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Universidad Autnoma Metropolitana
Unidad Iztapalapa
Divisin de Ciencias Bsicas e ingeniera
Resumen
Ciclo de Vida
Alumno: Antobeli Cruz Pineda
LABORATORIO DE PROCESOS Y DISEO II
Profesores:
Dr. Jos Antonio de los Reyes Heredia
Dr. Hugo J. vila Paredes Departamento de Ingeniera de procesos e
Hidrulica, Universidad Autnoma Metropolitana Unidad Iztapalapa, Av.
San
Rafael Atlixco 186, Col. Vicentina, 09340, Mxico, D.F.
Resumen En un intento por reducir los impactos ambientales de
las actividades humanas e industriales, los cientficos e ingenieros
se han centrado tradicionalmente en una etapa del ciclo de vida
para una actividad en particular. Por ejemplo, al tratar de
proteger el medio ambiente de las emisiones de una instalacin
industrial, se ha recurrido a menudo a una tecnologa de final de
tubera para limpiar las emisiones de aire o efluentes lquidos.
Aunque las tecnologas de limpieza reducen la contaminacin inmediata
de la instalacin, el uso de la energa y los productos qumicos y la
necesidad de tratar ms y disponer de los residuos generados en el
proceso de limpieza a menudo conducen a la contaminacin adicional
ms arriba o aguas abajo de esa instalacin industrial. Por lo tanto,
en lugar de proteger el medio ambiente, podemos aumentar
inadvertidamente los impactos de dicha instalacin. Por lo tanto,
podemos estar seguros de que estamos protegiendo el medio ambiente
en su conjunto slo si adoptamos un enfoque de sistemas al
considerar todo el ciclo de vida de una actividad. Esto se conoce
como el concepto de ciclo de vida. Tambin se le conoce como un
enfoque "de la cuna a la tumba", dado que sigue una actividad de la
extraccin de las materias primas ("cuna") a la devolucin de los
residuos al suelo ('tumba'). Ahora es ampliamente aceptado que las
soluciones sustentables para el medio ambiente slo pueden
encontrarse mediante la adopcin de un enfoque de ciclo de vida para
el anlisis de sistemas ambientales (Azapagic, 2002). De esta
manera, podemos obtener una imagen completa de las interacciones
humanas con el medio ambiente y evitar el desplazamiento de los
impactos ambientales de una etapa del ciclo de vida a otra. Un paso
importante en el intento de comprender los impactos de las
interacciones humanas con el medio ambiente es la identificacin y
cuantificacin de los impactos ambientales de una actividad de "la
cuna a la tumba". El anlisis de Ciclo de Vida (LCA por sus siglas
en ingls) es una de las herramientas que pueden ayudar a hacer eso.
El proceso de realizacin de un LCA, as como los resultados, estn
determinados en gran medida por el objetivo y el alcance del
estudio. Por ejemplo, el objetivo del estudio puede ser la
identificacin de los "puntos calientes" en un proceso de fabricacin
y de utilizar los resultados internamente por una empresa para
reducir los impactos ambientales del proceso. Por otra parte, la
empresa podra utilizar el resultado externamente, ya sea para
proporcionar datos de LCA a sus clientes que utilizan su producto
en su proceso de fabricacin o tal vez para comercializar sus
productos sobre la base de las declaraciones ambientales. En cada
caso, los supuestos, los lmites de datos y del sistema pueden ser
diferentes por lo que es importante que stos se definan de acuerdo
con el objetivo del estudio. En los estudios completos de LCA, la
frontera del sistema se dibuja para abarcar todas las etapas del
ciclo de vida, desde la extraccin de materias primas hasta la
disposicin final. Sin embargo, en algunos casos, el alcance del
estudio exigir un enfoque diferente, donde no es apropiado incluir
todas las etapas del ciclo de vida. Este suele ser el caso de
mercaderas, por ejemplo, que puede tener un nmero de diferentes
usos de modo que no es posible seguir sus numerosos ciclos de vida
despus de la etapa de produccin. El alcance de este tipo de
estudios es de "la cuna a la puerta" (en oposicin a "de la cuna a
la tumba"), ya que siguen un producto desde la extraccin de
materias primas hasta la puerta de la fbrica Uno de los
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elementos ms importantes de un estudio de LCA es una unidad
funcional. La unidad funcional representa una medida cuantitativa
de la salida de los productos o servicios que el sistema ofrece. En
estudios de LCA comparativos, es crucial que los sistemas se
comparen sobre la base de la funcin equivalente, es decir la unidad
funcional. Por ejemplo, la comparacin de diferentes envases de
bebidas debera basarse en su funcin equivalente que ha de contener
una cierta cantidad de bebida. La unidad funcional se define como
"la cantidad de envases necesarios para contener el volumen
especfico de bebida". Esta fase tambin incluye una evaluacin de la
calidad de los datos y el establecimiento de los objetivos
especficos de la calidad de datos. El objetivo y la definicin del
alcance" son constantemente revisados y refinados durante el
proceso de realizacin de un LCA, a medida que se disponga de datos
adicionales.
El propsito del "anlisis de inventario" es identificar y
cuantificar las cargas ambientales en el ciclo de vida de la
actividad bajo estudio. Las cargas se definen por el material y la
energa utilizada en el sistema y las emisiones a la atmsfera,
efluentes lquidos y residuos slidos descargados en el medio
ambiente. El "anlisis de inventario incluye los siguientes pasos:
Definicin detallada del sistema en estudio, la recoleccin de datos,
asignacin de las cargas ambientales en sistemas de mltiples
funciones y la cuantificacin de las cargas. Tras una definicin
preliminar del sistema en la fase de objetivo y definicin del
alcance, una especificacin detallada del sistema se debe llevar a
cabo en la "fase de inventario para identificar las necesidades de
datos. Un sistema se define como un conjunto de operaciones
material y energticamente relacionadas (incluyendo, por ejemplo, el
proceso de fabricacin, el transporte o la extraccin de
combustibles) que realiza una funcin definida. El sistema se
"separa" del entorno mediante un lmite del sistema; esto se ilustra
en la Figura A.2. Si el sistema en estudio produce ms de una salida
funcional, entonces, las cargas ambientales del sistema deben ser
repartidas entre estas salidas. Este es el caso de los sistemas de
co-productos, tratamiento de residuos y reciclaje; en LCA tales
sistemas se denominan sistemas de mltiples funciones. La asignacin
es el proceso de asignar a cada funcin de un sistema de mltiples
funciones slo aquellas cargas ambientales que cada funcin genera.
Un ejemplo de un sistema de co-producto es el crackeo de nafta que
produce etileno, propileo, butenos y gasolina pirolticas. El
problema de asignacin aqu es asignar a cada uno de los productos
(productos funcionales) slo aquellas cargas ambientales para lo
cual cada producto es "responsable". El enfoque ms simple es
utilizar ya sea una base en masa o econmica, la asignacin de la
carga total (por ejemplo, la emisin de CO2) en proporcin a la
salida de la masa o el valor econmico de cada producto. Una
asignacin ms sofisticada y realista requiere modelos matemticos y
asignaciones basadas en la causalidad fsica que reflejan las
relaciones fsicas subyacentes entre las unidades funcionales
(Azapagic y Clift, 1999). El mtodo de asignacin utilizado
normalmente influye en los resultados del estudio de LCA de modo
que la identificacin de un mtodo de asignacin apropiado es crucial.
Para orientar la eleccin del mtodo de asignacin correcta, ISO
recomienda un procedimiento de asignacin de tres pasos (ISO,
1998a). Una caracterizacin detallada del sistema implica su
desagregacin en una serie de subsistemas interrelacionados; esto
est representado por los diagramas de flujo (como se muestra en la
Figura A.2). En funcin de los datos disponibles, los subsistemas
pueden representar las operaciones de la unidad o un grupo de
unidades. Las cargas ambientales son entonces cuantificadas para
cada subsistema de acuerdo con la frmula:
,
1
B bci
j j i i
i
x
(A. 1.) donde,
,bc j i es la carga j del proceso o actividad i y ix es un flujo
de masa o energa asociada a esa actividad. Un ejemplo sencillo de
cmo se pueden calcular las cargas se ilustra en A.1.
Figura A. 2. Definicin del sistema, lmites del sistema y el
medioambiente.
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A.2.3 Impacto Las cargas ambientales cuantificadas en el anlisis
de inventario se traducen en los impactos ambientales relacionados.
Esto se lleva a cabo dentro de los siguientes pasos en la fase de
evaluacin de impacto ,son - Clasificacin; - Caracterizacin; -
Normalizacin; y - La valoracin. La clasificacin implica la
agregacin de las cargas ambientales en un nmero menor de categoras
de impacto ambiental para indicar sus posibles impactos en la salud
ecolgica y humana y el grado de agotamiento de los recursos. La
agregacin se realiza sobre la base de los impactos potenciales de
la carga, de manera que una carga se puede asociar a una serie de
impactos; por ejemplo, compuestos orgnicos voltiles (COV)
contribuyen tanto al agotamiento del ozono como al calentamiento
global. El enfoque ms utilizado para la clasificacin de los
impactos se conoce como problema orientado, mediante el cual las
cargas se agregan de acuerdo con sus contribuciones relativas a los
efectos ambientales que puedan tener. Los impactos ms comnmente
considerados en LCA son: - El agotamiento de recursos no
renovables; - Calentamiento global; - El agotamiento del ozono; -
La acidificacin; - Eutrofizacin; - Formacin de oxidantes
fotoqumicos (smog fotoqumico o verano); - Toxicidad humana; y -
Toxicidad acutica. Estos impactos se definen en el Cuadro A.3. La
identificacin del impacto de inters es seguido por su cuantificacin
en el siguiente, caracterizacin, paso. En el enfoque orientado a
los problemas, los impactos se calculan en relacin con una
sustancia de referencia. Por ejemplo, el CO2 es un gas de
referencia para la determinacin del potencial de calentamiento
global de los otros gases de efecto invernadero como el CH4 y
compuestos orgnicos voltiles. Los impactos ambientales se pueden
calcular utilizando la siguiente frmula general:
,
1
E ec Bj
k k j j
j
(A. 2.)
donde eck,j representa la contribucin relativa de la carga Bj al
impacto Ek, como se define por el enfoque orientado a problemas.
Los impactos ambientales especficos pueden calcularse utilizando
las frmulas dadas en el Cuadro A.3 y los factores de impacto
relativos para diferentes cargas dadas se encuentran en la Tabla
A.1. Un ejemplo sencillo de cmo calcular el calentamiento global se
ilustra en el Cuadro A.1.
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Los efectos pueden ser normalizados con respecto a las emisiones
totales o extracciones en un rea determinada y durante un perodo de
tiempo dado. Esto puede ayudar a evaluar el grado en que una
actividad contribuye a los impactos ambientales regionales o
globales. Sin embargo, los resultados de normalizacin deben ser
interpretados con cuidado debido a la falta de datos fiables para
muchos impactos tanto en lo regional como en las escalas globales.
La etapa final dentro de la evaluacin de impacto es la valoracin en
la que a cada impacto se le asigna un peso que indica su
importancia relativa. Como resultado, los impactos ambientales se
agregan en una sola funcin de impacto ambiental, la IE:
1
EI Ek
k k
k
w
(A. 3.)
Donde wk es la importancia relativa del impacto Ek. Un nmero de
tcnicas se han sugerido para su uso en la valoracin. Se basan
principalmente en las preferencias que expresan los responsables,
los "expertos" o por el pblico. Algunos de estos mtodos incluyen la
Teora de Utilidad Multiatributo (MAUT), Proceso Analtico Jerrquico
(AHP) y Anlisis Costo-Beneficio (ACB). Sin embargo, a causa de una
serie de problemas, tanto a nivel filosfico como prctico asociados
con el uso de estas tcnicas, no hay consenso en la actualidad sobre
cmo agregar los impactos ambientales en una sola funcin de impacto
ambiental. Por otra parte, algunas personas argumentan que la
valoracin no debe llevarse a cabo en absoluto, ya que oscurece la
informacin y que teniendo en cuenta el impacto en una forma
desagregada aumenta la transparencia de la toma de decisiones sobre
la base de los resultados del LCA. A.2.4. Interpretacin Esta fase
tiene como objetivo la mejora del sistema y la innovacin, e incluye
los siguientes pasos: - Identificacin de las principales cargas e
impactos; - Identificacin de los "puntos calientes" en el ciclo de
vida; - Anlisis de sensibilidad; y - La evaluacin de los resultados
del LCA y recomendaciones finales. La cuantificacin de los impactos
ambientales que se realizan en la fase evaluacin de impacto permite
la identificacin de los impactos ms significativos y las etapas del
ciclo de vida que contribuyen a estos impactos. Esta informacin
puede ser utilizada para combatir estos "puntos calientes" de
mejora del sistema o la innovacin. Antes de hacer las conclusiones
finales y las recomendaciones del estudio, es importante llevar a
cabo un anlisis de sensibilidad. Disponibilidad y fiabilidad de los
datos, son algunos de los principales temas de LCA ya que los
resultados y conclusiones de un estudio de LCA sern determinados
por los datos utilizados. El anlisis de sensibilidad puede ayudar a
identificar los efectos que la variabilidad de los datos, las
incertidumbres y lagunas en los datos que tienen en los resultados
finales del estudio e indica el nivel de fiabilidad de los
resultados finales del estudio.
