Sistemi di imbottigliamento ecosostenibili: il ciclo di vita insegna
22 Aug 2022
Per consentire l'evoluzione dei prodotti in linea con i suoi obiettivi climatici e fornire anche ai produttori dati sulla sostenibilità, GEA sta acquisendo dati concreti sull'impatto ambientale delle sue macchine tramite cosiddette analisi del ciclo di vita dei prodotti (LCA). Successivamente, le LCA saranno integrate nel processo di progettazione di tutti i nuovi prodotti per ottimizzare sia la sostenibilità che la trasparenza per i clienti. GEA è stata tra i primi nel settore a condurre questa LCA su un sistema di riempimento per bevande.
Nel percorso verso il raggiungimento dell'obiettivo climatico di zero emissioni nette entro il 2040, GEA si concentrerà sull'Obiettivo 3 di riduzione delle emissioni lungo la catena del valore, poiché queste rappresentano la quota maggiore delle emissioni di CO2e dell'azienda. Come primo passo, GEA prevede di ridurre del 18% le emissioni oggetto dell'Obiettivo 3 entro il 2030 rispetto ai livelli del 2019. In tutto questo sarà fondamentale ridurre le emissioni di carbonio delle macchine durante l'utilizzo. Ciò riguarda sia la progettazione che la produzione, che con le tecnologie attuali e le innovazioni future possono contribuire in modo determinante al raggiungimento dell'obiettivo di zero emissioni nette. Riuscendo a migliorare costantemente l'efficienza operativa dei macchinari, aiuteremo i clienti a risparmiare energia termica, elettricità e risorse.
Un primo passo in questo percorso è garantire la trasparenza: "Abbiamo riscontrato un numero crescente di richieste da parte dei clienti di informazioni dettagliate sull'impatto ambientale delle macchine GEA, non solo nella fase di utilizzo, ma durante l'intero ciclo di vita del prodotto", afferma Donato De Dominicis, Senior Vice President di GEA Filling and Packaging con sede a Sala Baganza, Italia. GEA è stata il primo fornitore di sistemi di riempimento ad avviare una collaborazione con l'Università di Parma nel maggio 2021. L'obiettivo era quello di fornire ai clienti dati sui consumi di due dei più importanti sistemi di riempimento asettico di GEA e di iniziare il processo verso il raggiungimento degli ambiziosi obiettivi climatici di GEA. "Volevamo analizzare i dati in modo approfondito per capire nei dettagli l'impatto dei nostri sistemi di riempimento. E l'LCA è il metodo più completo per misurare l'impatto ambientale", afferma Paolo Abelli, R&D Director Filling and Packaging di GEA. Naturalmente, eseguire una LCA in conformità con i principali standard internazionali non è un'impresa da poco. Per fare le cose per bene occorre rispettare rigorosamente gli standard ISO 14040 e le regole specifiche per ogni settore e tipo di macchina. "L'LCA si basa su un processo assai burocratico, si può definire una scienza a sé stante, ed è per questo che GEA si è rivolta ad esperti esterni per iniziare", aggiunge Abelli.
Dr. Nadine Sterley, Chief Sustainability Officer, GEA
"L'LCA è un efficace strumento per identificare i punti critici dell'impatto, definire le priorità di miglioramento della sostenibilità nel nostro processo di progettazione e aumentare la trasparenza per i nostri clienti". Dr. Nadine Sterley, Chief Sustainability Officer, GEA
Dr. Nadine Sterley, Chief Sustainability Officer, GEA
Imparare l'LCA con il CIPACK
GEA si è rivolta al Centro Interdipartimentale per il Packaging (CIPACK) dell'Università di Parma, specializzato nella ricerca di base e applicata nel campo del confezionamento e dell'imbottigliamento, in particolare nell'industria farmaceutica e alimentare. Barbara Bricoli, R&D Innovation Manager di GEA Filling and Packaging, spiega: "L'Università di Parma ci ha supportato nella modalità di raccolta dei dati secondo le regole della categoria di prodotto (PCR, product category rules) 'Bevande e Riempimento' e le regole per l'invio dei dati al software". Per la LCA, i ricercatori di Parma hanno lavorato con uno dei principali programmi di valutazione dell'impatto, conforme al formato di reporting della dichiarazione ambientale di prodotto (EPD, environmental product declaration).
L'LCA ha valutato i due principali sistemi di soffiaggio-riempimento asettico di GEA: ABF 2.0, con sterilizzazione a secco della preforma, e ECOSpin2 Zero, con sterilizzazione a umido della bottiglia. "Si tratta di macchine grandi e complesse con più moduli, tra cui soffiatrici, riempitrici, forni e molti altri componenti", spiega Bricoli. "L'LCA li ha considerati ciascuno separatamente, calcolando il consumo per ogni parte, il che ha consentito un'analisi generale precisa".
Punto di partenza: il consumo di energia e risorse in fase d'uso
L'LCA ha riguardato le tre fasi principali del ciclo di vita del prodotto per ciascuna unità:
- produzione della macchina (compresa l'estrazione delle materie prime)
- fase d'uso (consumo durante i cicli di funzionamento, pulizia e sterilizzazione)
- smaltimento finale (dopo un periodo di vita di 15 anni)
Per ciascuna di queste fasi, l'LCA ha determinato l'impatto ambientale delle macchine in sette diverse categorie1:
- Acidificazione: l'acidificazione dell'acqua, del suolo e dell'aria è dovuta a sostanze acidificanti, come l'acido nitrico, l'acido solforico, il biossido di zolfo, il cloruro di idrogeno, l'acido solforico, l'idrogeno, l'acido fosforico, ecc. in kg SO2 eq)
- Eutrofizzazione: il termine indica la crescita eccessiva di organismi vegetali che modificano l'equilibrio ecologico dell'ambiente acquatico in kg PO4
- Riscaldamento globale: l'aumento della temperatura media della Terra dovuto alle attività umane che rilasciano nell'atmosfera gas a effetto serra, come la CO2. Questi gas, rimanendo intrappolati nello strato più basso dell'atmosfera, fungono da barriera ai raggi solari riflessi dalla superficie terrestre, la cui energia viene convertita in calore. Questo provoca un aumento della temperatura media globale, in kg CO2 eq
- Ossidazione fotochimica: questo fenomeno è dovuto agli ossidi di azoto e agli idrocarburi che, per effetto delle reazioni fotochimiche indotte dai raggi solari, portano all'ossidazione del monossido di azoto (NO), che diventa azoto (NO2), e alla formazione di ozono (O3) e di altri composti chimici con effetti tossici sull'ecosistema e sulla salute umana, in kg NMVOC (Non-Methane Volatile Organic Compounds, composti organici volatili non metanici).
- Impoverimento abiotico, elementi: questa categoria si riferisce all'esaurimento di elementi, come i metalli, e l'unità di misura è il kg Sb eq.
- Impoverimento abiotico, combustibili fossili: l'esaurimento dei combustibili fossili, in MJ.
- Carenza idrica: in m3 eq.
- Riduzione dello strato di ozono: assottigliamento dello strato di ozono, la categoria di impatto è facoltativa, ma è stata considerata nell'analisi, in kg CFC-11 eq.
"Abbiamo fornito i dati principali per lo studio, tra cui un'analisi dell'inventario di tutti i componenti e i materiali delle macchine, nonché i dati di consumo durante la fase d'uso", spiega Bricoli. "L'impatto a fine vita è stato calcolato sulla base di uno scenario di smaltimento delle macchine in cui sono stati utilizzati i dati europei sullo smaltimento".
L'LCA ha rilevato che il 95% dell'impatto ambientale delle macchine, in media, in tutte le categorie di impatto, è dovuto al consumo di energia e di risorse durante la fase d'uso. Solo in una categoria di impatto – l'impoverimento abiotico degli elementi – la fase di estrazione e produzione delle materie prime ha avuto, con il 46%, un impatto di più di qualche punto percentuale. "Data la grande quantità di acciaio utilizzata nella produzione delle macchine, è stato piuttosto sorprendente scoprire che i materiali utilizzati a tale scopo hanno in media un impatto inferiore al 4% del totale", spiega Bricoli. "Questo rende la valutazione della fase d'uso ancora più interessante, perché è chiaramente in questo ambito che noi e i nostri clienti abbiamo il maggior potere di ridurre l'impatto ambientale delle nostre riempitrici in futuro".
Il 95% dell'impatto ambientale delle macchine, in media, in tutte le categorie di impatto, è dovuto al consumo di energia e di risorse durante la fase d'uso. Dati ottenuti con l'LCA di GEA Filling & Packaging
Dati ottenuti con l'LCA di GEA Filling & Packaging
Modifiche tecniche che riducono il 30% delle emissioni di CO₂e
Analizzando più a fondo la fase d'uso, lo studio ha rilevato che – in quasi tutte le categorie – l'impatto maggiore è dovuto a tre forme di consumo di risorse: energia elettrica, vapore di processo e aria compressa. In termini di riscaldamento globale, questi tre consumi rappresentano, da soli, il 76% delle emissioni totali di CO2e dell'ABF 2.0. "Dato che GEA si concentra sulle emissioni dell'Obiettivo 3, le emissioni di CO2e rappresentano il fattore prioritario su cui intervenire e i risultati dell'LCA forniscono una mappa piuttosto chiara su come procedere nel modo più efficace", afferma Bricoli.
Innanzitutto, la LCA ha aiutato GEA a identificare e implementare tre misure rapide per ridurre ulteriormente l'impatto climatico dei suoi sistemi di riempimento.
- Con il recupero di ulteriore condensa, è stato ridotto il fabbisogno di vapore di processo durante la fase d'uso, diminuendo così il consumo di elettricità nel processo di riscaldamento.
- Rimettendo in circolo l'aria della soffiatrice, è stato ulteriormente ridotto il fabbisogno di aria compressa ed energia elettrica.
- I clienti possono ora scegliere di utilizzare la microfiltrazione invece dell'UHT per produrre acqua sterile, riducendo così l'energia elettrica necessaria per riscaldare l'acqua nella macchina.
"Nel loro insieme, queste tre misure si traducono in una riduzione del 30% delle emissioni di CO2 durante la fase d'uso della macchina", afferma Paolo Abelli. "Alcuni clienti continueranno a preferire la comodità dell'UHT rispetto alla microfiltrazione, ma l'aspetto importante è la trasparenza che otteniamo con l'LCA e il fatto che i nostri clienti siano ora in grado di prendere decisioni basate su dati reali".
Per il team di ricerca e sviluppo di GEA, la chiarezza fornita dall'LCA ha accelerato l'ulteriore sviluppo delle macchine.
"Attualmente stiamo studiando altri modi per recuperare energia, ad esempio dal forno della soffiatrice o da altri processi di riscaldamento. Abbiamo inoltre avviato una collaborazione con altre unità GEA per migliorare ulteriormente il recupero dell'energia elettrica nel nostro sistema. I dati concreti che otteniamo dalla LCA ci aiutano davvero a mettere a fuoco e ad allineare questo lavoro di collaborazione all'interno di GEA".
"Questa prima LCA ci ha permesso di apportare alcune modifiche specifiche a due dei nostri sistemi di riempimento per ottenere miglioramenti significativi in termini di CO2e, ma questo è solo l'inizio", Barbara Bricoli, R&D Innovation Manager di GEA Filling and Packaging
Barbara Bricoli, R&D Innovation Manager di GEA Filling and Packaging
Insegnare a un uomo a pescare
Grazie alla prima collaborazione con l'Università di Parma, GEA dispone ora degli strumenti e del know-how per eseguire ulteriori LCA per altri prodotti della sua gamma. "C'è un interesse crescente su tutti i fronti – da parte dei consumatori finali, dei clienti GEA, dei fornitori e naturalmente all'interno di GEA – verso la possibilità di quantificare l'impatto ambientale dei processi di produzione e dei prodotti finali, in modo da poter prendere decisioni informate su cosa acquistare o, nel nostro caso, su come progettare le macchine più efficienti e sostenibili", afferma Jannik Desel, Project Manager Sustainability di GEA. "Finora siamo riusciti a ottenere stime approssimative sull'impatto ambientale delle nostre macchine, ma la capacità dell'LCA ci consentirà di ottenere un'analisi molto più granulare e dati precisi e concreti sulle nostre macchine".
L'attuale strumento di Desel fornisce una panoramica grafica delle emissioni per un determinato prodotto, per identificare rapidamente i principali fattori responsabili del riscaldamento globale – tra le altre categorie di impatto – e dare priorità alle misure per migliorare le prestazioni ambientali. Ma, come la sua collega di R&D Bricoli, tiene a precisare che questo è solo l'inizio. "Per quanto riguarda ottenere un quadro chiaro e preciso dell'impatto ambientale dei fornitori, siamo ancora agli albori", afferma Desel. "Finora ci siamo basati molto sulle medie del settore, ma vogliamo procedere rapidamente per migliorare questo aspetto".
GEA ha avviato collaborazioni con i fornitori per valutare in modo approfondito l'impatto di CO2 dei loro macchinari e ha scoperto che l'LCA può essere utile a controllare questo processo. "Le aziende lungo tutta la catena di fornitura stanno iniziando ad agire per comprendere e ridurre il loro impatto ambientale, ma va sottolineato che si tratta di un terreno del tutto nuovo, quindi c'è una certa mancanza di esperienza e di chiarezza su come procedere", afferma Desel.
"La possibilità di effettuare LCA ci permette di assumere un ruolo di guida nel collaborare con clienti o fornitori alla creazione di prodotti a minore impatto lungo l'intero ciclo di vita". Jannik Desel, Project Manager Sustainability, GEA
Jannik Desel, Project Manager Sustainability, GEA
La LCA è sempre più parte integrante del processo di progettazione di GEA
Desel, sotto la guida di Nadine Sterley, Chief Sustainability Officer di GEA, sta ora portando avanti l'impegno di GEA di stabilire competenze LCA all'interno dell'azienda, in modo che GEA possa integrare le analisi dell'impatto del ciclo di vita nel processo di sviluppo di ogni prodotto. "I nostri colleghi in Italia hanno il merito di aver compiuto il primo grande passo verso la creazione di capacità LCA all'interno di GEA", afferma Sterley. "Come dimostrano i risultati, l'LCA è un efficace strumento per identificare i punti critici dell'impatto, definire le priorità di miglioramento della sostenibilità nel nostro processo di progettazione e aumentare la trasparenza per i nostri clienti."
