Problemi di sviluppo sostenibile
Dott. Alberto Borghi, INFMNel corso degli ultimi decenni i problemi legati all’inquinamento, al deterioramento delle risorse naturali e alla salute dei lavoratori hanno acquistato un’importanza sempre crescente.
Tutto questo ha prodotto un’intensificazione delle iniziative di politica ambientale e socio-sanitaria, sia a livello nazionale che internazionale al fine di perseguire il cosiddetto sviluppo sostenibile, ossia uno sviluppo tecnologico e produttivo in grado di garantire una buona qualità della vita ed il rispetto per le generazioni future.
La crescita della popolazione mondiale, l’aumento dell’urbanizzazione, l’incremento degli standards di vita e il rapido sviluppo della tecnologia hanno contribuito all’aumento della quantità e delle tipologie di rifiuti prodotti dalle industrie, dalle abitazioni e da altre attività.
La Commissione Europea, con la risoluzione N° 1600/2002/EC del 22 luglio 2002, ha proposto un nuovo programma di azione per l'ambiente: “The Sixth Environment Action Programme of the European Community 2001-2010”. Questa proposta contiene una nuova ed ambiziosa strategia ambientale che definisce le aree prioritarie di intervento per i prossimi cinque – dieci anni. Il programma "Ambiente 2010: il nostro futuro, la nostra scelta" ruota attorno a quattro aspetti fondamentali: cambiamento climatico, ambiente e salute, natura e biodiversità, gestione delle risorse naturali. Inoltre evidenzia l'importanza di nuove forme di partecipazione di cittadini e imprese. All’interno della quarta priorità sulla gestione delle risorse naturali si trova un riferimento importante al ricorso al riciclo dei rifiuti:
“uno degli aspetti più problematici della politica ambientale dell'UE è l'inesorabile accumulo di rifiuti; il programma Ambiente 2010: il nostro futuro, la nostra scelta propone di sganciare la generazione di rifiuti dalla crescita economica, ad esempio ponendo maggiore enfasi sul riciclo e sulla prevenzione della generazione di rifiuti, da perseguire fra l'altro mediante una politica integrata dei prodotti. Ulteriori proposte si riferiscono a flussi specifici di rifiuti, come fanghi e rifiuti biodegradabili. Un uso più efficiente delle risorse sarà il leitmotiv della strategia tematica sul consumo sostenibile delle risorse altro settore in cui il Sesto programma di azione ambientale segnerà una svolta. La Commissione ritiene che in questo come in altri settori la fissazione di elevati obiettivi ambientali non comprometterà, anzi promuoverà, la competitività dell'industria europea. Spiega il Commissario Wallström: «Sarà vantaggiosa per l'industria, grazie a costi minori e a nuovi mercati, per i consumatori, che avranno meno rifiuti da smaltire, e naturalmente per l'ambiente»”.
I rifiuti urbani
Al fine di sviluppare una gestione efficace dei rifiuti è importante non solo conoscerne la quantità prodotta ma anche la tipologia dei materiali che li compongono, le loro proprietà e la loro pericolosità.
Ad esempio, un importante elemento dei rifiuti domestici sono i beni così detti durevoli come automobili, frigoriferi, elettrodomestici, cucine, etc. L’eliminazione di questi oggetti aumenta di anno in anno a causa dell’uscita di nuovi modelli più tecnologici che riducono di fatto la vita media di questi beni; si stima che circa 12 milioni di tonnellate di tali rifiuti siano prodotti all’anno all’interno dell’Unione Europea.
Mentre nei paesi in via di sviluppo dell’Asia e dell’Africa la maggior parte dei rifiuti prodotti è relativa a cibo e vegetali (circa il 75%), in Europa e negli Stati Uniti la maggior parte dei rifiuti è costituita da carta, metalli e vetro (circa il 50 – 60%) come illustrato dalla seguente tabella.
| Europa | Stati Uniti | Asia | Africa | |
| Vegetali | 21.7 | 28.6 | 75.0 | 85.4 |
| Carta | 31.7 | 43.8 | 2.0 | 6.9 |
| Metalli | 5.8 | 9.1 | 0.1 | 3.1 |
| Vetro | 8.0 | 9.0 | 0.2 | 0.7 |
| Tessuti | - | 2.7 | 3.0 | 1.2 |
| Plastica | 3.6 | 3.0 | 1.0 | 1.4 |
| Altri | 29.2 | 3.7 | 18.7 | 1.3 |
Dal confronto tra le tipologie di rifiuti urbani prodotti dalle nazioni in via di sviluppo e da quelle già sviluppate della seguente tabella, si osserva un aumento in percentuale di alcune tipologie in funzione dell’aumento degli standard di vita (i dati riportati in tabella sono da leggersi in orizzontale).
| Composizione dei rifiuti | Standard di vita basso | Standard di vita alto |
| Materiale biodegradabile | 75% | 20% |
| Materiale inerte | 5% | 40% |
| Carta | 0% | 60% |
| Vetro | 0% | 10% |
| Metalli | 0% | 15% |
Un altro dato importante risulta essere il volume, in litri, di rifiuti urbani prodotti al giorno per persona nel passaggio da paesi in via di sviluppo (0.5 litri) a paesi sviluppati (25 litri).
Da questi dati e da quelli relativi alla gestione dei rifiuti sia urbani che industriali, si può affermare che oggi, anche per i paesi più industrializzati, la collocazione finale maggiormente utilizzata risulta essere ancora la discarica. Oltre il 70% dei rifiuti urbani in America settentrionale ed Europa Occidentale viene portato in discarica con pochi o nessun tipo di trattamento. Nel caso sia effettuato un trattamento, questo va nella direzione esclusivamente di diminuire l’ingombro, compreso l’utilizzo di inceneritori.
Si stima inoltre, che circa il 70% dei rifiuti pericolosi prodotti in America Settentrionale e circa il 50% di quelli prodotti in Europa Occidentale siano portati in discarica senza nessun tipo di processo aggiuntivo.
Il ricorso allo stoccaggio risulta così diffuso in quanto è quello a minor costo di gestione, anche per rifiuti pericolosi. Ovviamente i bassi costi istantanei non tengono conto delle spese a lungo periodo e dell’impatto socio – ambientale e sanitario.
Nella maggior parte dei paesi Europei e dell’America Settentrionale il riciclo di materiali come carta, vetro e metalli provenienti da rifiuti urbani è in aumento, incoraggiato anche da nuovi programmi educativi per modificare le abitudini della popolazione.
Purtroppo il riciclo di questi materiali dai rifiuti urbani incontra molti ostacoli per la non omogeneità e purezza dei rifiuti stessi.
Il riciclo è una delle opzioni percorribili nella gestione dei rifiuti, che consiste anche nella prevenzione della produzione di rifiuti, il riutilizzo degli stessi, il recupero dei materiali, dell’energia e lo smaltimento. Il riciclo, quindi, deve essere valutato all’interno della complessità della strategia di gestione dei rifiuti, che non può prescindere dal valore delle risorse comunemente scartate, dall’impatto dell’inquinamento causato dallo smaltimento e da altri fattori socio economici, che rendono tale gestione molto onerosa.
Nonostante queste puntualizzazioni, il riciclo gioca un ruolo importante in molte parti dell’Europa, e non solo, in vari settori industriali; esempio principale è l’attività legata al riciclo dei metalli, che si colloca sul mercato attraverso numerose industrie e che rappresenta una fonte di elevato guadagno.
I fattori che determinano la riciclabilità di un singolo materiale includono: la purezza del prodotto recuperato, il mercato di interesse, il valore economico del materiale, il costo della raccolta, del trasporto e della selezione, il costo della trasformazione del rifiuto in un materiale nuovamente utilizzabile e i costi di smaltimento di eventuali scorie prodotte dalle fasi elencate.
Il riciclo risulta quindi conveniente nel momento in cui il flusso di materiali è costante, omogeneo, relativamente pulito e con proprietà costanti nel tempo.
Parlando quindi di rifiuti solidi urbani, che sono l’oggetto di questo protocollo tecnico di riciclo, risulterebbe in generale abbastanza problematico il ricorso al riciclo; trattandosi però di materiali metallici, si pone un vantaggio sia da un punto di vista economico che ambientale, comparabile con la produzione primaria dei materiali stessi. Il profitto generato dal recupero di questi oggetti metallici, provvede un margine economico sufficiente a coprire le spese di raccolta e separazione degli stessi.
Uno dei maggiori impedimenti allo sviluppo delle attività di riciclo dei rifiuti è il ricorso alle discariche come metodo esclusivo per la gestione degli stessi.
Particolarmente importante è l’uso della discarica per i rifiuti solidi urbani e per tutti quelli prodotti da privati, che non fanno spontaneamente ricorso al recupero differenziato.
In questo modo l’utilizzo dell’inceneritore risulta essere l’unico strumento per l’eliminazione dei rifiuti accumulati nelle discariche ai margini delle città.
E’ oggi opinione diffusa che il costo del riciclo è una combinazione di diversi fattori: le operazioni di raccolta, di pre–trattamento dei rifiuti e dell’operazione di riciclo vera e propria.
Il primo rifiuto ad essere recuperato risulta quindi essere quello industriale essendo omogeneo e senza bisogno di costose fasi di pre-trattamento.
Per i rifiuti solidi urbani, al contrario, si hanno elevati costi di selezione e di pre-trattamento dovuti alla non omogeneità dei rifiuti stessi; ecco perché materiali che tradizionalmente sono considerati riciclabili diventano non economicamente riciclabili; esempi sono la carta, la plastica e i pezzi metallici che compongono cucine, serrature, elettrodomestici, etc.
In questi casi si ha quindi la perdita di queste risorse nelle discariche, negli inceneritori o dove non avviene nessun tipo di controllo sulla possibilità di recupero.
Al fine di ottenere una buona gestione dei rifiuti si sono portate avanti diverse attività, sia nella direzione di diminuire la produzione di rifiuti, sia in quella di individuare a priori l’intero ciclo di vita di tipologie di prodotti, cioè dalla loro produzione, all’uso, sino alla fine.
Fra queste azioni meritano menzione l’Extended Producer Responsibility (EPR) e l’Integrated Product Policy (IPP).
Nel caso dell’EPR i produttori non si assumono solamente la responsabilità fisica o economica del prodotto ma la estendono sino al momento della trasformazione del prodotto in rifiuto, cioè per l’intero ciclo di vita del prodotto, dalla sua progettazione sino alla sua dismissione.
Nel caso dell’IPP si hanno cinque blocchi fondamentali:
a) misure tese alla riduzione o gestione dei rifiuti generati dal consumo dei prodotti;
b) misure per la creazione di prodotti innovativi e compatibili con l’ambiente;
c) misure per la creazione di mercati di prodotti compatibili con l’ambiente;
d) misure per la trasmissione di informazioni su tutta la catena di produzione di un singolo prodotto;
e) misure per definire le responsabilità e gli oneri fiscali dell’impatto ambientale del sistema produttivo.
Il riciclo dei rifiuti metallici
Un fattore importante per la scelta dell’utilizzo del riciclo è l’importanza economica del materiale di partenza, più alta è questa maggiore è l’interesse per il materiale recuperato.
Oggi circa il 50% dell’esportazione di industrie europee nel settore del ferro e dell’acciaio è materiale riciclato (per il mondo è il 47%) e circa il 96% della produzione di rifiuti viene riciclato.
Le industrie coinvolte nel riciclo di materiali ferrosi e non, sono le più diffuse a causa delle caratteristiche dei materiali secondari prodotti: questi risultano avere infatti lo stesso prezzo di quelli primari, a parità di purezza.
Le industrie che riciclano materiali ferrosi sono le più tradizionali e meglio stabilizzate attività di riciclo, sia in Europa che nel resto del mondo. Questo è dovuto alla buona separabilità, riciclabilità e all’alto valore economico dei rifiuti ferrosi.
Il riciclo dei materiali ferrosi presenta due importanti vantaggi:
- risparmio di circa il 70% in energia comparata alla produzione primaria di ferro;
- risparmio di acqua, minerale ferroso e carbone.
L’industria europea dell’acciaio ricicla circa 70 milioni di tonnellate di rifiuti su di un totale di 153 milioni di tonnellate di acciaio prodotto. Di questi il 50% è proveniente dall’industria di raccolta dei rifiuti e il restante 50% proviene dagli scarti prodotti nella fase primaria di produzione.
La quantità di materiali ferrosi che non sono riciclati è molto bassa; una causa dovuta alla loro perdita dipende dalla presenza di elementi contaminanti, che sono indesiderati nella realizzazione del nuovo acciaio.
Il metodo utilizzato per il riciclo dei materiali ferrosi è la fusione; le più diffuse sono quella ad arco elettrico e quella a conversione di ossigeno.
La fusione mediante fornace ad arco elettrico, maggiormente presente nel Sud Europa, consente l’utilizzo massiccio di rifiuti, 1000 - 1200 kg / t rispetto quella a conversione di ossigeno, presente nel Nord Europa, dove la quantità di materiale di recupero utilizzata è inferiore a 300 kg/t.
Il riciclo di materiali non ferrosi come Alluminio, Rame, Cromo, Zinco, Piombo, Stagno, Nichel, Cadmio e materiali preziosi, è un’operazione vantaggiosa da un punto di vista economico. Non esistono dati precisi sulle quantità riciclate, alcuni riferimenti sono riportati nella seguente tabella.
| Metallo |
Produzione kt / anno |
Da riciclo % |
| Alluminio | 19600 | 20 |
| Cadmio | 18.6 | 10 |
| Cromo | 284 | 26 |
| Cobalto | 22.9 | 9 |
| Rame | 9200 | 38 |
| Oro | 2.3 | 16 |
| Piombo | 7816 | 53 |
| Magnesio | 309 | 26 |
| Manganese | 7100 | insignificante |
| Mercurio | 3.0 | 62 |
| Molibdeno | 78.9 | 11 |
| Nichel | 814.7 | 44 |
| Platinoidi | 0.33 | 10 |
| Terre rare | 62 | insignificante |
| Argento | 13.8 | 35 |
| Tantalio | 0.34 | 14 |
| Stagno | 225 | 10 |
| Titanio | 110 | 40 |
| Tungsteno | 42.1 | 20 |
| Zinco | 8676 | 28 |
| Produzione e quantità di metalli non ferrosi riciclati. (International Council on Metals and the Environment) | ||
La complessa tipologia dei metalli non ferrosi secondari, rende molto difficile la definizione delle categorie dei prodotti e dei rifiuti a cui questi fanno riferimento.
La complessità nel riciclo di questi oggetti aumenta nel momento in cui si generano sostanze tossiche, con effetti indesiderati sull’ambiente e sull’organismo umano, associati alle fasi di recupero.
I processi di riciclo dei materiali non ferrosi richiedono investimenti di capitale inferiori rispetto a quelli dell’acciaio; negli ultimi anni, però, forti limitazioni nel campo della conservazione ambientale hanno causato una diminuzione del recupero.
Il Nichel
I metalli sono riciclati per il loro elevato valore economico e per la capacità di mantenere inalterate le loro proprietà; questo risulta particolarmente vero per i metalli non ferrosi di cui il Nichel fa parte.
I metalli sono costituenti dell’ambiente che ci circonda, non possono essere né creati né distrutti, ma solamente concentrati o dispersi attraverso processi naturali o attività umane.
Sia la natura che la società riciclano i metalli, l’unica differenza sta nella velocità con cui questo processo avviene; oggi il processo di recupero dei metalli è visto come una attività rivolta all’ecologia ma ha avuto per anni una importanza puramente economica.
Il riciclo dei materiali non ferrosi è quello più utilizzato; il ricorso al recupero è dovuto soprattutto a fattori economici: i costi di estrazione di questi materiali dalle materie prime sono molto elevati a causa della loro bassa concentrazione e della difficoltà di estrarli e raffinarli.
Nella maggior parte dei casi i metalli non ferrosi mantengono inalterate, in tutto il ciclo di vita, le loro proprietà ritornando all’inizio della catena produttiva senza subire perdite significative in termini di caratteristiche funzionali. In altre parole, il metallo mantiene il suo valore, non si degrada e se contaminato può essere riportato alle suo stato iniziale, tanto da essere indistinguibile da quello ottenuto direttamente dalle materie prime.
Nel caso in cui il metallo vergine abbia costi elevati di estrazione e raffinazione, risulta economicamente vantaggioso percorrere la strada del riciclo, visto che il metallo così ottenuto mantiene invariate le proprie caratteristiche.
I metalli non ferrosi possono in teoria essere riciclati infinitamente, senza perdite determinanti in qualità.
Nonostante questo, il vantaggio economico nell’utilizzare un determinato metallo recuperato dipende sia da fattori industriali che geografici.
Il prezzo del Nichel è uno dei più elevati fra i comuni metalli non ferrosi; questo implica un elevato interesse commerciale nel recuperare il Nichel, in tutti i livelli della fabbricazione e uso dei prodotti che lo contengono.
Il suo impiego più comune si ha per le applicazioni che necessitano una buona resistenza alla corrosione ambientale. L’elevato costo iniziale nell’utilizzo del Nichel è ripagato dalla durata del bene prodotto. Tale resistenza alla corrosione fa si che alla fine del ciclo di vita del prodotto il Nichel sia praticamente inalterato, facilmente identificato e raccolto.
A differenza di altri metalli non ferrosi il Nichel è raramente usato da solo, ma risulta mescolato con altri metalli per realizzare leghe.
Il contenuto di Nichel in tali leghe (gli esempi sarebbero numerosi) varia ad esempio da 1-3% per acciai speciali, 8-14% per acciai inossidabili, 15-40% per leghe speciali e 40-90% per speciali leghe per applicazioni aerospaziali e per l’industria elettronica.
Il metodo di riciclo comunemente utilizzato per le leghe speciali è quello di ottenere le stesse leghe generando un ciclo ad anello chiuso.
La spiegazione è puramente economica, mantenendo l’identità della lega durante la fabbricazione, l’uso e il riciclo consente al produttore di usare tutti i componenti recuperati nella lega riciclata, raggiungendo una elevata qualità del prodotto senza incorrere in costi extra di raffinazione o qualificazione. In questo caso l’impatto ambientale è veramente ridotto al minimo.
L’industria del riciclo del Nichel, utilizza varie metodologie per maneggiare gli scarti che contengono il metallo e per ottimizzare l’alto valore di questi. Una tecnica molto diffusa, è quella di fondere i rifiuti recuperati, al fine di ottenere una nuova lega avente composizione conosciuta, che possa in seguito essere rimessa sul mercato.
Una variante a questa procedura è quella di aggiungere al momento della fusione una quantità controllata di metallo vergine al fine di ottenere leghe con caratteristiche specifiche.
Un’ulteriore tecnica di riciclo è fondere materiali provenienti da varie tipologie di prodotti al fine di ottenere una lega con una composizione specifica; questa tecnica sta assumendo una rilevante importanza soprattutto nella produzione di acciaio inossidabile.
Il ciclo di recupero del Nichel deve quindi essere riferito non al singolo elemento, ma all’insieme di differenti leghe che lo contengono. Se tutte le leghe che contengono Nichel e che sono riciclate secondo metodologie differenti, fossero considerate parte integrante del ciclo di recupero del Nichel, allora si potrebbe dire che il grado di riciclo di questo metallo è alto; tale valore si abbasserebbe notevolmente considerando semplicemente la quantità di Nichel riciclato come elemento puro e non come lega.
Una delle principali industrie che utilizza il Nichel è quella per la produzione dell’acciaio inossidabile. Sofisticati sistemi di fusione sono utilizzati per produrre acciaio inossidabile di elevata qualità utilizzando prodotti che contengono Nichel proveniente da differenti settori produttivi ed oggetti alla fine del loro ciclo di vita.
L’elevato prezzo del Nichel incoraggia i produttori ad utilizzare questo metallo in modo efficiente nel suo primo utilizzo, come elemento puro; questo comporta che il contenuto di Nichel presente nei prodotti alla fine del loro ciclo di vita sia troppo basso da giustificare una attività di recupero del solo metallo.
Esempi di tale situazione possono essere gli acciai per applicazioni meccaniche che contengono solo lo 0.5% di Nichel; prodotti in acciaio o bronzo ricoperti di uno strato sottile di Nichel, o Cromo -Nichel come pellicola protettiva contro la corrosione.
Questi materiali sono occasionalmente identificati e riciclati per il valore rappresentato dalla combinazione fra il substrato e la scarsa presenza di Nichel, al fine di ottenere mediante fusione particolari leghe.
Nonostante il valore economico, prodotti che contengono Nichel, purtroppo finiscono ancora oggi in discarica. Questo è il caso di oggetti piccoli o molto ben nascosti come quelli derivanti da applicazioni decorative (maniglie, parti di cucine, sedie, rubinetti, etc.) che sovente necessitano di essere separati dai materiali non metallici ma che possono essere utilizzati nel riciclo dei materiali metallici.
L’utilizzo del Nichel nell’industria dei rivestimenti superficiali è circa il 9% del totale.
L’efficacia di questi rivestimenti al Nichel sta nella purezza del rivestimento stesso, per queste ragioni si tende ad utilizzare il Nichel vergine per queste applicazioni.
In teoria sarebbe possibile invertire il processo di ricoprimento e ottenere di nuovo Nichel puro da un oggetto rivestito; in pratica questo non è usualmente praticato in quanto non economicamente vantaggioso. In questi casi gli scarti derivati da questo tipo di applicazioni vengono venduti per l’industria dell’acciaio inossidabile o altri settori a seconda del materiale utilizzato come substrato.
Bibliografia
Risoluzione N° 1600/2002/EC 22 luglio 2002, “The Sixth Environment Action Programme of the European Community 2001-2010”. Institute for Prospective Technological Studies, Dicembre 1996, “The recycling Industry in the European Union: Impediments and Prospects”.
IXAS Conseil: Mineral and Metallurgical Industries of Europe, Evaluation of R&D needs and determination of priorities in financing R&D programmes within the industry, EC BRE-CT94-1314, Lyon 1994.
M.E. Henstock, “The Recycling on Non-Ferrous Metals” International Council on Metals and the Environment, Ottawa Canada 1996.
Thomas Lindhqvist "Towards an Extended Producer Responsibility - analysis of experiences and proposal”, published by the Ministry of the Environment in Swedish 1992.
Ernst & Young and the University of Sussex, “Integrated Product Policy”, Environment Directorate-General of the European Commission 1998
Economic and Social Commission for Asia and the Pacific, “Manual of Environment Statistics. Module 2: Emission and Environmental Quality”.
G.U. della Repubblica Italiana n. 88 del 16 aprile 1992, Decreto Ministeriale 5 febbraio 1998, “Individuazione dei rifiuti non pericolosi sottoposti alle procedure semplificate di recupero ai sensi degli articoli 31 e 33 del decreto legislativo del 5 febbraio 1997 n.22”.
Website of Nickel Development Institute – Nickel recycling