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INGEGNERIA DELLE MATERIE PRIME – CICLO DI PRODUZIONE E CONSUMO

CICLO DI PRODUZIONE E CONSUMO DELLE MATERIE PRIME

Introduzione

Le materie prime non sono, in principio, utilizzabili nello stato in cui si rinvengono o nel sito ove sono

disponibili e costituiscono adunamenti non necessariamente sfruttabili economicamente (risorse).

Con riferimento alle materie prime non rinnovabili (i minerali, i metalli, i materiali e le materie prime

energetiche) è necessario procedere preliminarmente alla loro asportazione (coltivazione o raccolta) dal contesto

(geologico e/o geografico) in cui sono inserite.

Analogamente, l’utilizzazione delle materie prime rinnovabili (prodotti vegetali ed animali) e dell’acqua è

subordinata ad operazioni di raccolta (coltivazione o cattura o emungimento) dall’ambiente in cui sono prodotte

o sono disponibili.

Un grezzo (materia prima minerale allo stato solido), un greggi0 (materia prima minerale energetica allo stato

fluido), un raccolto (materia prima rinnovabile di origine vegetale), la lana o il latte (materie prime rinnovabili di

origine animale) e, in genere, una materia prima primaria (rinnovabile o non) sono sempre il risultato, non

casuale, di un processo di sfruttamento di concentrazioni economiche (riserve) della medesima materia prima in

un sito ben localizzato nella biosfera.

A titolo di esempio può ricordarsi che la produzione di una sola forma di parmigiano richiede la disponibilità, in

un sito di estensione limitata, di una considerevole quantità di animali, tutti produttrici di latte nel momento

stabilito per la produzione del formaggio; è stata proprio l’esigenza di concentrazione delle risorse che ha spinto

i contadini dell’Emilia a creare al sistema delle cooperative, le prime forme di organizzazione collettiva dei

produttori agricoli.

Analogamente, le materie prime secondarie sono il risultato della collezione di materiali non utilmente

impiegabili in uno stadio qualunque del loro ciclo di vita, compreso lo stadio di fine uso.

In generale, una materia prima deve subire un processo di valorizzazione per rispondere alle esigenze del

mercato (degli utilizzatori e/o consumatori).

Ciò comporta il fatto che una materia prima debba subire diversi stadi di trattamento, passando per stati

intermedi, cui possono corrispondere prodotti semilavorati, prima di raggiungere lo stato finale di prodotto

mercantile.

Esiste, in genere, un mercato (o convivono più mercati) dei prodotti primari, dei semilavorati e dei prodotti

finali, ai quali sono riconosciuti valori (quotazioni) in relazione alle loro caratteristiche dopo ogni stadio di

trattamento.

Tali valori, espressi in una valuta di riferimento, sono variabili nello spazio e nel tempo in relazione alle

condizioni di utilizzazione delle materie prime e, quindi, alla disponibilità di risorse di scambio ed allo stato

delle tecnologie disponibili presso i vari utilizzatori o consumatori.

Il ciclo di trattamento delle materie prime comporta che le stesse siano assoggettate ad operazioni, elementari o

unitarie, ordinate in sequenze ben definite.

Ogni operazione è alimentata (input) da almeno un prodotto dell’operazione precedente (output) nella

successione logica (sequenza) del processo di trattamento.

Tuttavia, non sempre, anzi quasi mai, i vari stadi del trattamento si realizzano in uno stesso luogo e, in

particolare, nel luogo originario di coltivazione e/o di raccolta.

Capita, infatti, che in un luogo (sito o regione geografica), in cui è disponibile una risorsa, non siano disponibili

le tecnologie per valorizzarla.

Analogamente, può accadere che il prodotto intermedio di un processo di valorizzazione sia ottenuto in un sito in

cui non si verificano tutte le condizioni necessarie per la prosecuzione della sequenza prevista per il trattamento,

peraltro realizzabile in altro luogo.

Deve altresì rimarcarsi che ogni stadio di trattamento, cui corrisponde una modificazione dello stato delle

materie prime, comporta il rilascio di effluenti nell’ambiente: fluidi (gas, vapori e liquidi) contenenti fasi

disperse (composti chimici in soluzione o solidi in sospensione), solidi particolati (in forma di corpi di varie

dimensioni fino alle polveri).

L’energia non consumata utilmente incide sugli effluenti dal processo di trattamento, principalmente sotto forma

di calore e di vibrazioni.

Il tipo e la quantità degli effluenti, energia compresa, dipendono dalla natura della materia prima, dallo stadio del

trattamento e dal processo di produzione.

L’allocazione di una risorsa in un sito, non comporta automaticamente il fatto che l’autorità, preposta al governo

del territorio, ovvero gli operatori economici, operanti nel luogo, abbiano interesse o capacità per la

valorizzazione della stessa risorsa nel luogo stesso di rinvenimento o disponibilità o in altri luoghi.

In molti casi si verifica che l’interesse e la capacità di valorizzare una risorsa siano posseduti da soggetti operanti

in altri luoghi, presso i quali si realizzano condizioni favorevoli al mercato dei prodotti finali del processo di

valorizzazione (ovvero siano disponibili utilizzatori o consumatori).

P. Massacci 1

INGEGNERIA DELLE MATERIE PRIME – CICLO DI PRODUZIONE E CONSUMO

Si determina, in questi casi, una dicotomia tra il mercato dei produttori ed il mercato dei trasformatori, la cui

localizzazione è spesso coincidente con quella dei consumatori.

Tali condizioni possono variare nel tempo in relazione allo sviluppo delle economie delle regioni ove si verifica

la produzione e/o il consumo.

È stato, per esempio il caso del titanio e del cromo.

Nel caso del titanio, nel 1983 la produzione delle materie prime primarie (soprattutto rutilo ed ilmenite) era

concentrata (per il 93% della produzione mondiale) in Australia, Sierra Leone e Sud Africa, mentre i principali

produttori dei prodotti finali (lingotti di titanio) erano collocati in Unione Sovietica, Stati Uniti e Giappone.

Parimenti, nello stesso periodo, la produzione delle materie prime per la produzione del cromo (cromite) era

concentrata in Albania, Unione Sovietica e Sud Africa; tuttavia i principali utilizzatori delle cromiti per la

produzione di acciaio inossidabile erano localizzati negli Stati Uniti, nel Giappone, nell’Europa (soprattutto in

Germania) e nell’Unione Sovietica.

La delocalizzazione esistente, molto spesso, tra produttori di materie prime primarie e utilizzatori delle stesse per

la produzione di materiali e semilavorati non dipende solamente da ragioni geografiche, ma anche, spesso

soprattutto, da ragioni politiche e strategiche.

Intervengono altresì a condizionare la localizzazione dei vari stadi dei processi di trasformazione soprattutto

condizioni economiche in relazione alle risorse disponibili (conoscenze scientifiche e tecnologiche, energie e

materiali integrativi) ed ai costi sostenibili nelle varie aree geografiche interessate dalla sequenza produzione-

trasformazione-utilizzazione-consumo delle materie prime e dei loro prodotti.

Qualora, infatti, fattori politici non condizionino l’allocazione dei vari stati dei processi di produzione, questi

tendono ad essere insediati là dove si realizzano i minimi costi di produzione, compatibilmente con i minimi

costi di trasporto da uno stadio all’altro e fino al mercato dei consumatori finali.

La ricerca dell’ottimo (minimo costo di trasformazione e trasferimento) è particolarmente complessa nel caso

che la catena di produzione sia caratterizzata da molti stadi di trasformazione, che esistano molti livelli di

prodotti intermedi e molte tipologie di prodotti finali, nonché molti soggetti produttori di materie prime e molti

consumatori reali.

In questa disamina del problema del ciclo di produzione si escludono i consumatori occasionali o i consumatori

apparenti, che intercettano alcuni dei prodotti del processo per tesaurizzazione o per speculazione.

Il problema, connesso all’analisi del ciclo di vita delle materie prime, si complica ulteriormente se si prende in

considerazione l’ulteriore obiettivo della minimizzazione dell’impatto ambientale delle attività connesse con la

produzione e l’utilizzazione dei prodotti intermedi e finali realizzati a base delle materie prime prese in esame.

Il modello locazione-allocazione

Il ciclo di produzione-consumo può essere ricondotto ad un modello locazione allocazione nello spazio fisico in

cui possono operare le varie attività necessarie e sufficienti al compimento del ciclo stesso.

L’analisi del problema può essere semplificata se si riducono gli stadi del processo di produzione, i soggetti

operanti ed i luoghi delle operazioni.

A ciascuno stadio può, peraltro, corrispondere un sistema di stadi elementari; ciascun soggetto può rappresentare

un sistema di operatori interdipendenti; ciascun luogo può essere il baricentro di un sistema di siti che

dispongano di risorse confrontabili.

Per costruire un modello semplificato del ciclo di produzione si possono prendere in considerazione tre livelli di

attività (operazioni complesse) di trasformazione:

- produzione primaria (produzione o raccolta di materie prime primarie);

- prima trasformazione (produzione di semilavorati);

- produzione finale (produzione di prodotti per il mercato dei consumatori finali).

Si assuma che l’attività relativa a ciascuno dei predetti tre stadi possa realizzarsi in siti diversi, i, j, e k

rispettivamente, essendo:

i = 0, 1, 2,…, N

i

j = 0, 1, 2,…, N

j

k = 0, 1, 2,…, N

k

Si assuma, altresì, che ciascun sito di lavorazione possa essere interconnesso agli altri precedenti e/o successivi

e a ) di numero (N e N ) variabile, per

(della sequenza logica di produzione) mediante una serie di archi (a

ij jk ij jk

ogni sito, da 0 ad un valore minore o uguale al numero massimo di siti della fase precedente e/o seguente (della

sequenza logica di produzione):

≥ ≤ ≥ ≤

N N N N N

i ij j jk k

Il valore dello sviluppo di un generico arco (a o a ) tende a zero, nel caso che un sito relativo ad uno stadio di

ij jk

produzione coincida con quello dello stadio precedente e/o successivo.

Ovviamente, il problema si semplificherebbe se i siti di uno stadio coincidessero con i siti di un livello

immediatamente successivo e, al limite, se si verificassero le condizioni di coincidenza dei tre stadi ai quali è

stato ridotto il modello locazione-allocazione.

P. Massacci 2


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AUTORE

Atreyu

PUBBLICATO

+1 anno fa


DETTAGLI
Corso di laurea: Corso di laurea in ingegneria per l'ambiente e il territorio
SSD:
A.A.: 2010-2011

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher Atreyu di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Ecobilancio delle risorse e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università La Sapienza - Uniroma1 o del prof Lamarca Floriana.

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