La zincatura a caldo ed il rispetto dell'ambiente

Durante gli ultimi anni, i segni del degrado ambientale e le conseguenze di fenomeni globali determinati dalle emissioni, quali l’ effetto serra, l’ acidificazione delle piogge, l’ eutrofizzazione e l’ assottigliamento della fascia di ozono, hanno polarizzato l’ attenzione della società sul tema della conservazione dell’ ambiente, ormai avvertita come necessità primaria.

Un’ accresciuta consapevolezza della necessità di rispettare l’ ecosistema in cui viviamo, determina un’ attenzione crescente agli impatti causati non solo dalle attività industriali, ma anche dai prodotti stessi durante tutto l’ arco del loro utilizzo, ovvero anche durante le fasi successive alla produzione.

Questa evoluzione, vero e proprio fenomeno di costume, sta determinando diversi effetti a vari livelli sulla politica di appalto delle Pubbliche Amministrazioni, sul comportamento degli acquirenti nel mercato, sui programmi delle aziende produttrici.

La Commissione Europea ha dedicato un’ attenzione particolare a queste questioni, con l’ intenzione di creare vantaggi competitivi per le aziende che si mostrino più ricettive ed innovative. Le performance ambientali, in questo modo, sono diventate aspetti chiave del valore dei processi industriali e dei prodotti.

In questo quadro complesso, anche i materiali destinati alle costruzioni, nelle disposizioni di legge quanto nelle libere scelte dei consumatori, vengono via via assoggettati a criteri di preferenza non più solo basati su costo e performance funzionale nel loro utilizzo. Oltre alle considerazioni economiche e prestazionali, per chi decide quali materiali e prodotti utilizzare, diviene discriminante anche la maggiore o minore ecocompatibilità dei loro costituenti, in un bilancio tra pro e contro le cui regole sono dettate dai principi dello sviluppo sostenibile.

Lo zinco migliora le prestazioni ambientali dell’ acciaio

La preservazione delle risorse ambientali passa anche attraverso l’ utilizzo di sistemi che impediscano di degradarsi a prodotti indispensabili, ottenuti con grande dispendio materiale ed energetico. I sistemi anticorrosione accrescono evidentemente la competitività di un prodotto rispetto ad altri, con l’ influenza positiva determinata dall’ incremento della durata in servizio delle opere.
La zincatura a caldo si rivela, anche in quest’ ottica, un ottimo alleato dell’ acciaio. Assicurando una protezione dalla corrosione di lunga durata e senza necessità di interventi manutentori per decenni, lo zinco evita gli impatti ambientali connessi alle azioni di ripristino e rifacimento delle opere compromesse.

Secondo i criteri dettati da una moderna tecnica di valutazione e confronto delle prestazioni ambientali, il Life Cycle Assessment,in una comparazione che coinvolga diversi materiali da costruzione, i carichi ambientali connessi con la produzione di un opera edilizia, vanno distribuiti sull’ intero arco della vita utile del manufatto da realizzare. In questo modo, una maggiore durabilità consiste direttamente in un impatto ambientale più leggero. Quindi, l’ incremento di durata ottenuto con la zincatura a caldo, non solo rende chiara la differenza di prestazione ambientale tra acciaio zincato ed acciaio protetto con processi diversi, ma aumenta anche la competitività delle realizzazioni in acciaio rispetto a soluzioni costruttive alternative e al consueto utilizzo del cemento. Ciò è reso possibile dalle proprietà caratteristiche dello zinco, ma anche dal carico ambientale molto basso connesso con l’ operazione di zincatura a caldo, come vedremo nel seguito nel paragrafo relativo all’ applicazione del Life Cycle Thinking.

Fattore determinante per conseguire la progressiva minimizzazione dei carichi e degli impatti è l’ attenzione posta dagli operatori del settore della zincatura a caldo al miglioramento continuo delle performance ambientali del processo produttivo.

Il settore della zincatura in Italia vanta, infatti, un notevole numero di aziende certificate ISO 14000 e una quota di registrazioni EMAS superiore di molto alla media degli altri settori industriali. L’ adesione a questi sistemi di gestione ambientale certificati, determina un reale progresso, con un’ accresciuta consapevolezza dell’ importanza delle procedure per l’ efficienza ambientale della produzione e del rispetto di leggi e regolamenti. Questo processo virtuoso coinvolge tutti i livelli dell’ organizzazione aziendale . Ciò, come è giusto che sia, implica la piena soddisfazione delle leggi e dei regolamenti vigenti in materia ambientale da parte delle aziende. Per l’ attenzione dimostrata e il particolare impegno alla diffusione di questi sistemi, l’ Associazione Italiana Zincatura nel 2006 ha ricevuto dal Comitato Interministeriale per l’ EMAS Italiano, una targa di riconoscimento.

Vale la pena di ricordare, inoltre, che le tecniche di produzione adottate oggi nei reparti di zincatura a caldo corrispondono ai criteri nazionali e comunitari, stabiliti per la prevenzione e il controllo dell’ inquinamento, universalmente noti come BAT – Best AvailableTechniques, migliori tecniche disponibili per il contenimento delle emissioni.

La zincatura è applicazione di un rivestimento di zinco sull’ acciaio. Per valutare il valore ambientale del prodotto e il suo comportamento occorre, dunque, analizzare in primis gli effetti dello zinco sull’ ambiente e sulla salute umana.

Lo zinco e l’ambiente

Lo zinco è un metallo essenziale, indispensabile per la vita di piante ed animali, ed ovviamente anche per la vita dell’ uomo. E’ un elemento naturalmente presente in aria, acqua e suolo. Tutti gli ecosistemi beneficiano della sua presenza a differenti concentrazioni.
Lo zinco, sin dagli albori della vita, è stato “utilizzato” dalla natura con un ruolo specifico in varie reazioni biologiche. Di conseguenza, per ogni organismo vivente esiste un intervallo ottimale di esposizione allo zinco. Le piante e gli animali hanno bisogno di zinco per crescere ed ogni organismo è soggetto alle fluttuazioni stagionali della sua bio-disponibilità. Per questo l’ evoluzione ha creato un meccanismo detto omeostasi, che permette di regolarne l’ apporto all’ interno di determinati limiti. Per questo i metalli bio-essenziali come lo zinco, ma anche rame e ferro non si accumulano all’ interno dell’ organismo, ma si bilanciano tra loro. In caso di deficienza si accumulano e gli eventuali eccessi sono espulsi.

Contenuto di zinco

Tab. 12.1

Livelli naturali di zinco in vari comparti ambientali.

Lo zinco è presente in natura in tutti gli ecosistemi.

Aria (rurale) 0.01 – 0.2 g/Nm3
Suolo (media) 10 - 30 mg/kg
Rocce ignee 5 - 240 mg/kg
Scisti e argille 18 - 180 mg/kg
Arenarie 2 - 41 mg/kg
Scisti nere 34 - 1500 mg/kg
Giacimenti minerari di zinco 5 – più di 15 %
Oceano aperto 0.001 - 0.06 μg/l
Mari costieri 0.5 - 1 μg/l
Fiumi di pianura 5 - 40 μg/l
Fiumi di montagne <10 μg/l
Grandi laghi 0.09 – 0.3 μg/l
Ruscelli vicini a giacimenti >200 μg/l

Siamo abituati a considerare negativamente gli effetti di molte sostanze utilizzate dall’ uomo e dalle attività industriali. Nella maggior parte dei casi, si sente parlare della necessità della limitazione al minimo della loro immissione nell’ ambiente.

Questo è vero per tutte le sostanze sintetiche. Per gli elementi presenti in natura indipendentemente dall’ azione dell’ uomo ed, in particolare per quelli bio-essenziali, non necessariamente questa affermazione è vera.

Il Programma Internazionale per la Sicurezza Chimica (IPCS), un forum mondiale organizzato dall’ OMS, l’ Organizzazione Mondiale della Sanità e dall’ ONU, ha affrontato una discussione al fine di stabilire i criteri di salute ambientale per lo zinco.

La conclusione è che lo zinco è un elemento necessario per l’ ambiente, per cui sussiste una possibilità sia di carenza che di eccesso. Per queste ragioni è importante che i criteri per la regolamentazione non siano fissati a livelli così bassi da portare lo zinco nell’ area della carenza.

La possibilità di immissione di zinco in ambiente dalla zincatura a caldo, non comporta preoccupazioni per i suoli sui quali i manufatti zincati vengono installati. Infatti, i prodotti della corrosione dello zinco per applicazioni come la zincatura, non raggiungono concentrazioni tali da determinare preoccupazioni, data la ridotta velocità con cui la dissoluzione avviene. Del resto questo è il maggiore punto di forza della protezione ottenuta utilizzando zinco.

Una ricerca effettuata dall’ Università di Ancona, i cui risultati sono stati pubblicati sulla rivista scientifica Chemistry and Ecology nel 2002, ha messo in evidenza che anche per strutture di grossa mole, quali tralicci dell’ alta tensione, nel suolo circostante, già a una distanza inferiore a 1m, non si riscontra alcuna variazione della concentrazione di zinco rispetto ai valori naturali. Le strutture sono poste in opera in zone urbane-agricole e urbane-marine nel territorio di Parma ed Ancona e dopo circa 30 anni dalla loro posa in opera conservano sulla superficie una quantità di zinco tale da essere ancora a norma. I siti di analisi sono stati scelti in modo da essere rappresentativi della composizione media del suolo italiano.

È accertato, dunque, che non vi è nessun rischio per i suoli.

Ciò è stato riconosciuto anche da uno studio di valutazione del rischio – Zinc Risk Assessment dell’ Unione Europea, di prossima pubblicazione. Le Autorità Competenti dei Paesi Membri dell’ UE hanno, inoltre, recentemente (dicembre 2006) stabilito, che per quanto riguarda il controllo dell’ immissione di zinco nei vari comparti ambientali (suolo, acque e sedimenti), non è necessario sottoporre a regolamentazione i prodotti dell’industria di trasformazione, tra cui anche i rivestimenti zincati acaldo.

Lo zinco e la salute umana

Lo zinco gioca un ruolo essenziale nel metabolismo umano. Per esempio, lo zinco è vitale per il corretto funzionamento di più di 200 enzimi, per la stabilità del DNA e per l’ espressione dei geni, nonché per la trasmissione dei segnali nervosi.
Il corpo umano contiene 2-3g di zinco (e, per esempio, 7g di ferro) che si ritrova dappertutto nel corpo, con i livelli più alti nei muscoli, nel fegato, nei reni, nelle ossa e nella prostata.

L’ apporto giornaliero raccomandato è di 12mg/die per le donne adulte e 15mg/die per gli uomini adulti. L’ apporto giornaliero dipende dal sesso, età e stato generale di salute. I neonati, i bambini, gli adolescenti, le donne in gravidanza e gli anziani hanno bisogno di maggiori quantità di zinco. Certi gruppi della popolazione, specialmente nelle aree più depresse sono soggetti al grave rischio di non avere un sufficiente apporto di zinco dall’ alimentazione. Le conseguenze di un’ insufficiente assunzione sono malattie della pelle, sonnolenza, ridotta sensibilità di gusto ed olfatto e, perfino, ridotta fertilità ed indebolimento del sistema immunitario.

In più, sul versante opposto, studi recenti effettuati dalle Autorità Competenti degli Stati Membri dell’ Unione Europea per conto della Commissione, hanno ribadito che l’ utilizzo attuale dello zinco in tutte le attività umane non determina esposizione a rischio per la salute umana17.

Lo zinco e l’ acciaio sono totalmente riciclabili

D’ altra parte, lo zinco ha anche il vantaggio di essere un materiale riciclabile. Oggi, circa il 30% dello zinco utilizzato è ottenuto dal riciclo. E’ difficile essere più precisi con questo dato, per il fatto che i prodotti che si ottengono dallo zinco hanno una vita media di utilizzo molto lunga. Oltre alla zincatura a caldo ed elettrolitica, infatti, questo materiale serve anche per la realizzazione degli ottoni e dei presso-fusi. La protezione di un manufatto in acciaio zincato sovente dura più della vita utile del manufatto stesso e lo zinco residuo si può rendere disponibile per il riciclo anche dopo un periodo di 100 anni. L’ acciaio che la zincatura protegge in maniera così efficace, a fine vita, cioè terminata la fase di utilizzo, è altrettanto riciclabile.
Trattandosi di semplice elementi chimici, lo zinco e il ferro possono essere riciclati senza alcuna perdita delle caratteristiche fisiche o delle proprietà chimiche.

L’ ottica del ciclo di vita applicata alla zincatura a caldo

Concetti come la riciclabilità, la valutazione degli impatti e dei carichi, del rischio ambientale connesso alle attività umane dall’ inizio della catena produttiva fino al destino finale del prodotto, sono già presenti nelle normative vigenti. Le politiche ambientali si vanno affinando all’ interno di schemi che richiedono una valutazione delle prestazioni ambientali nell’ ottica dell’ intero ciclo di vita. Una nuova frontiera dell’ eco-sostenibilità segna il passaggio ad una gestione integrata della protezione ambientale, perché non sia trascurata la valutazione di nessuna fase di vita del prodotto a cominciare dall’ estrazione delle materie prime, passando per la produzione e l’ utilizzo, fino al recupero o allo smaltimento.
In altre parole, questa crescente attenzione verso le problematiche ambientali comporta necessariamente un nuovo modo di pensare la produzione industriale e l’ approvvigionamento di beni e servizi. Questo è ciò che oggi viene chiamato Life Cycle Thinking.

Accanto a ciò, si noti l’ importanza delle politiche comunitarie per lo sviluppo sostenibile nell’ ambito dell’ IPP - Politica Integrata di Prodotto, e di alcuni principi ispiratori del green procurement – appalto verde, per i quali le pubbliche amministrazioni e le grandi imprese private dovrebbero favorire nell’acquisto i prodotti più eco-efficienti.

Perché tutti questi processi possano risultare in azioni efficaci occorre uno strumento quantitativo che permetta di stabilire con oggettività l’ efficienza ambientale di un sistema produttivo, di un servizio o di un’ applicazione.

Il mezzo operativo del Life Cycle Thinking è l’ analisi LCA – Life Cycle Assessment, che affronta questa determinazione seguendo passo a passo la creazione del bene fruibile, partendo dall’ estrazione delle materie prime, attraverso i carichi connessi a tutte le attività di trasformazione e alla sua vita utile, fino al ritorno alla terra o alla catena produttiva, sottoforma di rifiuto riciclato.

L’ LCA della zincatura a caldo

Nel 2005, la zincatura a caldo è stata oggetto di uno studio LCA pan europeo effettuato su un campione di 46 impianti produttivi nei Paesi Europei le cui Associazioni Nazionali degli zincatori (e tra esse l’ Associazione Italiana Zincatura) aderiscono all’ EGGA (Associazione Europea degli zincatori a caldo), con una produzione complessiva di 937.000 tonnellate su un totale di quasi sei milioni. In fig. 12.3, il numero di impianti coinvolti per ciascun Paese europeo.
I dati raccolti hanno permesso di istituire un inventario di ciclo di vita, ovvero un modello che permette di ricostruire il flusso di energia e materiali che caratterizza la zincatura a caldo, tramite l’ insieme dei processi di trasformazione e trasporto coinvolti lungo tutta la catena produttiva. Questo va a costituire un modello del sistema reale che descrive e quantifica i carichi ambientali di ogni singola fase, così come del processo nel suo insieme.

Uno studio comparativo

Un esempio delle possibilità offerte dall’ analisi LCA per supportare i progettisti nella scelta del sistema di protezione più ecocompatibile,è lo studio effettuato dall’ Università Tecnica di Berlino, per la comparazione dell’ eco-efficienza tra due differenti strutture di parcheggio in acciaio, di cui una zincata a caldo e l’ altra semplicemente verniciata.
L’analisi comparativa è stata effettuata sulla base dei risultati dello studio paneuropeo EGGA.

La struttura zincata a caldo rispetta le prescrizioni della norma UNI EN ISO 1461 con uno spessore di zinco di 100μm, supposta esente da necessità di manutenzioni dato l’ambiente di corrosione di classe C3 (secondo le normative ISO 9223 e UNI EN ISO 14713).

La struttura verniciata risponde alle specifiche della normativa EN ISO 12944-5. La verniciatura è stata applicata dopo sabbiatura di grado Sa 2 ½ per la preparazione superficiale dell’ acciaio; il rivestimento è di natura epossidica con uno spessore di 240μm.

Sono previste manutenzioni alla verniciatura dopo 20 e 40anni dalla prima applicazione.

L’ unità funzionale prescelta, base per l’ analisi comparativa LCA, è costituita dalla protezione di 1m2 di superficie per una durata di 60anni della struttura. La sezione dell’acciaio impiegato nella costruzione è di dimensioni medie con caratteristico rapporto superficie/peso di20m2/ton.

La zincatura determina migliori performance per quanto riguarda il risparmio di risorse energetiche, ma anche tutti gli effetti ambientali rappresentati dagli altri indicatori utili ai fini dell’ LCA (foto smog, eutrofizzazione, acidificazione).

Un risultato interessante, che lo studio ha messo in evidenza, è che la zincatura a caldo delle 500ton di acciaio impiegate nella costruzione del parcheggio zincato a caldo comporta una minore emissione di 57 tonnellate di CO2 con 60 anni di vita utile.

I dati non cambiano significativamente per durate inferiori, ovvero per differenti tempi di osservazione. Si nota come le performance risultano sempre migliori per la zincatura a caldo nel caso degli indici relativi a consumo energetico e effetto serra. Anche gli altri indici si allineano con questo trend dopo la manutenzione necessaria per la verniciatura posta convenzionalmente dopo 20 anni dalla istallazione del manufatto.

C’è da rilevare che tale durata di due decenni per una verniciatura è fuori dall’ ordinario e costituisce un dato a favore nella comparazione con la zincatura.

Product Category Rules della zincatura e degli altri trattamenti anticorrosivi

Nel gennaio 2006 sono state pubblibate le PCR (Procuct Category Rules) per i sistemi di protezione dalla corrosione dell’ acciaio, ad opera dello Swedish Environmental Management Council, l’ organismo svedese che ha implementato il sistema di certificazione ambientale di prodotto noto come EPD – Environmental Product Declaration.
Le PCR (precedentemente indicati come PSR) forniscono i requisiti specifici di prodotto da considerare ai fini della redazione di una dichiarazione ambientale. Lo spirito è quello di rendere comparabili i diversi sistemi adottabili. Per questo il documento recante le PCR, detta anche le regole per l’ effettuazione dello studio LCA alla base delle dichiarazioni. In questo modo si ottiene una standardizzazione di attendibilità certificata della comparazione delle performance ambientali di zincatura, verniciatura, acciaio inox, acciaio corten.

Le PCR, nel definire le unità funzionali, ovvero le unità di riferimento per quantificare il rendimento in termini di performance ambientali significative ai fini di un’ analisi del ciclo di vita, impone che si indichi con chiarezza la durata della protezione, ripartendo sulla sua interezza la totalità dei carichi ambientali. Ciò costituisce un riferimento di straordinaria importanza.

Tramite questi strumenti, si evidenzia la proprietà fondamentale della zincatura che è rappresentata dalla sua notevole durabilità, la quale conferisce al prodotto zincato una nuova prospettiva di competitività ambientale oltre che economica e tecnico-funzionale.

Il documento delle PCR rende possibile la comparazione ed il confronto tra studi LCA ed EPD sia tra zincherie e aziende che propongono sistemi concorrenti sia tra aziende che operano nello stesso settore della zincatura.

La certificazione ambientale EPD della zincatura.

Le aziende che forniscono il servizio di zincatura a caldo, sulla base degli studi LCA condotti, seguendo i criteri stabiliti con il documento delle PCR, possono offrire ai loro clienti una dichiarazione verificata da un ente accreditato di certificazione e registrata con il marchio EPD. Con la dichiarazione ambientale di prodotto EPD, esse espongono pubblicamente le performance ambientali della loro produzione. Questa dichiarazione rappresenta uno strumento di diffusione affidabile, che avrà un ruolo sempre più importante nell’ ambito di regolamenti internazionali e nell’ attuazione di politiche di acquisto sostenibile da parte delle pubbliche amministrazioni e delle compagnie private di una certa dimensione.

Per il documento delle PCR dei sistemi per la protezione dell’acciaio dalla corrosione, consultare il sito web del SEMC alla pagina www.environdec.com/page.asp?id=131&menu=1,1,5&pcrId=89.

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