Analisi del ciclo di vita (Life Cycle Assessment) di componenti di bulloneria per turbine a vapore

This Bachelor’s degree thesis, conducted in collaboration with Baker Hughes, focuses on the integration of environmental sustainability within the industrial sector by applying the Life Cycle Assessment (LCA) methodology to evaluate the environmental impact of steam turbine bolting components. The study centers on the quantitative analysis of the ecological footprint across three main product families: stud bolts, tie rods, and nuts. Through a detailed Life Cycle Inventory (LCI) phase, material and energy flows, forging, cutting, and machining processes were modeled for various geometric configurations by varying component diameters and lengths. The Life Cycle Impact Assessment (LCIA) results, primarily analyzed through the lens of Climate Change (Carbon Footprint), highlight the relative contribution of raw material production (alloy steels) and mechanical manufacturing processes. A systematic comparison between components of identical diameter and varying length, identical length and varying diameter, and a direct evaluation of equivalent fastening systems (stud bolts versus tie rods) allows for the identification of key environmental hotspots. Overall, the findings provide valuable insights and guidelines for integrating ecodesign criteria and sustainability principles into the manufacturing and supply chain processes of critical energy sector components.

Il presente lavoro di tesi triennale, svolto in collaborazione con Baker Hughes, si inserisce nel contesto della transizione ecologica e della sostenibilità industriale, applicando la metodologia del Life Cycle Assessment (LCA) per la valutazione dell'impatto ambientale di differenti componenti di bulloneria impiegati nelle turbine a vapore. Lo studio si concentra sull'analisi quantitativa dell'impronta ecologica di tre principali famiglie di prodotto: prigionieri (stud bolts), tiranti (tie rods) e dadi (nuts). Attraverso una dettagliata fase di inventario del ciclo di vita (LCI), sono stati modellati i flussi energetici e materiali, le fasi di forgiatura, taglio e lavorazione meccanica (sgrossatura) per diverse configurazioni geometriche, variando diametri e lunghezze dei componenti. I risultati della valutazione di impatto (LCIA), analizzati principalmente sulla categoria del Cambiamento Climatico (Carbon Footprint), mostrano il peso relativo della produzione delle materie prime (acciai legati) e dei processi di trasformazione meccanica. Il confronto sistematico tra componenti di pari diametro ma diversa lunghezza, di pari lunghezza ma diverso diametro, e il confronto diretto tra sistemi di fissaggio equivalenti (prigionieri vs. tiranti) permettono di identificare i principali hotspot ambientali. I risultati ottenuti forniscono utili linee guida per l'integrazione di criteri di ecodesign e di sostenibilità nei processi produttivi e di approvvigionamento di componenti critici per il settore dell'energia.