Dallo scarto al prodotto. Cicli produttivi, ecologia industriale e impatti sul territorio. La valorizzazione degli scarti della filiera produttiva della pietra naturale

The European Commission, through its policies and action plans (Sustainable Production and Consumption, Waste Framework Directive 2008/98/EC, Roadmap to a Resource Efficient Europe (COM(2011) 571), Environmental Technologies Action Plan (ETAP), Ecoinnovation Action Plan (EcoAP), Europe 2020, Europe 2050), aims to promote industrial innovation of products and processes in order to reduce environmental impacts. A key topic for the reduction of environmental impacts is the recycle of scraps (pre-consumer waste) which derive from production processes, as raw materials for the same or for other production sector. This subject is really important in the actual current world situation, in response to the demands of the general guidelines for the sustainability of production processes. The research project deals with the subject of the environmental issues connected to stone production processes, by focusing on the very significant scraps production (on average, the production of 1 ton of blocks generates about 1 ton of scraps which usually goes to local special landfill) and on the possible ways for reducing and reusing them. Natural stone case-study The case of natural stone has been selected because the international market of stone is really relevant and the request for this material is growing more and more (contrary to the trend observed during the period of global economic crisis for other building sectors). Furthermore, stone supply chain is characterized by a typical aspect: all the externalities are localized in a very small area (this means that territorial changes and environmental impacts are evident and perceptible at local level). For all these reasons, new territorial policies have been recently introduced both at European level, through the creation of plans for waste management, and at local level, by introducing management plans, which are oriented to sustainable development and specific management procedures for this sector. Therefore the purposes of this research project is the creation of a model to assess impacts and to support decisions by providing solutions to improve stone supply chain. The improvement is pursued through the reduction of the related environmental impacts (improvement of the environmental profile, “green” product, ethical product, etc) and the promotion of reusing scraps and their valorization through upcycle processes. The research work starts from the study of the stone production processes (quarry planning, extraction, cutting, polishing, use and end-of-life), focusing the attention on the studies about extraction, cutting and polishing phases. This choice is motivated by the fact that these activities can occur on the territory of where raw materials are extracted, while other phases have not necessarily an implication on the territory of origin. Research method The first step of the research is the definition of the typologies and the features of raw material and waste/scraps. To simplify the reading and the identification of recycling scenarios, the supply chains has been classified with a code deriving from Italian typical filing system (Ateco2007 by ISTAT) and the typologies of scraps have been classified with a code deriving from European filing system (CER catalogue) with the addition of a specific code (defined as attribute code) that have the role better identifying the scraps (in some cases, the CER code is too generic). The results of this phase are the construction of an ordered matrix, that describes the stone's supply chain and allows to perform environmental assessments. The matrix is useful for defining, both at local and global level, some strategies for the improvement of the supply chains. The same matrix is also useful for public and private stakeholders, operating inside the various production processes, for the generation of positive externalities. The next step of the research is the proposal of eco-innovative production scenarios, regarding processes, products and scraps. To achieve this purpose three actions have been done. The first is to investigate eco-innovative industrial scenarios, in accord with the principles of industrial ecology (Eco Industrial Park for abroad, Aree Produttive Ecologicamente Attrezzate for Italy), in order to create models and to study the relations which might be established in an industrial district, for the development of the sustainability strategies. The second actions aims to take contributions from new approach to sustainability (Blue Economy, Green Economy, Green Marketing, Systemic Design, etc). The third action is the definition of an evaluation method, suitable to evaluate the strategic scenarios identified, based on a simplified set of environmental indicators. The method takes some parameters from the Life Cycle Assessment and contextualizes the evaluation with indicators that quantify and assess the territorial modifications engaged with marble quarries activities (for example land use) and contextualizes the impacts through GIS mappings. The last step of the research is composed by: the application of the proposed evaluation method in one marble district (the case study is the district Apuo-versiliese, better known as Carrara), and the collection of results. The choice of this district is not a random sample. The Cararra’s district is one of the Italian industrial excellence and it is the most important in the stone sector for quantity of product, turnover and innovation (process and product). For this production reality have been considered good practice, already in progress, and the results of research project (in progress and concluded, such as the EU Life Project Recyslurry or the R4ST - Research for Stone and Technology); with the aim of defining paradigmatic models that can be replicated elsewhere. An important aspect, emerging from the study of this case is the importance of the district authorities (in Italy, in most cases the district exist formally, but not operationally), of the consortium (promoters of initiatives in the interest of all businesses in the area, for example the promotion of the fair IMM) and of the research centers (creators of innovative scenarios) in supporting and promoting eco-innovation Results The results of this research work are: the definition of possible scenarios for the environmental improvement, through the reuse of scraps and the reduction of use of raw material (different production scenarios have been evaluated and the most advantageous are highlighted) and the creation of an integrated assessment model (LCA and GIS) that makes transparent the production chain of a product and its direct territorial implications. Besides, a further contribution is a methodological proposal for the integration of a GIS for mapping the environmental information on the territory (identification of quarries and related information, identification of landfills and related information, CO2 emissions related to the activities of the quarry, etc). This method of reading the information, oriented to the stakeholders (public and private) of the various production processes, in order to guide their choices and to enable the comparison of different alternatives whit explicit criteria (environmental performances). The evaluation on the Carrara’s Marble District is highly representative of the site, but it provides research ideas for other marble districts which have goals for sustainable development. The scenarios presented, if pursued, could imply a very positive change that could greatly improve the local environment and that could be a stimulus to allow new synergies for the local economy. An aspect to be emphasized is that the recycling of scraps from quarries and processing activities also reduces embodied energy of marble, because the energy consumed to processing marble allow to obtain more raw materials "co-products". The allocation of impacts between co-products may be related on the economic value of the raw material obtained (highest for the slabs of first quality, less high for the recycled materials). In the proposed study, the choice of using only some environmental indicators has aimed to simplify the reading of the assessments, facilitating the role of decision makers in the proposing of regional policies or new systems of management and coordination of activities in the quarry. The study demonstrates the potentialities of scraps, that can become raw material for new productions. The focus on these aspects could lead to the construction of a local district highly structured and extremely competitive both nationally and internationally.

L’Unione Europea, attraverso le sue politiche e piani di azione (Sustainable Production and Consumption, Waste Framework Directive 2008/98/EC, Roadmap to a Resource Efficient Europe (COM(2011) 571), Environmental Technologies Action Plan (ETAP), Ecoinnovation Action Plan (EcoAP), Europe 2020, Europe 2050), si è posta come scopo la promozione dell’innovazione industriale dei prodotti e dei processi, in modo da poter ridurre gli impatti ambientali ad essi associati. Un argomento chiave per la riduzione degli impatti ambientali è il riciclo degli scarti (rifiuti pre-consumo) che derivano dai processi produttivi, come materia prima seconda per la stessa filiera o per altri settori produttivi. Nell’attuale scenario globale, in risposta alle continue richieste di sostenibilità dei processi produttivi, questo argomento ha una notevole rilevanza. Il progetto di ricerca riguarda le tematiche legate alle problematiche ambientali connesse alla filiera produttiva della pietra naturale, concentrando l’attenzione sulla significativa produzione di scarti (si stima che, la produzione di 1 t di blocchi genera 1 ton di scarti, che tipicamente sono destinati ad essere smaltiti nelle discariche locali) e sulle possibilità di poter ridurre questo quantitativo intervenendo sul processo e/o recuperarlo come materi prima seconda. Il caso studio della pietra naturale Il caso della filiera produttiva della pietra naturale è stato selezionato perché il mercato internazionale della pietra è molto rilevante, e si riscontra che negli ultimi anni la richiesta di questo materiale è cresciuta notevolmente (contrariamento al trend osservato per altre filiere produttive legate al settore edile durante il periodo di crisi economica globale). Inoltre, la filiera produttiva della pietra naturale è caratterizzata da un aspetto molto peculiare: tutte le esternalità sono localizzate in un’area molto contenuta (ciò significa che i cambiamenti territoriali e gli impatti ambientali sono evidenti e percepibili alla scala locale). Per tutte queste ragioni, negli ultimi anni sono state introdotte nuove politiche territoriali sia a livello europeo, attraverso la creazione di piani di gestione dei rifiuti, che alla scala locale, attraverso l’introduzione di piani di gestione di cava, entrambi orientati allo sviluppo sostenibile e a specifiche procedure per la gestione di questo settore. Pertanto l’obiettivo di questo progetto di ricerca è la creazione di un modello per compiere valutazioni sugli impatti e per supportare le decisioni attraverso la fornitura di soluzioni per migliorare la filiera produttiva della pietra naturale. Il miglioramento è perseguito attraverso la riduzione dei relativi impatti ambientali (miglioramento del profilo ambientale del prodotto, “green product”, prodotti etici, etc) e attraverso la promozione e del riuso degli scarti attraverso la sua valorizzazione in processi di upcycle. Il progetto di ricerca è partito dallo studio dei processi produttivi della pietra naturale (gestione della cava, estrazione, taglio, lavorazione, fase d’uso e fine vita), concentrando l’attenzione sull’estrazione, sul taglio e sulla lavorazione. Questa scelta è stata motivata dal fatto che queste fasi del processo produttivo si verificano tipicamente sul territorio dove si estrae la materia prima, mentre le altre fasi non necessariamente generano implicazioni sul territorio di origine. Il metodo di ricerca Il primo step della ricerca è stato la definizione delle tipologie e delle caratteristiche della materia prima e dello scarto/rifiuto. Per semplificare la lettura e l’identificazione di scenari di riciclo, la filiera produttiva è stata scomposta in fasi che sono state classificate secondo il sistema Ateco2007 di ISTAT, le tipologie di scarto sono state invece classificate con un codice derivante dai Cataloghi CER con l’aggiunta di un codice specifico (definito come codice attributo) che ha il ruolo di identificare meglio lo scarto (in alcuni casi, i codici CER sono generici e necessitano di specifiche). Il risultato di questa fase è la costruzione di una matrice ordinata, che descrive la filiera produttiva della pietra naturale e permette di rendere possibile una valutazione ambientale. La matrice è inoltre utile per definire, sia alla scala locale che alla scala globale, alcune strategie per migliorare la filiera produttiva. La stessa matrice è anche utile ai decisori pubblici e privati, per operare all’interno dei vari processi produttivi, al fine di generare esternalità positive. Lo step successivo è stato quello di proporre scenari produttivi ecoinnovativi, riguardanti processi, prodotti e scarti. Per raggiungere questo obiettivo sono state fatte tre azioni. La prima azione è stata quella di investigare scenari industriali ecoinnovativi, in accordo con i principi dell’Ecologia industriale (eco Industrial Park all’estero e Aree Produttive Ecologicamente Attrezzate in Italia), per creare modelli e per studiare le relazioni che possono essere stabilite in un distretto industriale, per lo sviluppo delle strategie sostenibili. La seconda azione ha lo scopo di prendere contributi dalle nuove forme di approccio alla sostenibilità come la Blue Economy, Green Economy, Green Marketing, Systemic Design, etc. La terza azione è la definizione di un metodo di valutazione, utile per valutare gli scenari strategici individuati, basati su di un set semplificato di indicatori ambientali. Il metodo attinge alcuni parametri dal Life Cycle Assessment e contestualizza le valutazioni con indicatori che quantificano e valutano le implicazioni territoriali connesse con le attività estrattive del marmo (ad esempio il consumo di suolo) e che contestualizza gli impatti attraverso le mappature fatte con i GIS. L’ultimo step del progetto di ricerca è composto dall’applicazione del metodo di valutazione proposto in un distretto marmifero (il caso studio individuato è quello del distretto marmifero apuo-versiliese, meglio noto come quello di Carrara), e dalla valutazione dei risultati ottenuti. Il distretto di Carrara rappresenta una delle eccellenze industriali italiane ed ha una certa rilevanza nel settore lapideo sia per quantitativi di materiale estratto, che per fatturato ed innovazione (sia di processo che di prodotto). Per questa realtà produttiva sono state prese in considerazione le buone pratiche, già in corso, e i risultati dei progetti di ricerca (in corso e conclusi, come ad esempio il progetto LIFE Recyslurry o il R4ST - Research for Stone and Technology); con lo scopo di definire modelli paradigmatici che possono essere replicati altrove. Un aspetto importante, che emerge dagli studi su questo caso, sono l’importanza delle autorità distrettuali (in Italia, in molti casi i distretti esistono solo formalmente, ma non operativamente), dei consorzi (promotori di iniziative nell’interesse di tutte le aziende presenti sul territorio, per esempio la promozione della fiera IMM Carrara) e dei centri di ricerca (creatori di scenari innovativi) a supporto della promozione dell’ecoinnovazione. Risultati I risultati di questo lavoro di ricerca sono: la definizione di possibili scenari per il miglioramento ambientale, attraverso il riuso degli scarti e la riduzione dell’uso di materia prima (scenari differenti produttivi sono stati valutati e i più vantaggiosi sono stati evidenziati) e la creazione si un modello di valutazione integrato (LCA e GIS) che rende trasparenti le filiere produttive e i loro effettivi impatti ambientali sul territorio. Il contributo davvero originale, è la proposta di una metodologia per l’integrazione di un GIS per la mappatura delle informazioni ambientali sul territorio (individuazione delle cave e delle relative informazioni, individuazione delle discariche e delle relative informazioni, le emissioni di CO2 legate alle attività di cava, etc). Questo metodo di lettura delle informazioni, rivolto ai decisori (pubblici e privati) dei vari processi produttivi, ha lo scopo di orientare le loro scelte e per consentire il confronto delle diverse alternative con espliciti criteri (prestazioni ambientali). Le valutazioni condotte sul distretto marmifero di Carrara sono altamente rappresentative del sito, ma forniscono idee e suggerimenti per altri distretti marmiferi che hanno come scopo lo sviluppo sostenibile. Gli scenari presentati, se perseguiti, potrebbero favorire dei cambiamenti positivi che comporterebbero un notevole miglioramento ambientale alla scala locale e che potrebbero diventare stimoli per sostenere nuove sinergie per l’economia locale. Un aspetto che va enfatizzato è che il riciclo degli scarti derivanti dall’estrazione e dalla lavorazione delle attività può ridurre l’energia integrata del marmo, perché, l’energia consumata nelle fasi di lavorazione del marmo potrebbe favorire la produzione di più materia prima seconda (definibile anche come sottoprodotto). L’allocazione degli impatti tra i sottoprodotti potrebbe essere fatta in base al valore economico della materia prima ottenuta (più alta per le lastre di prima qualità, più bassa per i materiali riciclati). Nello studio proposto, la scelta di usare solo alcuni indicatori ambientali permette di semplificare la lettura delle valutazioni, facilitando il ruolo dei decisori nella proposta di politiche regionali o di nuovi sistemi di gestione e coordinamento delle attività in cava. Lo studio dimostra le potenzialità degli scarti, che possono diventare materia prima per nuove produzioni. L’attenzione su questi aspetti potrebbe portare alla costruzione di una distretto locale altamente qualificato ed estremamente competitivo sia a livello nazionale che internazionale.