Economic assessment of an emerging technology using MFCA : case study of Grecian Magnesite under FineFuture project

The aim of this thesis is to investigate the role of the Material Flow Cost Accounting (MFCA) in assessing the economic performance of an emerging fine particle floatation technology in the mining industry. The investigation is part of an EU H2020 project- “Fine Future”, targeting the valorization of fine deposits containing Critical Raw Materials (CRM) generally lost to the tailings. The case study is from a Greek mining company called Grecian Magnesite S.A, which is one of the case studies within the FineFuture project. The systematic methodology included initially an extensive review of the applicability of MFCA in various industrial sectors in the context of the Plan-Do-Check-Act model of the ISO 14051: 2011. Then, the goal and scope of the case study was defined followed by the selection of the system boundaries for the current scenario of processing line and the future scenario, when the FineFuture objectives would be realized. Physical and monetary data through each processing unit were collected through questionnaire surveys. The Quantity Centres (QC) were identified and verified for the physical mass balance and the monetary balance. For each QC, individual cost matrix was developed to calculate the distribution of the inputs to finished product (positive product) and material losses (negative product). Costs were allocated under the heads of Material Cost (MC), Energy Cost (EC), System Cost (SC) and Waste Management Cost (WC) accordingly. The individual cost matrices were then aggregated into a cost flow model to calculate the total MFCA cost of the current and future scenarios of the processing line, within the system boundary. Results revealed that the total MFCA cost for the processing of 1 tonne of fine deposits in the future scenario amounts to 33.28 €, of which roughly 24% is transformed into positive product and the remaining 76% is lost as material loss. The total EC accounted for the highest contribution to the total MFCA costs i.e. 48.69%, while the WC had the lowest contribution of 3.18%. Sensitivity analyses by substituting heavy fuel oil (HFO) with pet coke and LNG for drying, revealed that the impact of substitution with pet coke on the total MFCA cost is negligible and remains almost the same as HFO, while the substitution with LNG increases the total MFCA cost by more than 2.5 times in excess to the cost with HFO as the drying fuel. Additionally, the study also reported an anomaly within the ISO methodology concerning internal recycling. It has been observed that when accounting for internal recycling of material losses within the system boundary, allocating the cost savings to the material, energy and system costs reduces the total MFCA cost to significant extent. On the other hand, if the cost savings are calculated based on the purchasing value of the substituted material, the effect on the total cost is rather negligible. Lastly, the research does suffer from certain limitations mostly owing to the limited availability of data. Nevertheless, the same may be considered as an agenda for future research work on the practical applicability of MFCA in waste management services

Lo scopo di questa tesi è di indagare il ruolo del Material Flow Cost Accounting (MFCA) nella valutazione della performance economica di una tecnologia emergente di flottazione di particelle fini nell'industria mineraria. L'indagine fa parte di un progetto UE H2020 - "FineFuture", mirato alla valorizzazione di depositi fini contenenti materie prime critiche (CRM) generalmente perse nei residui di processo. Il caso di studio riguarda una società mineraria greca chiamata Grecian Magnesite S.A., ed è uno dei casi di studio all'interno del progetto FineFuture. La metodologia ha previsto inizialmente un'ampia revisione dell'applicabilità dell'MFCA in vari settori industriali nel contesto del modello Plan-Do-Check-Act della ISO 14051: 2011. Poi, l'obiettivo e l'ambito del caso studio sono stati definiti, seguiti dalla selezione dei confini del sistema per lo scenario attuale della linea di lavorazione e per lo scenario futuro, quando gli obiettivi FineFuture saranno realizzati. I dati fisici e monetari di ciascuna unità di processo sono stati raccolti tramite questionari. Sono stati individuati e verificati le unità (QC) per il bilancio di massa fisico e il saldo monetario. Per ogni QC è stata sviluppata una matrice di costo individuale per calcolare la distribuzione degli input al prodotto finito (prodotto positivo) e alle perdite di materiale (prodotto negativo). I costi sono stati ripartiti sotto le voci Costo del materiale (MC), Costo dell'energia (EC), Costo del sistema (SC) e Costo della gestione dei rifiuti (WC). Le singole matrici di costo sono state quindi aggregate in un modello di flusso di costo per calcolare il costo totale MFCA dello scenario attuale e di quello futuro. I risultati hanno rivelato che il costo totale dell'MFCA per il trattamento di 1 tonnellata di residuo fine ammonta a 33,28 €, di cui circa il 24% viene trasformato in prodotto positivo e il restante 76% viene perso come perdite di materiale. Il totale SC ha rappresentato il contributo più alto ai costi totali MFCA, ovvero il 48,69%, mentre il WC ha avuto il contributo più basso (3,18%). Le analisi di sensibilità sostituendo l'olio combustibile pesante (HFO) con pet coke e GNL per l'essiccazione, hanno rivelato che l'impatto della sostituzione con pet coke sul costo totale dell'MFCA è trascurabile, mentre la sostituzione con GNL aumenta il totale Costo MFCA di oltre 2.5 volte. Inoltre, lo studio ha messo in evidenza un'anomalia all'interno della metodologia ISO relativa al riciclaggio interno. È stato osservato che quando si tiene conto del riciclaggio interno delle perdite di materiale all'interno del confine del sistema, l'allocazione dei risparmi sui costi dei materiali, dell'energia e del sistema riduce in misura significativa il costo totale dell'MFCA. Se invece i risparmi sui costi sono calcolati in base al valore di acquisto del materiale sostituito, l'effetto del costo totale è piuttosto trascurabile. Infine, la ricerca soffre di alcune limitazioni dovute principalmente alla limitata disponibilità di dati. Tuttavia, lo stesso può essere considerato come un'agenda per futuri lavori di ricerca sull'applicabilità pratica dell'MFCA nei servizi di gestione dei rifiuti.