con caratteristiche quali igienizzazione e stabilizzazione, tale da poter essere utilizzato per recuperi ambientali, quali ad esempio copertura giornaliera o finale delle discariche.
Per assicurare un processo efficiente sono state eseguite diverse misure durante la sperimentazione, quali temperatura, ossigenazione, umidità, indice respirometrico dinamico (IRD) e analisi merceologica del substrato sottoposto a degradazione.

Giusy Russo

Kenya, Sud Sudan, Repubblica Democratica del Congo, Gabon e Polonia: LCA e water footprint

Gli oli lubrificanti usati sono rifiuti pericolosi che possono causare seri problemi all’ambiente e salute pubblica se non gestiti adeguatamente. I Paesi sottosviluppati sono i più vulnerabili alle conseguenze ambientali di gestione inefficiente di tali rifiuti persistenti. Un buon punto di partenza per comprendere i sistemi di gestione dell’olio usato in tali Paesi è attraverso le ONG umanitarie che operano là. In collaborazione con il comitato internazionale della croce rossa (CICR), questo caso di studio sulla gestione degli oli usati in Kenya, Sud Sudan e Repubblica Democratica del Congo è stato condotto per comprendere i potenziali impatti ambientali degli attuali sistemi di gestione degli oli usati nel contesto umanitario del CICR e per esplorare le possibili azioni per ridurre questi impatti. La valutazione viene effettuata con la metodologia Life Cycle Assessment (LCA) seguendo il metodo di valutazione dell’impatto ReCiPe 2016. Due modelli LCA sono stati costruiti. Il primo rappresenta il Sud Sudan e la RDC. Inizia con la fase di stoccaggio e movimentazione, seguita dal trasporto ai cantieri. Nei cantieri, l’olio usato è applicato su legname per prevenire gli attacchi di termiti. Il secondo modello rappresenta il Kenya. Inizia con le fasi di stoccaggio e movimentazione, quindi l’olio esausto viene trasportato in una raffineria a Nairobi per recuperare l’olio base. I principali impatti del primo modello erano associati alla fase di trattamento antitermite che aveva impatti diretti sulle categorie di impatto della tossicità. Il secondo modello ha mostrato una completa dominanza della raffineria in tutte le categorie di impatto. Il principale contributo all’impatto aggiunto della raffineria è la produzione di argilla sbiancante attivata, che viene utilizzata nella fase di finitura della ri-raffinazione dell’olio usato. Confrontando i due sistemi a livello midpoint, è stato riscontrato che il sistema del Sud Sudan e della RDC ha  prestazioni  migliori  in  11 categorie di impatto su 18. A livello endpoint, il Kenya ha mostrato prestazioni complessive migliori. Il limite principale di questo studio è la carenza di dati in alcuni punti, che ha implicato molte ipotesi e di conseguenza molte incertezze. Tuttavia, questo è prevedibile dato che si tratta del primo studio di questo tipo nel contesto dell’Africa orientale. Questa limitazione dovrebbe essere affrontata in un futuro lavoro acquisendo più dati  rappresentativi  del  sistema  per  migliorare  i  modelli  e  la  robustezza  dei  risultati,  in particolare negli hotspots ambientali rilevati in questo studio, come la raffineria e la produzione di argilla sbiancante attivata.
Hazem Eltohamy

The main objective of my study was to conduct a review of selected computational water footprint (WF) methods by indicating their strengths and drawbacks, to provide some recommendations for application-dependent use of methods in LCA-based WF studies.Adopting the inside-out perspective, a total of 15 pre-selected WF methods were reviewed under three main groups i.e., 9 water depletion methods, 3 future efforts methods and 3 thermodynamic accounting methods, based on the underlying impact mechanisms and the water use issues addressed. The reviewed WF methods were thereafter summarized in a tabular format by considering their fundamental elements. Following an explicitly stated criteria, five (5) midpoint methods that only assess the impact category of water scarcity, and that are already available to be used in LCA software (SimaPro) were selected for case study application. The beneficiation process of Manganese ores available in the ecoinvent module was selected as a case study to better understand the environmental impacts of water use. Due to the strong dependence of WF from water consumption patterns and climate at local level, the spatial resolution of the 5 midpoint WF methods was tested by assuming two different locations, one in Africa (Gabon) and one in Europe (Poland). Sensitivity analyses were performed using 3 different calculation set ups to evaluate the reliability of results. All the 5 WF impact assessment methods showed that WF was higher in Poland than Gabon, and both country-specific WF results were lower than the global reference set up. The results from the WF analysis of the case study were then used to make conclusions and recommendations for future developments and research.
Emmanuel Nyero