L’eco-innovazione nell’industria manifatturiera italiana: due casi di successo

Grazie all’introduzione di una o più eco-innovazioni, le aziende possono conseguire una riduzione degli impatti ambientali osservabile lungo tutto il ciclo di vita dei propri prodotti e/o processi. Nel presente articolo si riportano due casi aziendali italiani in cui lo sviluppo di una eco-innovazione, stimolata in prima battuta da obblighi normativi o da esigenze di mercato, ha apportato all’azienda anche un beneficio in termini di incremento di know-how, rivelandosi così un valido strumento per aumentare il vantaggio competitivo dell’impresa.

L’eco-innovazione può essere de-finita come l’utilizzo di prodotti, processi, sistemi gestionali, servizi o procedure completamente nuovi oppure ripresi dalle buone pratiche della cultura e della tradizione industriale, attraverso i quali si consegue una riduzione degli impatti ambientali osservabile lungo tutto il ciclo di vita. Le eco-innovazioni più significative non si limitano a rispondere alle restrizioni imposte dalle normative, ma hanno la capacità di creare valore e assicurare il benessere dei cittadini, migliorandone la qualità della vita e gli standard sociali e ambientali. Si possono inoltre considerare differenti tipi di eco-innovazione: dallo sviluppo di nuovi processi “puliti”, con ridotto utilizzo di risorse e ridotti impatti ambientali, allo sviluppo di nuovi prodotti più ecocompatibili lungo tutto il loro ciclo di vita, che comportano a loro volta nuovi modi di organizzare la produzione e i consumi1.
Nel presente articolo si riportano due casi aziendali in cui lo sviluppo di un’eco-innovazione, stimolata in prima battuta da obblighi normativi o da esigenze di mercato, ha apportato all’azienda che l’ha introdotta anche un beneficio in termini di incremento di know-how, rivelandosi così un valido strumento per aumentare il vantaggio competitivo dell’impresa.

1° caso di successo: Macchina per gelato Eco-K3 (Carpigiani)
Il primo caso riguarda la costruzione di una nuova macchina per gelato realizzata da Carpigiani2 sostituendo un fluido refrigerante sintetico a base di idrocarburi (HFC - HydroFluoroCarbon) con un gas di origine naturale (anidride carbonica CO2). Il progetto ha visto l’applicazione dell’LCA (Life Cycle Assessment) a supporto dell’eco-progettazione di una nuova macchina per gelato soft e shake. Lo studio3 è stato condotto dal Laboratorio Analisi del ciclo di vita ed Ecoprogettazione del Centro Ricerche ENEA di Bologna con l’attiva partecipazione di Carpigiani. Carpigiani è un’azienda con sede principale ad Anzola dell’Emilia (Bologna), leader mondiale produzione di macchine da gelato, con 11 sedi in tutto il mondo (Italia, USA, Francia, Cina, Gran Bretagna, Spagna, Germania, Russia, Olanda, India e Giappone) e diverse linee di prodotto: gelato artigianale, gelato per la ristorazione, granite e shake, gelato soft, montapanna ecc. La spinta all’eco-innovazione per Carpigiani nasce sia da stimo-li esterni (normative, richieste di mercato) che dall’esigenza di di-mostrarsi un’azienda proattiva, capace cioè di anticipare i possibili futuri obblighi di legge, in modo da mantenere il proprio vantaggio competitivo. L’azienda realizza macchine frigorifere e deve quindi rispondere a determinate normative che riguardano questa categoria di prodotto4, oltre che alle direttiva RAEE (Rifiuti di Apparecchiature Elettriche ed Elettroniche) e alla direttiva RoHS (Restriction of the use of certain Hazardous Substances) che vieta l’uso di sostanze pericolose per la salute umana. In più, l’azienda segue le indicazioni della Direttiva Ecodesign, che prevede la definizione di specifiche per l’eco-design e per la certifica-zione di prodotti con elevati consumi energetici5.
In questo contesto, la macchina de-nominata K3 è il prodotto Carpigiani più avanzato per la produzione combinata di gelato soft e gelato shake, ed è costituita da due parti modulari pressoché identiche che assolvono alla funzione di produzione, mantecazione e pastorizzazione del gelato shake da una par-te e del gelato soft dall’altra. Nella versione tradizionale della macchina, il processo frigorifero applicato è un classico ciclo a compressione di vapore che utilizza come fluido refrigerante il cosiddetto R-404 A, una miscela di fluidi di origine sintetica appartenenti alla categoria degli idrofluorocarburi (HFC). L’R-404 A è uno dei fluidi maggiormente utilizzati nel panorama delle macchine frigorifere e, nonostante presenti un potere dell’assottigliamento dell’ozono (Ozone Depletion Potential - ODP) pressoché nullo, esso contribuisce significativamente al riscaldamento globale con un valore di Global Warming Potential (GWP) pari a 3260 kg di CO2 equivalente. Per questo motivo, quando la macchina giunge a conclusione della sua vita utile, l’R-404 A deve essere recuperato oppure termodistrutto, nei casi in cui non sia possibile recuperarlo.
Secondo quanto previsto dai programmi aziendali di Carpigiani, la macchina K3 attualmente in produzione verrà sostituita da una nuova macchina eco-innovativa denominata Eco-K3 o K3-CO2, che ha analoghe funzioni di preparazione di gelato shake e gelato soft. La differenza sostanziale tra le due macchine è rappresentata dall’impianto frigorifero: la Eco-K3 prevede infatti l’utilizzo di CO2quale fluido frigorigeno, in un ciclo transcritico a bassa temperatura. L’anidride carbonica o diossido di carbonio CO2 può infatti essere utilizzata come fluido refrigerante: questo gas di origine naturale è indicato nel campo della refrigerazione con la sigla R-744, ed è stato ampiamente utilizzato quale fluido frigorigeno fino alla prima metà del secolo scorso.


La CO2 presenta infatti numerose caratteristiche che ben si prestano alla progettazione e alla realizzazione di impianti di refrigerazione:
• è abbondantissima in natura ed è un prodotto di scarto di numerosi processi industriali, quindi ha un costo molto contenuto;
• ha un bassissimo impatto ambientale se paragonata ai refrigeranti maggiormente diffusi: il suo valore di riduzione dello strato di ozono ODP è pari a zero, mentre il contributo al riscaldamento globale GWP è equivalente a 1;
• non è tossica né infiammabile.
Nonostante queste ottime caratteristiche della CO2 come fluido frigorigeno, le alte pressioni di esercizio che ne caratterizzano l’impiego ne hanno causato il progressivo abbandono a favore di fluidi di origine sintetica, come appunto gli HFC.
Il ciclo frigorifero di una macchina a fluido tradizionale è infatti un ciclo a compressione di vapore tra 1,3 e 17 bar, mentre il ciclo a cui ricorre la macchina Eco-K3 è un ciclo transcritico di CO2 che lavora tra 15 e 75 bar. Di conseguenza, il sistema di refrigerazione della nuova macchina è stato completamente riprogettato da Carpigiani per consentire di sfruttare le proprietà termodinamiche della CO2.
Prima di mettere in produzione la nuova macchina, Carpigiani ha espresso l’esigenza di definirne gli impatti ambientali lungo l’intero ciclo di vita. È stata quindi condotta un’analisi comparativa di LCA ponendo a confronto i diversi impatti tra le due versioni della macchina.
L’LCA comparativa ha considerato solo le parti, i flussi e le fasi che presentavano delle differenze tra i due casi, attraverso la costruzione di due modelli semplificati del ciclo di vita delle macchine. Il risultato della valutazione è che il nuovo macchinario utilizzante CO2 esercita pressioni sull’ambiente complessivamente inferiori a quelle imputabili al ciclo di vita del ciclo frigorifero tradizionale. Lo studio di LCA comparativa condotto è stato quindi utile per confermare la linea intrapresa dai tecnici di Carpigiani nel loro percorso di progettazione.
Nel dettaglio, con la macchina a CO2 si ha una riduzione:
• del 23% dei consumi energetici;
• del 22% sull’effetto serra (GWP);
• dell’80% sull’impoverimento del-lo strato di ozono (ODP).
Attraverso lo studio è stato inoltre possibile individuare possibili interventi di miglioramento da effettuare sul prodotto, essendo esso ancora in fase di prototipazione:
• riduzione del peso del gruppo refrigerazione (Microchanelling) per ridurre l’uso di rame
• compattazione del compressore per ridurre l’impiego di ghisa
• utilizzo della macchina in regime di produzione media per consentire una migliore efficienza energetica
• recupero di metalli e plastiche per garantire un miglior fine vita
• Incremento della vita utile fino a 12 anni contro gli 8 attuali.
Grazie all’analisi del ciclo di vita, infine, è stato possibile porre le basi per un’introduzione delle strategie
di eco-progettazione nella filosofia aziendale. L’esperienza maturata da Carpigiani attraverso questo studio ha permesso ai progettisti dell’azienda di testare le potenzialità di uno strumento come l’LCA e di confrontarsi con il Life Cycle Thinking alla base dell’analisi stessa, creando così i presupposti per allargare in futuro la positiva esperienza di eco-innovazione ad altri macchinari prodotti dall’azienda.


 

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Note
1. Stati Generali della Green Economy 2012 - Gruppo di lavoro Sviluppo dell’ecoinnovazione – Documento Finale, http://www.statigenerali.org/cms/wp-content/uploads/2012/11/Documento-Finale-Gruppo-di-Lavoro-1.pdf
2. Carpigiani Group - Ali S.p.A, http://www.carpigiani.com
3. G. Barberio, C. Chiavetta, F. Cappellaro, Rapporto tecnico “Applicazione dell’LCA a supporto dell’eco-progettazione di una nuova macchina Carpigiani per gelato soft e shake”, ENEA Centro Ricerche Bologna.
4. Direttive sui fluidi frigoriferi:
- Regolamento CE 2037/2000: vieta la produzione e l’immissione sul mercato dei CFC e prevede la restrizione anche di altre sostanze ritenute responsabili dell’assottigliamento di ozono, come HCFC, Halon, Tetracloruro di carbonio e Bromuro di Metile
- Regolamento CE 842/2006: ha come obiettivo quello di ridurre e prevenire le emissioni di HFC e di altri gas fl uorurati ad effetto serra e riguarda. Tra l’altro, il contenimento, l’uso, il recupero e la distruzione di HFC, PFC e SF6, ma anche l’etichettatura e lo smaltimento dei prodotti cheli compongono.
5. Direttiva Ecodesign:
- Direttiva 2005/32/CE (recepita in Italia dal Decreto Legislativo n. 201 del 6/11/2007) - Prevede la defi nizione di specifi che per l’eco-design e per la certifi cazione di prodotti con elevati consumi energetici. Energy using Products (EuPs)
- Direttiva 2009/125/CE (recepita in Italia dal Decreto Legislativo n. 15 del 16/2/2011) - Riguarda tutti quei prodotti che hanno un impatto indiretto ma significativo sul consumo energetico durante l’utilizzo, come le apparecchiature legate al consumo d’acqua (ad esempio, la rubinetteria), i serramenti ecc.
- Per quanto riguarda gli Energy-related Products (ErPs), sono previsti studi preparatori per diversi gruppi di prodotto. Nel 2010 si è concluso quello relativo ai frigoriferi e refrigeratori commerciali, tra cui sono comprese le macchine per gelato. Per le macchine per gelato non sono state defi nite dei requisiti specifici, ma si segnalano tra le BAT: L’uso di refrigeranti naturali, Miglioramento dei consumi energetici.