#14 ANALISIS DE CICLO DE VIDA

ANALISIS DE CICLO DE VIDA

INTRODUCCIÓN

El Análisis de Ciclo de Vida (ACV) o Life Cycle Assessment (LCA) es una metodología normalizada que evalúa los aspectos e impactos ambientales potenciales asociados a un producto, proceso o servicio a lo largo de todo su ciclo de vida: desde la obtención de las materias primas requeridas, pasando por su método de producción, su uso y mantenimiento, hasta su disposición final (este tipo de análisis se conoce también como análisis de la cuna a la tumba).

El ACV ayuda a los ingenieros a tomar decisiones basados en datos, no en suposiciones, cuando diseña un proceso y es necesario seleccionar la materia prima, una fuente de energía o una manera de gestionar los residuos o de comparar las cargas ambientales de posibles alternativas de proceso.

Seguidamente se explica la metodología usada para hacer un ACV, sus aplicaciones en la ingeniería y algunas limitaciones potenciales.

LAS NORMAS ISO 14040 Y 14044

Las normas ISO 14040 e ISO 14044, estándares internacionales de la International Organization for Standardization, son el marco de referencia de la metodología del ACV. No son normas de certificación, son una guía metodológica y la serie de normas ISO 14000 constituyen el Sistema de Gestión Ambiental.

La norma ISO 14040 establece los principios y el marco metodológico general, mientras que la ISO 14044 especifica los requisitos y proporciona las directrices detalladas para la realización de estudios de ACV.

La propia norma ISO 14040 define el ACV como “la recopilación y evaluación de las entradas, las salidas y los posibles impactos ambientales de un sistema de producto a lo largo de su ciclo de vida”.

La aplicación de estas normas produce resultados aceptados por clientes, auditores y autoridades reguladoras del ambiente. La norma exige transparencia en métodos y datos, lo que, en otras palabras, significa que un estudio de ACV debe ser documentado de forma que un tercero pueda comprender las decisiones tomadas y el análisis realizado.

LAS FASES DEL ACV

ISO 14040 estructura el ACV en cuatro fases: (1) la definición de objetivos y el alcance del estudio, (2) el análisis del inventario del ciclo de vida (ICV), (3) la evaluación del impacto del ciclo de vida (EICV) y (4) la interpretación de resultados. El siguiente gráfico, tomado del texto de la Norma ISO 14040:2006 muestra las interrelaciones de las fases y las posibles iteraciones.

Analicemos cada fase:

Fase 1. Definición del objetivo y del alcance

El alcance, los límites del sistema y el nivel de detalle del análisis dependen del sistema sujeto a análisis y del uso que se va a dar al análisis.

El objetivo debe expresar la aplicación prevista y la razón para realizarlo (diseño, comparación de alternativas, declaración ambiental, etc.), el público al cual va destinado y el uso que se dará a los resultados.

El alcance define el sistema a estudiar y tiene varios elementos:

- La unidad funcional: es la base de cálculo sobre la cual se efectuarán los balances de materias y energía. Si el objetivo del análisis es la comparación de productos se define de manera que refleje la función que se desea comparar.

- Límites del sistema: Para definir los límites se debe determinar el conjunto de procesos necesarios para producir el producto incluyendo la obtención de las materias primas, la fabricación y ensamblado de los componentes y sus requerimientos de transporte, su uso y mantenimiento y los procesos de disposición del producto luego de cumplida su función, sea su reciclaje o algún método de disposición final (incineración, relleno sanitario o vertedero). La elección de los límites es una decisión que debe justificarse explícitamente, pues afecta directamente los resultados. También se deben establecer los límites geográficos de las actividades a incluir en el estudio, especialmente cuando los resultados se usan para comparaciones.

- Las reglas de asignación: en el caso de procesos que generan varios productos (coproductos) es necesario definir y justificar previamente la distribución de las cargas ambientales entre ellos.

- Las categorías de impactos ambientales seleccionadas y la metodología de evaluación e interpretación a usar.

- Los requerimientos de los datos incluyendo los relacionados con calidad.

- Las suposiciones y limitaciones del estudio; las revisiones críticas, si se van a hacer y el tipo y formato del estudio.

La metodología es iterativa puesto que los hallazgos de una fase pueden obligar a revisar decisiones tomadas en fases anteriores, de modo que el proceso puede ser un ciclo de mejoramiento sucesivo.

Fase 2. Análisis del Inventario de ciclo de vida

El Inventario del ciclo de vida (ICV) es la fase de recopilación y cuantificación de las entradas (materias primas y energía) y las salidas (productos y emisiones al aire o sistemas acuáticos y residuos sólidos) de todos los procesos incluidos dentro de las fronteras del sistema.

Se distingue entre datos primarios (son los datos medidos u obtenidos directamente de la planta o del proveedor) y datos secundarios (son los provenientes de bases de datos de inventarios, promedios sectoriales o literatura). La credibilidad del estudio depende de la calidad y lo exhaustivo del inventario y los datos.

Se deben documentar las fuentes, evaluar la incertidumbre asociada e inclusive indicar las posibles limitaciones de los datos utilizados.

Fase 3. Evaluación del impacto de ciclo de vida (EICV)

La evaluación del impacto del ciclo de vida (EICV) se centra en evaluar los posibles impactos ambientales de cada uno de los resultados del inventario, categorizándolos en ciertas categorías de impacto ambiental como el cambio climático (expresado en masa de CO₂ equivalente), acidificación, eutroficación (exceso de nutrientes), formación de ozono troposférico, agotamiento de recursos del medio ambiente, toxicidad, entre otras. La selección de categorías y sus métodos de evaluación pueden condicionar los resultados y debe ser coherente con el objetivo del estudio por lo que deben seleccionarse con cuidado.

Fase 4. Interpretación de resultados

La interpretación es la fase que convierte los datos y los cálculos en la base para la toma de decisiones. Aquí se identifican los puntos críticos del ciclo de vida (las etapas o procesos con mayor contribución), se verifica la coherencia de las definiciones del alcance, se analizan los resultados y se presentan conclusiones y recomendaciones.

Estos cortos comentarios sobre el ACV no revelan la complejidad de la ejecución de un estudio específico. Si algún colega tiene que enfrentarse a la realización de un ACV, mi recomendación es que obtenga el texto de las normas 14001, 14040 y 14004 para que se haga una mejor idea del trabajo y conocimiento requerido (a menos que ya sea un ingeniero ambiental) y de la existencia de otras normas de la serie 14000 que le ayudarán a la comprensión del tema. También recomiendo la lectura de los dos primeros capítulos del libro Análisis del Ciclo de Vida, publicado por el Centro de Recursos Hídricos para la Agricultura y Minería (CRHIAM) de la Universidad de Concepción, Chile y de libre descarga.

HERRAMIENTAS PARA ACV

Existen muchas herramientas de software especializado que facilitan la elaboración de un ACV de un proceso químico. Estas herramientas integran un modelo del ciclo de vida del producto, lo vincula a datos de una base de datos y aplica métodos de evaluación de impacto para generar los resultados. Algunas de las herramientas mas conocidas y usadas son:

SimaPro – Requiere licencia comercial. Muy usada en el sector académico. Incluye acceso a base de datos Ecoinvent.

Sphera LCA for Experts (anteriormente GaBi). También requiere licencia comercial. Tiene una base de datos propia adicional MLC.

OpenLCA – Software modular y de código abierto. Gratuito excepto el uso de bases de datos. Ampliamente usado en consultoría.

EIME (Environmental Improvementg made Easy) – Plataforma especializada en cumplimiento de normas y certificaciones europeas. Otra área fuerte se refiere al desarrollo ecológico de productos eléctricos y electrónicos.

Para otras disciplinas de la ingeniería existen bases mas adaptadas a sus características. En Civil, por ejemplo, existen Ecocalculator, Bees, EnerBuiLCA y Elodie.

En cuanto a bases de datos, además de la base de datos Ecoinvent, existen muchas bases de dato pero las mas reconocidas son: Empreinte (francesa), Ecosystem, ELCD , (de la Comunidad Europea y que entiendo han paralizado su desarrollo), CODDE (propiedad de Bureau Veritas) y usada con su software EIME.

APLICACIONES DEL ACV EN INGENIERIA

El anexo A de la norma ISO 14040 presenta una lista de áreas donde se aplica el ACV pero he listado algunas de las áreas en las que los ingenieros químicos las aplican:

Ecodiseño de productos: el ACV permite comparar alternativas de configuración de productos no solo por costo o desempeño técnico, sino por carga ambiental en su ciclo de vida. Se utiliza para identificar la etapa del ciclo de vida con mayor contribución y buscar su reducción mediante estrategias específicas como ahorro de material, sustitución de sustancias tóxicas en la alimentación o en etapas de producción o en subproductos, aumento de posibilidades de reciclaje final, diseño para ensamblaje o recuperación de partes al final del ciclo, etc.).

Optimización de procesos químicos e industriales: en procesos que generan coproductos o que presentan múltiples rutas de síntesis, el ACV permite cuantificar las cargas ambientales de cada ruta, incluyendo el consumo energético y las emisiones. Permite evaluar si una mejora aparente en una etapa (por ejemplo, menor consumo de solvente) genera un aumento de impacto ambiental en otra etapa (por ejemplo, mayor demanda energética en la separación).

Selección y diseño de componentes mecánicos o eléctricos: para componentes de largo uso, se puede conseguir, vía un ACV, que fase de uso o mantenimiento domina el impacto total, pudiendo redirigir las prioridades de diseño hacia la eficiencia energética o la durabilidad en lugar de hacia la reducción de material en fabricación.

Gestión de residuos: el ACV se emplea para comparar escenarios de tratamiento final del producto en función de su carga ambiental.

Evaluación de proyectos: El ACV complementa el análisis económico tradicional valorando criterios ambientales.

OTROS TIPOS DE ACV

El tipo de ACV cubierto en este documento es el tipo clásico, conocido como “de la cuna a la tumba”, pero puede aplicarse a secciones específicas de un proceso, por ejemplo, “de la puerta a la puerta” cuando solo se considera una planta o un proceso de producción.

Otro tipo es el Análisis de Ciclo de Vida Social (ACV-S o S-LCA, en inglés) en el que se incluye la evaluación de los impactos sociales y socioeconómicos a lo largo del ciclo de vida de un producto u organización, considerando categorías como condiciones laborales, salud y seguridad, derechos humanos, gobernanza y contribución al desarrollo económico local. La guía metodológica en este caso es la elaborada por el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA) y la Iniciativa del Ciclo de Vida.

Si se incorpora el Costo del Ciclo de Vida (CCL o LCC, en inglés) qu es la parte económica, sumando los costos a lo largo de la vida útil del producto o sistema (inversión inicial, operación, mantenimiento, costo de disposición final, etc.) al ACV-S se obtiene la Evaluación de Sostenibilidad del Ciclo de Vida (ESCV o en inglés LCSA o Life Cycle Sustainability Assessment).

Para un ingeniero que trabaja o trabajará en contextos donde los criterios ESG (ambientales, sociales y de gobernanza) y la responsabilidad social corporativa son cada vez mas exigidos, es bueno conocer la existencia de estas extensiones pues puede encontrarse participando en la realización de alguno de ellos o tomando decisiones usando sus resultados.

LIMITACIONES DEL ACV

El ACV enfrenta limitaciones en datos, modelos y métodos que el ingeniero debe conocer para no potenciar los resultados o tomar decisiones sobre bases frágiles.

Limitaciones de datos y modelado. La credibilidad del ACV depende de la calidad y confiabilidad del inventario de datos, pero la recolección de datos primarios es con frecuencia larga y costosa, lo que limita la reproducibilidad. En cuanto a los datos secundarios, la ausencia de contextualización geográfica o zonal y algunas veces temporal, introduce incertidumbre ya que los datos promedio de un sector geográfico pueden no representar las condiciones reales de una planta en otra región. Los resultados son además sensibles a las reglas de asignación de coproductos y al modelo de la fase analizada de “fin de vida” del proceso o del activo.

Limitaciones metodológicas. El ACV aborda solo las categorías de impacto incluidas en el objetivo y alcance puesto que usualmente no es una evaluación exhaustiva de todos los asuntos ambientales de un sistema.

Una práctica que ayuda a reducir o controlar estas limitaciones es la declaración explícita de las limitaciones (como lo piden las normas) y del grado de confianza de las conclusiones obtenidas. En algunos casos, el propietario del proceso evaluado pide una revisión crítica por un tercero independiente antes de su publicación definitiva.

FUENTES

Normas ISO 14001,14040 y 14044

Análisis de Ciclo de Vida: Fundamentos y aplicaciones a la gestión sustentable de los recursos hídricos. G. Vidal, P. Neumann y A. Hospido, editores. ISBN 978-956-227-481-4 Editorial Universidad de Concepción. Primera edición, marzo 2022

Metodología de Análisis de Ciclo de Vida. Material Didáctico. Instituto Superior del Medio Ambiente. Ministerio para la Transición Ecológica. España.

LCA MODULE 1. LCA Learning Series. CESTICC. L. Haselbach& Q. Langfitt. Washington State Univ.

Gestión Ambiental. Análisis Ciclo de Vida y Ecodiseño. ICONTEC. 2015