L'industria dei semiconduttori, ad alta intensità idrica, ha registrato un'impennata nella domanda di chip, in quanto le nazioni e le imprese accelerano le loro strategie di digitalizzazione. Questo, a sua volta, richiederà un maggiore riciclo dell'acqua e quantità ancora maggiori di acqua ultrapura. Prakcomeh GovindanIl direttore generale di Gradiant spiega la crescente importanza per l'industria dei semiconduttori ad alta intensità idrica di abbracciare la sostenibilità nella catena di fornitura.

 

L'Asia-Pacifico svolge un ruolo cruciale nella catena di approvvigionamento globale, poiché ospita oltre 40% della produzione mondiale. Data l'importanza della regione, gli effetti dell'impatto ambientale sono maggiori, così come i vantaggi economici e sociali che possono essere riconosciuti con l'adozione di pratiche sostenibili. A ciò si aggiunge la rapida industrializzazione della regione e l'ampia base di popolazione, dove le pratiche di gestione responsabile sono ancora più essenziali per bilanciare la crescita economica e la qualità della vita.

 

All'inizio del 2021, il governo di Singapore ha presentato il Singapore Green Plan 2030, con l'obiettivo di portare la città-stato a realizzare le sue aspirazioni verdi. Un aspetto importante del Piano verde è l'uso di modelli di economia circolare per massimizzare il ciclo di vita delle risorse naturali, consentendo loro di essere utilizzate più volte per ridurre il volume complessivo dei rifiuti prodotti.

 

I principali beneficiari dei modelli di economia circolare sono le industrie ad alta intensità idrica, che consumano preziosa acqua dolce da regioni già sottoposte a stress idrico. Entro il 2025, metà della popolazione mondiale vivrà in aree soggette a stress idrico. La scarsità di acqua dolce rappresenta una grave minaccia per la crescita economica, la sicurezza idrica e la sostenibilità per le generazioni future. La sfida di fornire acqua potabile adeguata e sicura è ulteriormente complicata dai cambiamenti climatici e dalle pressioni dello sviluppo economico. Queste sollecitazioni determinano la necessità di sfruttare al meglio le nostre limitate riserve idriche.

 

L'ACQUA COME RISORSA CRITICA

Il recupero e il riutilizzo delle acque reflue con tecnologie di trattamento avanzate sono diventati una tendenza crescente per raggiungere la sostenibilità idrica. Industrie essenziali come quella dei semiconduttori, farmaceutica, chimica, alimentare e delle bevande sono tra i settori a più alta intensità idrica al mondo. Un grande impianto di produzione di semiconduttori può richiedere fino a 5 milioni di galloni di acqua municipale al giorno, utilizzando l'acqua per produrre wafer di silicio o per raffreddare le apparecchiature: ciò equivale al consumo giornaliero di acqua domestica di una città con una popolazione di 136.000 abitanti. La sola produzione di un circuito integrato da 300 mm richiede 2.200 galloni d'acqua. Le recenti siccità che hanno colpito Taiwan e l'Arizona, due delle principali aree di produzione di semiconduttori, hanno messo a rischio le catene di fornitura globali, la continuità operativa e i piani di espansione.

 

La Banca Mondiale stima che 80% di tutte le acque reflue vengono smaltite senza trattamento. Senza un adeguato trattamento e smaltimento, le acque reflue industriali possono inquinare le nostre risorse di acqua dolce. Ciò non solo le rende inadatte al riutilizzo e al consumo, ma altera anche i delicati ecosistemi marini, con impatti di vasta portata sull'ambiente naturale e sulle comunità che dipendono da questi ecosistemi per il proprio sostentamento.

 

RIDURRE LE ACQUE REFLUE E TRASFORMARLE IN UN FLUSSO DI RISORSE

I progressi tecnologici nel trattamento delle acque consentono oggi alle industrie di recuperare e riutilizzare le acque reflue, rimuovere i contaminanti e persino recuperare prodotti preziosi dai flussi di rifiuti. Negli ultimi anni, l'industria ha sviluppato processi di trattamento avanzati in grado di fornire risultati efficaci dal punto di vista dei costi con requisiti energetici e chimici inferiori. Lo Zero Liquid Discharge (ZLD) è un approccio in rapida crescita che prevede il recupero e il riutilizzo di quasi tutta l'acqua, riducendo al minimo gli scarichi nell'ambiente e i prelievi di acqua dolce. I minerali preziosi che altrimenti sarebbero stati smaltiti come rifiuti vengono recuperati per un riutilizzo vantaggioso. In questo modo si ottiene acqua riciclata purificata e minerali recuperati che potrebbero essere utilizzati per altri benefici industriali o economici, creando un ciclo continuo delle risorse, o economia circolare.

 

Con la scarsità di risorse d'acqua dolce, le economie di tutto il mondo stanno diventando più rigorose per quanto riguarda la qualità e la quantità delle acque reflue, portando a una maggiore adozione di soluzioni ZLD da parte delle industrie. A conferma della crescente importanza della gestione delle acque reflue nel contesto della pandemia COVID-19, una ricerca di settore ha previsto che il mercato globale del riutilizzo dell'acqua crescerà a un tasso CAGR del 12,2% nel periodo 2022-2027, raggiungendo $38 miliardi di dollari entro il 2027. L'Asia-Pacifico guiderà questa crescita, soprattutto grazie all'aumento della popolazione, allo sviluppo sociale ed economico e alle normative ambientali sempre più severe.

 

CHE CONSENTE AL SETTORE DEI SEMICONDUTTORI DI RAGGIUNGERE GLI OBIETTIVI DI SOSTENIBILITÀ

I proprietari di marchi e i produttori si trovano sempre più spesso ad affrontare pressioni di carattere finanziario, sociale e di continuità operativa per promuovere la sostenibilità nella catena di fornitura. Le nuove tecnologie ci aiutano a trovare modi migliori per utilizzare le nostre risorse limitate attraverso il ciclo di vita del prodotto, dall'estrazione delle materie prime alla produzione e allo smaltimento. Alcuni esempi di soluzioni sostenibili nel settore cleantech dell'acqua sono il riutilizzo dell'acqua, la ZLD, il trattamento mirato dei contaminanti e il recupero delle risorse. I rifiuti possono essere ridotti o eliminati dal processo di produzione: il consumo di acqua e i rifiuti vengono ridotti al minimo e, quando possibile, recuperati e riutilizzati per altri scopi benefici. Oggi è urgente migliorare la sostenibilità della catena di fornitura della fabbricazione di wafer e semiconduttori.

 

Stiamo vivendo una carenza globale di semiconduttori necessari per controllare tutto, dalle automobili agli smartphone agli elettrodomestici. Si prevede che il mercato dei semiconduttori crescerà di 17,3% nel 2021, oltre alla crescita di 10,8% nel 202. Le vendite globali raggiungeranno $439 miliardi nel 2020, alimentate dall'aumento della domanda di computer e dispositivi elettronici. In questo periodo di domanda senza precedenti, la grave siccità nelle principali aree di produzione dei semiconduttori minaccia la continuità operativa e i piani di espansione dei proprietari dei marchi e delle fonderie.

 

Undici dei 14 principali impianti di produzione di semiconduttori al mondo si trovano in Asia-Pacifico e rappresentano oltre 75% delle vendite globali del settore. I semiconduttori sono ora considerati un asset strategico nella politica commerciale globale e nell'autosufficienza. Nel 2015, la Cina ha pubblicato il "Piano Made in China", che ha stabilito l'obiettivo di un'autosufficienza di 70% di semiconduttori entro il 2025. I Paesi che hanno accesso a forniture sufficienti di semiconduttori saranno in grado di soddisfare le massicce quantità di potenza di elaborazione necessarie per far progredire l'intelligenza artificiale (IA) e l'innovazione dell'apprendimento automatico, mentre quelli che ne sono privi non potranno farlo.

 

L'acqua è fondamentale per la produzione di semiconduttori. Il settore dei semiconduttori è uno dei maggiori utilizzatori industriali di acqua a Singapore: richiede circa 11% della domanda totale di acqua non domestica di Singapore. Gran parte di quest'acqua è ultrapura, migliaia di volte più pura dell'acqua potabile, tanto da essere considerata un solvente industriale. La Figura 2 mostra un tipico processo del sistema di acqua ultrapura utilizzato nella produzione di semiconduttori.

 

I produttori di semiconduttori sono alla continua ricerca di opportunità per ridurre al minimo l'impronta idrica e trattare le acque reflue attraverso pratiche di gestione sostenibile dell'acqua, come il riutilizzo, la ZLD, il trattamento mirato e il recupero delle risorse. Questi produttori adottano operazioni sostenibili riducendo al minimo la quantità di acqua dolce consumata nel processo di produzione, riducendo il volume delle acque reflue scaricate o smaltite nell'ambiente e persino separando i flussi di effluenti per ottimizzarne il trattamento e il riutilizzo.

 

La Figura 3 mostra il potenziale di riciclo dell'acqua in un impianto di produzione di wafer e semiconduttori, separato per flussi di rifiuti. Nelle applicazioni di riciclo dell'acqua, le acque reflue che altrimenti sarebbero state scaricate vengono ridotte di volume e riciclate all'inizio del processo di produzione dei semiconduttori: gli impianti possono raggiungere recuperi complessivi fino a 98% utilizzando le più recenti tecnologie di desalinizzazione a membrana. Inoltre, i flussi di acque reflue nel processo di produzione vengono strategicamente separati e trattati (vedi Fig. 4) solo fino ai livelli richiesti e non oltre, e riutilizzati in modo vantaggioso nei processi di produzione a monte, con una riduzione netta complessiva dei prelievi di acqua dolce dell'impianto.

 

UN FUTURO SOSTENIBILE

L'Asia-Pacifico ha registrato una crescita significativa degli investimenti ambientali, sociali e di governance (ESG), in quanto la pandemia ha evidenziato come eventi catastrofici come il cambiamento climatico possano avere un impatto sui rendimenti degli investimenti. Secondo MSCI, circa 79% degli investitori dell'Asia-Pacifico hanno aumentato gli investimenti ESG in risposta alla COVID-19, mentre 57% degli investitori della regione prevedono di aver incorporato le questioni ESG nella loro analisi degli investimenti e nei processi decisionali entro la fine del 2021.

 

I governi di tutto il mondo hanno fissato obiettivi ambiziosi e delineato misure per raggiungere un futuro sostenibile a zero rifiuti. Anche il contesto normativo relativo alla gestione delle acque reflue si è evoluto nei principali mercati asiatici per tenere il passo con l'evoluzione del sentimento pubblico, come dimostra il Green Plan 2030 di Singapore. In futuro, si può ancora fare di più per sensibilizzare l'opinione pubblica sul potenziale non sfruttato delle acque reflue come flusso di risorse e sulle capacità delle tecnologie di trattamento avanzate di ridurre al minimo l'impatto ambientale e fornire valore economico e sociale.

 

Un approccio efficace per accelerare questo cambiamento è quello di rafforzare le collaborazioni pubblico-privato per consentire ai governi di sfruttare le competenze del settore privato e contribuire a guidare lo sviluppo di normative industriali per una crescita sostenibile. Sul fronte della tecnologia, il riconoscimento e il sostegno da parte dei governi contribuiranno anche ad accedere e a sfruttare il potenziale di innovazione imprenditoriale del settore privato.L'industria dei semiconduttori, ad alta intensità idrica, ha registrato un'impennata nella domanda di chip, in quanto le nazioni e le imprese accelerano le loro strategie di digitalizzazione. Questo, a sua volta, richiederà un maggiore riciclo dell'acqua e quantità ancora maggiori di acqua ultrapura. Prakcomeh GovindanIl direttore generale di Gradiant spiega la crescente importanza per l'industria dei semiconduttori ad alta intensità idrica di abbracciare la sostenibilità nella catena di fornitura.

 

L'Asia-Pacifico svolge un ruolo cruciale nella catena di approvvigionamento globale, poiché ospita oltre 40% della produzione mondiale. Data l'importanza della regione, gli effetti dell'impatto ambientale sono maggiori, così come i vantaggi economici e sociali che possono essere riconosciuti con l'adozione di pratiche sostenibili. A ciò si aggiunge la rapida industrializzazione della regione e l'ampia base di popolazione, dove le pratiche di gestione responsabile sono ancora più essenziali per bilanciare la crescita economica e la qualità della vita.

 

All'inizio del 2021, il governo di Singapore ha presentato il Singapore Green Plan 2030, con l'obiettivo di portare la città-stato a realizzare le sue aspirazioni verdi. Un aspetto importante del Piano verde è l'uso di modelli di economia circolare per massimizzare il ciclo di vita delle risorse naturali, consentendo loro di essere utilizzate più volte per ridurre il volume complessivo dei rifiuti prodotti.

 

I principali beneficiari dei modelli di economia circolare sono le industrie ad alta intensità idrica, che consumano preziosa acqua dolce da regioni già sottoposte a stress idrico. Entro il 2025, metà della popolazione mondiale vivrà in aree soggette a stress idrico. La scarsità di acqua dolce rappresenta una grave minaccia per la crescita economica, la sicurezza idrica e la sostenibilità per le generazioni future. La sfida di fornire acqua potabile adeguata e sicura è ulteriormente complicata dai cambiamenti climatici e dalle pressioni dello sviluppo economico. Queste sollecitazioni determinano la necessità di sfruttare al meglio le nostre limitate riserve idriche.

 

L'ACQUA COME RISORSA CRITICA

Il recupero e il riutilizzo delle acque reflue con tecnologie di trattamento avanzate sono diventati una tendenza crescente per raggiungere la sostenibilità idrica. Industrie essenziali come quella dei semiconduttori, farmaceutica, chimica, alimentare e delle bevande sono tra i settori a più alta intensità idrica al mondo. Un grande impianto di produzione di semiconduttori può richiedere fino a 5 milioni di galloni di acqua municipale al giorno, utilizzando l'acqua per produrre wafer di silicio o per raffreddare le apparecchiature: ciò equivale al consumo giornaliero di acqua domestica di una città con una popolazione di 136.000 abitanti. La sola produzione di un circuito integrato da 300 mm richiede 2.200 galloni d'acqua. Le recenti siccità che hanno colpito Taiwan e l'Arizona, due delle principali aree di produzione di semiconduttori, hanno messo a rischio le catene di fornitura globali, la continuità operativa e i piani di espansione.

 

La Banca Mondiale stima che 80% di tutte le acque reflue vengono smaltite senza trattamento. Senza un adeguato trattamento e smaltimento, le acque reflue industriali possono inquinare le nostre risorse di acqua dolce. Ciò non solo le rende inadatte al riutilizzo e al consumo, ma altera anche i delicati ecosistemi marini, con impatti di vasta portata sull'ambiente naturale e sulle comunità che dipendono da questi ecosistemi per il proprio sostentamento.

 

RIDURRE LE ACQUE REFLUE E TRASFORMARLE IN UN FLUSSO DI RISORSE

I progressi tecnologici nel trattamento delle acque consentono oggi alle industrie di recuperare e riutilizzare le acque reflue, rimuovere i contaminanti e persino recuperare prodotti preziosi dai flussi di rifiuti. Negli ultimi anni, l'industria ha sviluppato processi di trattamento avanzati in grado di fornire risultati efficaci dal punto di vista dei costi con requisiti energetici e chimici inferiori. Lo Zero Liquid Discharge (ZLD) è un approccio in rapida crescita che prevede il recupero e il riutilizzo di quasi tutta l'acqua, riducendo al minimo gli scarichi nell'ambiente e i prelievi di acqua dolce. I minerali preziosi che altrimenti sarebbero stati smaltiti come rifiuti vengono recuperati per un riutilizzo vantaggioso. In questo modo si ottiene acqua riciclata purificata e minerali recuperati che potrebbero essere utilizzati per altri benefici industriali o economici, creando un ciclo continuo delle risorse, o economia circolare.

 

Con la scarsità di risorse d'acqua dolce, le economie di tutto il mondo stanno diventando più rigorose per quanto riguarda la qualità e la quantità delle acque reflue, portando a una maggiore adozione di soluzioni ZLD da parte delle industrie. A conferma della crescente importanza della gestione delle acque reflue nel contesto della pandemia COVID-19, una ricerca di settore ha previsto che il mercato globale del riutilizzo dell'acqua crescerà a un tasso CAGR del 12,2% nel periodo 2022-2027, raggiungendo $38 miliardi di dollari entro il 2027. L'Asia-Pacifico guiderà questa crescita, soprattutto grazie all'aumento della popolazione, allo sviluppo sociale ed economico e alle normative ambientali sempre più severe.

 

CHE CONSENTE AL SETTORE DEI SEMICONDUTTORI DI RAGGIUNGERE GLI OBIETTIVI DI SOSTENIBILITÀ

I proprietari di marchi e i produttori si trovano sempre più spesso ad affrontare pressioni di carattere finanziario, sociale e di continuità operativa per promuovere la sostenibilità nella catena di fornitura. Le nuove tecnologie ci aiutano a trovare modi migliori per utilizzare le nostre risorse limitate attraverso il ciclo di vita del prodotto, dall'estrazione delle materie prime alla produzione e allo smaltimento. Alcuni esempi di soluzioni sostenibili nel settore cleantech dell'acqua sono il riutilizzo dell'acqua, la ZLD, il trattamento mirato dei contaminanti e il recupero delle risorse. I rifiuti possono essere ridotti o eliminati dal processo di produzione: il consumo di acqua e i rifiuti vengono ridotti al minimo e, quando possibile, recuperati e riutilizzati per altri scopi benefici. Oggi è urgente migliorare la sostenibilità della catena di fornitura della fabbricazione di wafer e semiconduttori.

 

Stiamo vivendo una carenza globale di semiconduttori necessari per controllare tutto, dalle automobili agli smartphone agli elettrodomestici. Si prevede che il mercato dei semiconduttori crescerà di 17,3% nel 2021, oltre alla crescita di 10,8% nel 202. Le vendite globali raggiungeranno $439 miliardi nel 2020, alimentate dall'aumento della domanda di computer e dispositivi elettronici. In questo periodo di domanda senza precedenti, la grave siccità nelle principali aree di produzione dei semiconduttori minaccia la continuità operativa e i piani di espansione dei proprietari dei marchi e delle fonderie.

 

Undici dei 14 principali impianti di produzione di semiconduttori al mondo si trovano in Asia-Pacifico e rappresentano oltre 75% delle vendite globali del settore. I semiconduttori sono ora considerati un asset strategico nella politica commerciale globale e nell'autosufficienza. Nel 2015, la Cina ha pubblicato il "Piano Made in China", che ha stabilito l'obiettivo di un'autosufficienza di 70% di semiconduttori entro il 2025. I Paesi che hanno accesso a forniture sufficienti di semiconduttori saranno in grado di soddisfare le massicce quantità di potenza di elaborazione necessarie per far progredire l'intelligenza artificiale (IA) e l'innovazione dell'apprendimento automatico, mentre quelli che ne sono privi non potranno farlo.

 

L'acqua è fondamentale per la produzione di semiconduttori. Il settore dei semiconduttori è uno dei maggiori utilizzatori industriali di acqua a Singapore: richiede circa 11% della domanda totale di acqua non domestica di Singapore. Gran parte di quest'acqua è ultrapura, migliaia di volte più pura dell'acqua potabile, tanto da essere considerata un solvente industriale. La Figura 2 mostra un tipico processo del sistema di acqua ultrapura utilizzato nella produzione di semiconduttori.

 

I produttori di semiconduttori sono alla continua ricerca di opportunità per ridurre al minimo l'impronta idrica e trattare le acque reflue attraverso pratiche di gestione sostenibile dell'acqua, come il riutilizzo, la ZLD, il trattamento mirato e il recupero delle risorse. Questi produttori adottano operazioni sostenibili riducendo al minimo la quantità di acqua dolce consumata nel processo di produzione, riducendo il volume delle acque reflue scaricate o smaltite nell'ambiente e persino separando i flussi di effluenti per ottimizzarne il trattamento e il riutilizzo.

 

La Figura 3 mostra il potenziale di riciclo dell'acqua in un impianto di produzione di wafer e semiconduttori, separato per flussi di rifiuti. Nelle applicazioni di riciclo dell'acqua, le acque reflue che altrimenti sarebbero state scaricate vengono ridotte di volume e riciclate all'inizio del processo di produzione dei semiconduttori: gli impianti possono raggiungere recuperi complessivi fino a 98% utilizzando le più recenti tecnologie di desalinizzazione a membrana. Inoltre, i flussi di acque reflue nel processo di produzione vengono strategicamente separati e trattati (vedi Fig. 4) solo fino ai livelli richiesti e non oltre, e riutilizzati in modo vantaggioso nei processi di produzione a monte, con una riduzione netta complessiva dei prelievi di acqua dolce dell'impianto.

 

UN FUTURO SOSTENIBILE

L'Asia-Pacifico ha registrato una crescita significativa degli investimenti ambientali, sociali e di governance (ESG), in quanto la pandemia ha evidenziato come eventi catastrofici come il cambiamento climatico possano avere un impatto sui rendimenti degli investimenti. Secondo MSCI, circa 79% degli investitori dell'Asia-Pacifico hanno aumentato gli investimenti ESG in risposta alla COVID-19, mentre 57% degli investitori della regione prevedono di aver incorporato le questioni ESG nella loro analisi degli investimenti e nei processi decisionali entro la fine del 2021.

 

I governi di tutto il mondo hanno fissato obiettivi ambiziosi e delineato misure per raggiungere un futuro sostenibile a zero rifiuti. Anche il contesto normativo relativo alla gestione delle acque reflue si è evoluto nei principali mercati asiatici per tenere il passo con l'evoluzione del sentimento pubblico, come dimostra il Green Plan 2030 di Singapore. In futuro, si può ancora fare di più per sensibilizzare l'opinione pubblica sul potenziale non sfruttato delle acque reflue come flusso di risorse e sulle capacità delle tecnologie di trattamento avanzate di ridurre al minimo l'impatto ambientale e fornire valore economico e sociale.

 

Un approccio efficace per accelerare questo cambiamento è quello di rafforzare le collaborazioni pubblico-privato per consentire ai governi di sfruttare le competenze del settore privato e contribuire a guidare lo sviluppo di normative industriali per una crescita sostenibile. Sul fronte tecnologico, il riconoscimento e il sostegno del governo contribuiranno anche ad accedere e a sfruttare il potenziale di innovazione imprenditoriale del settore privato.