¿Existen criterios para desarrollar tecnología sostenible?

Escrito por Carlos A. García y Luis Bernardo López-Sosa

¿Alguna vez te has preguntado sobre cómo impacta al ambiente preparar una taza de café? O bien, ¿cuáles son los impactos de mantener encendida una lámpara eléctrica durante un par de horas? Más aún ¿cuántas emisiones de gases de efecto invernadero tiene las tecnologías de generación eléctrica?

Existe una metodología que permite dar respuesta a lo anterior. El Análisis de Ciclo de Vida (ACV) o Life Cycle Assessment (LCA por sus siglas en inglés) es una aproximación metodológica que cuantifica impactos ecológicos, a los recursos naturales y a la salud humana de un producto o sistema durante su ciclo de vida, es decir, desde la extracción de los materiales de construcción, pasando por su transporte, manufactura, uso, hasta llegar a su disposición final.

El ACV ayuda a los tomadores de decisiones a identificar los impactos ambientales y a la salud humana, de productos, servicios, materiales y tecnologías. Las aplicaciones de esta metodología abarcan desde Identificar oportunidades de mejora de los productos (desempeño ambiental) en las distintas etapas de su ciclo de vida, hasta aportar información a los tomadores de decisiones en la industria; organizaciones gubernamentales y no gubernamentales en cuanto a impactos ambientales potenciales por prácticas, políticas o tecnologías específicas. También es empleada para guiar la investigación científica, por ejemplo, al identificar materiales con altos impactos ambientales que requieren el desarrollo de alternativas (así como el diseño de procesos de fabricación con bajos impactos). De igual forma la metodología puede servir de apoyo para el marketing de productos, por ejemplo, facilitando la incorporación de alguna etiqueta ecológica.

El ACV surgió en la industria en los años 1960’s con el propósito de minimizar el uso de insumos, así como para la reducción de residuos en procesos. Ésta fue finalmente estandarizada en el año 2000 por la Organización Mundial de Estandarización.

Actualmente la metodología esta contemplada en la norma ISO 14040-14044 y consiste en cuatro pasos principales (Figura 1):

1) Definición de objetivo y alcance, en esta etapa se determina el sistema a estudiar y sus límites, los objetivos del análisis, los motivos por los que se llevará a cabo la evaluación, el público a quien va dirigido, se define la unidad funcional (aquella a las cuales se refereren los impactos y que está ligada estrechamente a la función del sistema a estudiar), las categorías y metodologías de evaluación de los impactos, así como la calidad de los datos a emplear;

2) Análisis de inventario, en esta fase se recolecta la información (a partir de documentos publicados o mediciones directas), de manera que se realiza un balance de flujos que entran y salen del sistema definido (energía, materiales, emisiones a la atmósfera, agua y suelo, radiación, entre otras);

3) Análisis de impacto,  los flujos del inventario se agrupan de acuerdo a las categorías de impacto seleccionados en la fase de definición de objetivos y alcances y posteriormente se evalúan por medio de indicadores ambientales y sus metodologías específicas para cada uno. Posteriormente se determina la importancia cuantitativa y cualitativa de las distintas categorías de impacto o daño.

4) Interpretación de resultados, en esta etapa se identifican las diferentes cargas ambientales e impactos a los ecosistemas, la salud humana y a los recursos naturales, además se identifican los puntos críticos en los sistemas y las medidas de mejora. También se realizan análisis de sensibilidad de los datos, para conocer fiabilidad del estudio, la variabilidad e incertidumbres que se pueden presentar y sus efectos. Finalmente se presentan las recomendaciones y conclusiones del análisis.

Figura 1. Fases del ACV de acuerdo a la norma ISO 14040
Fuente: elaboración por autores.

El ACV para el diseño de tecnologías sostenibles

Muchas de las tecnologías actuales tienen importantes impactos ambientales (véase por ejemplo la fracturación hidráulica para la explotación de gas de esquistos y aceite). La inclusión de criterios para el diseño y aplicación de tecnologías con bajos impactos ambientales es un tema que ha cobrado relevancia tanto a nivel teórico como práctico. En este último sentido podemos encontrar el uso del ACV al desarrollo de nuevas tecnologías como celdas fotovoltaicas, tecnologías para el tratamiento de agua, vehículos alternativos (como los eléctricos), opciones para la generación y almacenamiento de energía, nanotecnología, nuevos materiales para la construcción, tecnologías para la información y comunicación, entre muchos otros.

Un ejemplo de aplicación es la estimación de las emisiones de gases de efecto invernadero de dos tecnologías para la generación eléctrica, la termoeléctrica (que emplea carbón mineral, un combustible fósil) y los aerogeneradores. Las etapas de estas tecnologías incluyen: 1) la extracción de los materiales y la construcción de la planta, 2) la operación (lo que incluye la minería y combustión en el caso de la termoeléctrica, así como la operación y el mantenimiento de ambas), y finalmente 3) el desmantelamiento y disposición final de las tecnologías. Las emisiones totales de la termoeléctrica alcanzan cerca de 1000 gCO²eq/kWh, en tanto que para los aerogeneradores son de ~10 gCO²eq/kWh. En el caso de la etapa 1 ambas tecnologías tienen emisiones similares, por lo que podríamos pensar que los aerogeneradores no presentan ventajas en reducción de emisiones. Sin embargo, si consideramos las emisiones por el punto 2, la termoeléctrica tiene impactos mucho mayores al utilizar un combustible fósil (del orden de 980 gCO²eq/kWh), en tanto que el aerogenerador sólo emplea el viento (lo que resulta en emisiones de ~ 1 gCO²eq/kWh debido al uso de algunos insumos como lubricantes). La última etapa tiene pocas emisiones en ambas tecnologías. Con lo anterior es posible ver la ventaja de estudiar las emisiones con una visión de sistemas, es decir, empleando una visión de ciclo de vida (no sólo considerando las emisiones de la construcción sino también las etapas subsecuentes).

De esta forma, el ACV es fundamental para el desarrollo de tecnologías sostenibles, sin embargo, es un método poco empleado aún en México. Existen varias oportunidades de aplicación del método para alternativas tecnológicas que resuelvan problemáticas reales. Por ejemplo, en Michoacán, la comunidad indígena de Pichátaro, tiene como una de sus actividades principales la producción artesanal de muebles de madera. En esta pequeña industria es importante que la madera se encuentre seca para construir muebles de mejor calidad, lo cual genera mayor valor agregado, por lo que el secado de madera es una actividad cotidiana. La mayoría de los artesanos de la comunidad colocan la madera a la intemperie, el sol y el aire se encargan de lograr el secado en aproximadamente 4 semanas (Figura 2); otros artesanos, que son pocos, han construido secadores con ladrillo que funcionan con la combustión de residuos de biomasa forestal maderable, pero deben trasladarse a lugares alejados de sus talleres donde se localizan los secadores.

Figura 2. Secado convencional de la madera en Pichátaro.

Es posible proponer alternativas tecnológicas para esta y otras necesidades (como de hecho, ya se está haciendo), que consideren aspectos de sostenibilidad en el ciclo de vida. En este sentido se pueden incluir criterios y evaluar (de forma cuantitativa) indicadores ambientales mediante el ACV. Entre estos criterios podemos encontrar:

Emisiones al aire, agua y suelo: Es necesario que las tecnologías minimicen las emisiones de gases y partículas que pueden afectar la salud de los humanos y los ecosistemas. Aquí podemos encontrar al CO, NOx, SOx, partículas menores a 10 micras (PM10), entre otros. De igual forma se deben limitar o eliminar las emisiones que causen contaminación al agua y al suelo tales como desechos químicos, aguas residuales, petróleo, minerales inorgánicos, pesticidas, fertilizantes, entre muchos otros.

Eficiencia energética: Los impactos ambientales de los combustibles fósiles y debido a que además éstos son finitos, es necesario que las tecnologías hagan el menor uso posible de la energía para su funcionamiento, por lo cual la eficiencia de los dispositivos es fundamental. De igual forma es necesario minimizar la energía embebida en los materiales con los que se construyen los dispositivos (la energía con la que fueron producidos y transportados).

Materiales peligrosos: Algunos materiales pueden tener efectos negativos en la salud humana (ya que pueden ser tóxicos o cancerígenos), ejemplos de ellos son el PVC y el Plomo. De esta forma las tecnologías deben evitar o minimizar su uso.

Uso de recursos naturales: Debido a la finitud de los recursos naturales como el agua, los minerales, el suelo, entre otros, las tecnologías deben considerar hacer el menor uso posible de estos recursos.

Emisiones de gases de efecto invernadero (GEI): Debido al calentamiento global y al consecuente cambio climático las tecnologías tienen que permitir la mitigación de emisiones de GEI como el CO2, el metano y el óxido nitroso.

Algunos de estos criterios se han establecido dentro de otros métodos como el Ecodiseño o Diseño Ecológico, el cual busca evaluar no sólo los costos y eficiencia energética, sino también los impactos de los productos y tecnologías, así como de sus procesos, para lo cual el ACV es fundamental.

Para que sea posible desarrollar tecnología sostenible, es necesario además establecer criterios en todas las dimensiones de la sostenibilidad, de manera que el ACV debe complementarse con el uso de otros indicadores que cubran los impactos en las dimensiones social y económica.

Agradecimientos: Los autores agradecen a la Dirección General de Asuntos del Personal Académico de la UNAM por el apoyo financiero de esta investigación realizada gracias al Programa UNAM-PAPIIT TA101117. 

 

Red Mexicana de Análisis de Ciclo de Vida. https://proyectos.iingen.unam.mx/ciclodevida/es-mx/Paginas/default.aspx

Gómez Garza Rodrigo J. (2012). Análisis de Ciclo de Vida (ACV) de un proceso de fabricación de abrasivos revestidos. Tesis de Maestría. Instituto Politécnico Nacional. https://tesis.ipn.mx/bitstream/handle/123456789/18369/Tesis%20ACV%20-%20Rodrigo%20Javier%20Gomez%20Garza_210.pdf?sequence=1&isAllowed=y

National Renewable Energy Laboratory. Wind LCA Harmonization. EUA. (2013).

Kirchain Jr, R.E. Jeremy R. G., J.R. Olivetti, E.A. (2017) Environmental life-cycle assessment. Nature Materials, 16(7):693-697.

Carlos A. García es profesor de tiempo completo en la Escuela Nacional de Estudios Superiores Unidad Morelia de la UNAM Campus Morelia. 

Luis Bernardo López Sosa es Ecotecnólogo, director del Centro Juvenil para el Desarrollo de Ecotecnias y estudiante del Doctorado en Metalurgia y Ciencia de los Materiales en el Instituto de Investigaciones Metalúrgicas y de Materiales de la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo.

Esta dirección de correo electrónico está siendo protegida contra los robots de spam. Necesita tener JavaScript habilitado para poder verlo.

0
0
0
s2smodern