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Evaluación del ciclo de vida

Ilustración de las fases generales de una evaluación del ciclo de vida, tal como se describe en la norma ISO 14040

La evaluación del ciclo de vida ( LCA ), también conocida como análisis del ciclo de vida , es una metodología para evaluar los impactos ambientales asociados con todas las etapas del ciclo de vida de un producto , proceso o servicio comercial . Por ejemplo, en el caso de un producto manufacturado , los impactos ambientales se evalúan desde la extracción y procesamiento de la materia prima (cuna), pasando por la fabricación, distribución y uso del producto, hasta el reciclaje o disposición final de los materiales que lo componen (tumba). [1] [2]

Un estudio de ACV implica un inventario exhaustivo de la energía y los materiales que se requieren a lo largo de la cadena de suministro y la cadena de valor de un producto, proceso o servicio, y calcula las emisiones correspondientes al medio ambiente. [2] Por lo tanto, el ACV evalúa los posibles impactos ambientales acumulativos. El objetivo es documentar y mejorar el perfil ambiental general del producto [2] al servir como una línea de base holística sobre la cual se puedan comparar con precisión las huellas de carbono.

El método de ACV se basa en las normas ISO 14040 (2006) e ISO 14044 (2006). [3] [4] Los procedimientos ampliamente reconocidos para la realización de ACV se incluyen en la serie 14000 de normas de gestión ambiental de la Organización Internacional de Normalización (ISO), en particular, en ISO 14040 e ISO 14044. ISO 14040 proporciona los "principios y el marco" de la Norma, mientras que ISO 14044 proporciona un esquema de los "requisitos y directrices". En general, ISO 14040 se escribió para un público directivo e ISO 14044 para profesionales. [5] Como parte de la sección introductoria de ISO 14040, el ACV se ha definido de la siguiente manera: [6]

El ACV estudia los aspectos ambientales y los posibles impactos a lo largo del ciclo de vida de un producto (es decir, desde la cuna hasta la tumba), desde la adquisición de las materias primas hasta la producción, el uso y la eliminación. Las categorías generales de impactos ambientales que deben tenerse en cuenta incluyen el uso de recursos, la salud humana y las consecuencias ecológicas.

Se han formulado críticas contra el enfoque del ACV, tanto en general como en relación con casos específicos (por ejemplo, en relación con la coherencia de la metodología, la dificultad de su realización, el coste de la misma, la divulgación de la propiedad intelectual y la comprensión de los límites del sistema). Cuando no se sigue la metodología conocida para realizar un ACV, éste puede realizarse en función de las opiniones de un profesional o de los incentivos económicos y políticos de la entidad patrocinadora (un problema que afecta a todas las prácticas conocidas de recopilación de datos). A su vez, un ACV realizado por 10 partes diferentes podría producir 10 resultados diferentes. La norma ISO sobre ACV tiene por objeto normalizar esto; sin embargo, las directrices no son demasiado restrictivas y aún pueden generarse 10 respuestas diferentes. [5]

Definición, sinónimos, objetivos y propósito

En la literatura académica y en los informes de agencias, a veces se hace referencia a la evaluación del ciclo de vida (LCA) como sinónimo de análisis del ciclo de vida. [7] [1] [8] Además, debido a la naturaleza general de un estudio de LCA de examinar los impactos del ciclo de vida desde la extracción de materia prima (cuna) hasta la eliminación (tumba), a veces se lo denomina "análisis de cuna a tumba". [6]

Como lo indica el Laboratorio Nacional de Investigación de Gestión de Riesgos de la EPA , "LCA es una técnica para evaluar los aspectos ambientales y los impactos potenciales asociados con un producto, proceso o servicio, mediante:

Ejemplo de diagrama de etapas de evaluación del ciclo de vida (LCA)

Por lo tanto, se trata de una técnica para evaluar los impactos ambientales asociados con todas las etapas de la vida de un producto, desde la extracción de la materia prima hasta el procesamiento de los materiales, la fabricación, la distribución, el uso, la reparación y el mantenimiento , y la eliminación o el reciclaje. Los resultados se utilizan para ayudar a los tomadores de decisiones a seleccionar productos o procesos que generen el menor impacto posible en el medio ambiente, considerando un sistema de producto completo y evitando la suboptimización que podría ocurrir si se utilizara un solo proceso. [9]

Por lo tanto, el objetivo del ACV es comparar la gama completa de efectos ambientales asignables a productos y servicios cuantificando todas las entradas y salidas de los flujos de materiales y evaluando cómo estos flujos de materiales afectan al medio ambiente. [10] Esta información se utiliza para mejorar los procesos, respaldar las políticas y proporcionar una base sólida para tomar decisiones informadas.

El término ciclo de vida se refiere a la noción de que una evaluación justa y holística requiere la evaluación de la producción, fabricación, distribución , uso y eliminación de la materia prima, incluidos todos los pasos de transporte intermedios necesarios o causados ​​por la existencia del producto. [11]

A pesar de los intentos de estandarizar el ACV, los resultados de los distintos ACV suelen ser contradictorios, por lo que no es realista esperar que estos resultados sean únicos y objetivos. Por lo tanto, no debe considerarse como tal, sino como una familia de métodos que intentan cuantificar los resultados desde un punto de vista diferente. [12] Entre estos métodos se encuentran dos tipos principales: ACV atribucional y ACV consecuencial. [13] Los ACV atribucionales buscan atribuir las cargas asociadas con la producción y el uso de un producto, o con un servicio o proceso específico, para un período temporal identificado. [14] Los ACV consecuenciales buscan identificar las consecuencias ambientales de una decisión o un cambio propuesto en un sistema en estudio, y por lo tanto están orientados al futuro y requieren que se tengan en cuenta las implicaciones económicas y de mercado. [14] En otras palabras, el ACV atribucional "intenta responder '¿cómo fluyen las cosas (es decir, contaminantes, recursos e intercambios entre procesos) dentro de la ventana temporal elegida?', mientras que el ACV consecuencial intenta responder '¿cómo cambiarán los flujos más allá del sistema inmediato en respuesta a las decisiones?" [9]

Un tercer tipo de ACV, denominado "ACV social", también está en desarrollo y es un enfoque distinto que pretende evaluar las posibles implicaciones e impactos sociales y socioeconómicos. [15] La evaluación del ciclo de vida social (ACVS) es una herramienta útil para que las empresas identifiquen y evalúen los posibles impactos sociales a lo largo del ciclo de vida de un producto o servicio sobre diversas partes interesadas (por ejemplo: trabajadores, comunidades locales, consumidores). [16] La ACVS está enmarcada en las Directrices del PNUMA/SETAC para la evaluación del ciclo de vida social de los productos publicadas en 2009 en Quebec. [17] La ​​herramienta se basa en las Directrices de la ISO 26000 :2010 para la responsabilidad social y las Directrices de la Global Reporting Initiative (GRI). [18]

Las limitaciones del ACV, que se centra únicamente en los aspectos ecológicos de la sostenibilidad y no en los aspectos económicos o sociales, lo distinguen del análisis de la línea de productos (PLA) y otros métodos similares. Esta limitación se hizo deliberadamente para evitar la sobrecarga del método, pero reconoce que estos factores no deben ignorarse al tomar decisiones sobre los productos. [6]

Algunos procedimientos ampliamente reconocidos para el ACV se incluyen en la serie ISO 14000 de normas de gestión ambiental, en particular, ISO 14040 y 14044. [19] [ página necesaria ] [20] [ página necesaria ] [21] Las evaluaciones del ciclo de vida de los productos de gases de efecto invernadero (GEI) también pueden cumplir con especificaciones como la Especificación Públicamente Disponible (PAS) 2050 y el Estándar de Contabilidad y Reporte del Ciclo de Vida del Protocolo de GEI . [22] [23]

Análisis del ciclo de vida y contabilidad del carbono para las emisiones de gases de efecto invernadero

Principales fases ISO del ACV

Según las normas ISO 14040 y 14044, un ACV se lleva a cabo en cuatro fases distintas, [6] [19] [ página necesaria ] [20] [ página necesaria ] como se ilustra en la figura que se muestra arriba a la derecha (al comienzo del artículo). Las fases suelen ser interdependientes, en el sentido de que los resultados de una fase informarán sobre cómo se completarán las demás fases. Por lo tanto, ninguna de las etapas debe considerarse finalizada hasta que se complete todo el estudio. [5]

Objetivo y alcance

Un estudio de ACV comienza con una fase de definición de objetivos y alcance, que incluye la función del producto, la unidad funcional, el sistema del producto y sus límites, supuestos, categorías de datos, procedimientos de asignación y método de revisión que se empleará en el análisis. [24] La norma ISO ACV requiere que se expresen cuantitativa y cualitativamente una serie de parámetros, que en ocasiones se denominan parámetros de diseño del estudio (SPD). Los dos SPD principales para un ACV son el objetivo y el alcance, ambos deben indicarse explícitamente. Se recomienda que un estudio utilice las palabras clave representadas en la norma al documentar estos detalles (por ejemplo, "El objetivo del estudio es...") para asegurarse de que no haya confusión y de que el estudio se interprete para el uso previsto. [5]

En general, un estudio de ACV comienza con una declaración clara de su objetivo, que describe el contexto del estudio y detalla cómo y a quién se comunicarán los resultados. Según las directrices ISO, el objetivo debe indicar de forma inequívoca los siguientes elementos:

  1. La aplicación prevista
  2. Razones para realizar el estudio
  3. La audiencia
  4. Si los resultados se utilizarán en una afirmación comparativa publicada públicamente [5] [25]

El objetivo también debe definirse con el comisionado para el estudio, y se recomienda obtener una descripción detallada del motivo por el cual se lleva a cabo el estudio. [25]

Después del objetivo, se debe definir el alcance, describiendo la información cualitativa y cuantitativa incluida en el estudio. A diferencia del objetivo, que puede incluir solo unas pocas oraciones, el alcance a menudo requiere varias páginas. [5] Está diseñado para describir el detalle y la profundidad del estudio y demostrar que el objetivo se puede lograr dentro de las limitaciones establecidas. [25] Según las pautas de la norma ISO LCA, el alcance del estudio debe describir lo siguiente: [26]

Inventario del ciclo de vida (ICV)

Un ejemplo de un diagrama de inventario de ciclo de vida (LCI)

El análisis del inventario del ciclo de vida (ICV) implica la creación de un inventario de flujos desde y hacia la naturaleza (ecosfera) para un sistema de producto. [32] Es el proceso de cuantificar los requisitos de materia prima y energía, las emisiones atmosféricas, las emisiones terrestres, las emisiones hídricas, los usos de recursos y otras liberaciones a lo largo del ciclo de vida de un producto o proceso. [33] En otras palabras, es la agregación de todos los flujos elementales relacionados con cada proceso unitario dentro de un sistema de producto.

Para desarrollar el inventario, a menudo se recomienda comenzar con un modelo de flujo del sistema técnico utilizando datos sobre las entradas y salidas del sistema de producto. [33] [34] El modelo de flujo se ilustra típicamente con un diagrama de flujo que incluye las actividades que se van a evaluar en la cadena de suministro relevante y da una imagen clara de los límites del sistema técnico. [34] Generalmente, cuanto más detallado y complejo sea el diagrama de flujo, más precisos serán el estudio y los resultados. [33] Los datos de entrada y salida necesarios para la construcción del modelo se recopilan para todas las actividades dentro del límite del sistema, incluidas las de la cadena de suministro (denominadas entradas de la tecnosfera). [34]

Según la norma ISO 14044, un LCI debe documentarse mediante los siguientes pasos:

  1. Preparación de la recopilación de datos en función del objetivo y el alcance
  2. Recopilación de datos
  3. Validación de datos (incluso si se utilizan datos de otro trabajo)
  4. Asignación de datos (si es necesario)
  5. Relacionar los datos con el proceso unitario
  6. Relacionar los datos con la unidad funcional
  7. Agregación de datos [35] [36]

Como se indica en la norma ISO 14044, los datos deben estar relacionados con la unidad funcional, así como con el objetivo y el alcance. Sin embargo, dado que las etapas del ACV son de naturaleza iterativa, la fase de recopilación de datos puede provocar que el objetivo o el alcance cambien. [26] Por el contrario, un cambio en el objetivo o el alcance durante el transcurso del estudio puede provocar la recopilación adicional de datos o la eliminación de datos recopilados previamente en el ACV. [35]

El resultado de un ICV es un inventario compilado de flujos elementales de todos los procesos en el sistema de productos estudiado. Los datos suelen detallarse en gráficos y requieren un enfoque estructurado debido a su naturaleza compleja. [37]

Al recopilar los datos para cada proceso dentro de los límites del sistema, la norma ISO LCA requiere que el estudio mida o estime los datos para representar cuantitativamente cada proceso en el sistema del producto. Idealmente, al recopilar datos, un profesional debe intentar recopilar datos de fuentes primarias (por ejemplo, midiendo las entradas y salidas de un proceso en el sitio u otros medios físicos). [35] Los cuestionarios se utilizan con frecuencia para recopilar datos en el sitio e incluso pueden entregarse al fabricante o empresa correspondiente para que los complete. Los elementos del cuestionario que se deben registrar pueden incluir:

  1. Producto para la recogida de datos
  2. Recopilador de datos y fecha
  3. Periodo de recogida de datos
  4. Explicación detallada del proceso
  5. Insumos (materias primas, materiales auxiliares, energía, transporte)
  6. Salidas (emisiones al aire, agua y tierra)
  7. Cantidad y calidad de cada entrada y salida [38]

A menudo, la recopilación de datos primarios puede ser difícil y el propietario puede considerarlos de propiedad exclusiva o confidenciales. [39] Una alternativa a los datos primarios son los datos secundarios, que son datos que provienen de bases de datos de LCA, fuentes bibliográficas y otros estudios anteriores. Con las fuentes secundarias, a menudo se encuentran datos que son similares a un proceso pero no exactos (por ejemplo, datos de un país diferente, un proceso ligeramente diferente, una máquina similar pero diferente, etc.). [40] Como tal, es importante documentar explícitamente las diferencias en dichos datos. Sin embargo, los datos secundarios no siempre son inferiores a los datos primarios. Por ejemplo, hacer referencia a los datos de otro trabajo en el que el autor utilizó datos primarios muy precisos. [35] Junto con los datos primarios, los datos secundarios deben documentar la fuente, la confiabilidad y la representatividad temporal, geográfica y tecnológica.

Al identificar las entradas y salidas que se deben documentar para cada proceso unitario dentro del sistema de producto de un ICV, un profesional puede encontrarse con la situación en la que un proceso tiene múltiples flujos de entrada o genera múltiples flujos de salida. En tal caso, el profesional debe asignar los flujos en función del "Procedimiento de asignación" [33] [35] [38] descrito en la sección anterior "Objetivo y alcance" de este artículo.

La tecnosfera se define de manera más simple como el mundo creado por el hombre y los geólogos la consideran un recurso secundario; en teoría, estos recursos son 100% reciclables; sin embargo, en un sentido práctico, el objetivo principal es su recuperación. [41] Para un ACV, estos productos de la tecnosfera (productos de la cadena de suministro) son aquellos que han sido producidos por humanos, incluidos productos como la silvicultura, los materiales y los flujos de energía. [42] Por lo general, no tendrán acceso a datos sobre las entradas y salidas de los procesos de producción anteriores del producto. [43] La entidad que realiza el ACV debe entonces recurrir a fuentes secundarias si aún no tiene esos datos de sus propios estudios previos. Las bases de datos nacionales o los conjuntos de datos que vienen con las herramientas para profesionales del ACV, o a los que se puede acceder fácilmente, son las fuentes habituales para esa información. [44] Luego se debe tener cuidado para asegurar que la fuente de datos secundarios refleje adecuadamente las condiciones regionales o nacionales. [35]

Los métodos de LCI incluyen "LCA basados ​​en procesos", LCA de insumo-producto económico ( EIOLCA ) y enfoques híbridos. [37] [35] El LCA basado en procesos es un enfoque de LCI de abajo hacia arriba que construye un LCI utilizando el conocimiento sobre los procesos industriales dentro del ciclo de vida de un producto y los flujos físicos que los conectan. [45] EIOLCA es un enfoque de arriba hacia abajo para LCI y utiliza información sobre flujos elementales asociados con una unidad de actividad económica en diferentes sectores. [46] Esta información generalmente se extrae de las estadísticas nacionales de la agencia gubernamental que rastrean el comercio y los servicios entre sectores. [37] El LCA híbrido es una combinación de LCA basado en procesos y EIOLCA. [47]

La calidad de los datos del ICV se evalúa normalmente mediante el uso de una matriz de pedigrí. Existen distintas matrices de pedigrí, pero todas contienen una serie de indicadores de calidad de los datos y un conjunto de criterios cualitativos por indicador. [48] [49] [50] Existe otro enfoque híbrido que integra el enfoque semicuantitativo ampliamente utilizado que utiliza una matriz de pedigrí en un análisis cualitativo para ilustrar mejor la calidad de los datos del ICV para audiencias no técnicas, en particular los responsables de las políticas. [51]

Evaluación del impacto del ciclo de vida (LCIA)

El análisis del inventario del ciclo de vida va seguido de una evaluación del impacto del ciclo de vida (ECV). Esta fase del ECV tiene como objetivo evaluar los posibles impactos ambientales y en la salud humana resultantes de los flujos elementales determinados en el ECV. Las normas ISO 14040 y 14044 exigen los siguientes pasos obligatorios para completar una ECV: [52] [53] [54]

Obligatorio

En muchos ACV, la caracterización concluye el análisis ACV, ya que es la última etapa obligatoria según la norma ISO 14044. [20] [ página necesaria ] [53] Sin embargo, la Norma ISO prevé los siguientes pasos opcionales que se deben seguir además de los pasos obligatorios antes mencionados:

Opcional

Los impactos del ciclo de vida también pueden clasificarse en las distintas fases de desarrollo, producción, uso y eliminación de un producto. En términos generales, estos impactos pueden dividirse en primeros impactos, impactos de uso e impactos al final de la vida útil. Los primeros impactos incluyen la extracción de materias primas, la fabricación (conversión de materias primas en un producto), el transporte del producto a un mercado o sitio, la construcción/instalación y el comienzo del uso u ocupación. [57] [58] Los impactos de uso incluyen los impactos físicos de la operación del producto o la instalación (como energía, agua, etc.) y cualquier mantenimiento, renovación o reparación que se requiera para continuar usando el producto o la instalación. [59] [60] Los impactos al final de la vida útil incluyen la demolición y el procesamiento de desechos o materiales reciclables. [61]

Interpretación

La interpretación del ciclo de vida es una técnica sistemática para identificar, cuantificar, verificar y evaluar la información de los resultados del inventario del ciclo de vida y/o la evaluación del impacto del ciclo de vida. Los resultados del análisis del inventario y la evaluación del impacto se resumen durante la fase de interpretación. El resultado de la fase de interpretación es un conjunto de conclusiones y recomendaciones para el estudio. De acuerdo con la norma ISO 14043, [19] [62] la interpretación debe incluir lo siguiente:

Un objetivo clave de la interpretación del ciclo de vida es determinar el nivel de confianza en los resultados finales y comunicarlos de manera justa, completa y precisa. Interpretar los resultados de un ACV no es tan simple como decir "3 es mejor que 2, por lo tanto, la alternativa A es la mejor opción". [63] La interpretación comienza con la comprensión de la precisión de los resultados y la garantía de que cumplan con el objetivo del estudio. Esto se logra identificando los elementos de datos que contribuyen significativamente a cada categoría de impacto, evaluando la sensibilidad de estos elementos de datos significativos, evaluando la integridad y la coherencia del estudio y extrayendo conclusiones y recomendaciones basadas en una comprensión clara de cómo se realizó el ACV y se desarrollaron los resultados. [64] [62]

En concreto, como lo expresa MA Curran, el objetivo de la fase de interpretación del ACV es identificar la alternativa que tenga el menor impacto ambiental negativo de principio a fin sobre los recursos terrestres, marinos y aéreos. [65]

Usos del ACV

El ACV se utilizó principalmente como herramienta de comparación, proporcionando información informativa sobre los impactos ambientales de un producto y comparándolo con las alternativas disponibles. [66] Sus posibles aplicaciones se ampliaron para incluir marketing, diseño de productos, desarrollo de productos, planificación estratégica, educación del consumidor, etiquetado ecológico y políticas gubernamentales. [67]

La ISO especifica tres tipos de clasificación en lo que respecta a normas y etiquetas ambientales:

Las EPD proporcionan un nivel de transparencia que cada vez se exige más en las políticas y normas de todo el mundo. Se utilizan en el entorno de la construcción como herramienta para que los expertos de la industria puedan elaborar evaluaciones del ciclo de vida completo de los edificios con mayor facilidad, ya que se conoce el impacto ambiental de los productos individuales. [69]

Análisis de datos

Un análisis del ciclo de vida es tan preciso y válido como lo sea su conjunto de datos base . [70] Hay dos tipos fundamentales de datos de ACV: datos de proceso unitario y datos de insumo-producto ambiental (EIO). [71] Los datos de proceso unitario recopilan datos sobre una sola actividad industrial y su(s) producto(s), incluidos los recursos utilizados del medio ambiente y otras industrias, así como las emisiones generadas a lo largo de su ciclo de vida. [72] Los datos EIO se basan en datos de insumo-producto económicos nacionales. [73]

En 2001, la ISO publicó una especificación técnica sobre documentación de datos, que describe el formato para los datos del inventario del ciclo de vida (ISO 14048). [74] El formato incluye tres áreas: proceso, modelado y validación, e información administrativa. [75]

Al comparar los ACV, los datos utilizados en cada ACV deben ser de calidad equivalente , ya que no se puede hacer una comparación justa si un producto tiene una disponibilidad mucho mayor de datos precisos y válidos, en comparación con otro producto que tiene una menor disponibilidad de dichos datos. [76]

Además, el horizonte temporal es un parámetro sensible y se ha demostrado que introduce un sesgo involuntario al proporcionar una perspectiva sobre el resultado del ACV, al comparar el potencial de toxicidad entre petroquímicos y biopolímeros, por ejemplo. [77] Por lo tanto, realizar un análisis de sensibilidad en el ACV es importante para determinar qué parámetros impactan considerablemente en los resultados, y también se puede utilizar para identificar qué parámetros causan incertidumbres. [78]

Las fuentes de datos utilizadas en los ACV suelen ser grandes bases de datos. [79] Las fuentes de datos comunes incluyen: [80]

Como se señaló anteriormente, el inventario en el ACV generalmente considera una serie de etapas que incluyen la extracción de materiales, el procesamiento y la fabricación, el uso del producto y la eliminación del producto. [1] [2] Cuando se realiza un ACV en un producto en todas las etapas, se puede determinar y modificar la etapa con el mayor impacto ambiental. [83] Por ejemplo, se evaluó la ropa de lana en sus impactos ambientales durante su producción, uso y final de vida útil, y se identificó que la contribución de la energía de combustibles fósiles estaba dominada por el procesamiento de la lana y las emisiones de GEI estaban dominadas por la producción de lana. [84] Sin embargo, el factor más influyente fue el número de usos de la prenda y la duración de su vida útil, lo que indica que el consumidor tiene la mayor influencia en el impacto ambiental general de estos productos. [84]

Variantes

Evaluación de la cuna a la tumba o del ciclo de vida

El ciclo de vida completo se evalúa desde la extracción de recursos (cuna), pasando por la fabricación, el uso y el mantenimiento, hasta su fase de eliminación (tumba). [85] Por ejemplo, los árboles producen papel, que se puede reciclar para producir un material aislante de celulosa (papel fibroso) de bajo consumo energético , que luego se puede utilizar como dispositivo de ahorro de energía en el techo de una casa durante 40 años, ahorrando 2000 veces la energía de combustibles fósiles utilizada en su producción. Después de 40 años, las fibras de celulosa se reemplazan y las fibras viejas se eliminan, posiblemente incineradas. Se tienen en cuenta todos los insumos y productos para todas las fases del ciclo de vida. [86]

De la cuna a la puerta

La evaluación de la cuna a la puerta es una evaluación del ciclo de vida parcial de un producto desde la extracción de recursos ( cuna ) hasta la puerta de la fábrica (es decir, antes de que se transporte al consumidor). En este caso, se omiten la fase de uso y la fase de eliminación del producto. Las evaluaciones de la cuna a la puerta son a veces la base de las declaraciones ambientales de productos (EPD) denominadas EPD de empresa a empresa. [ cita requerida ] Uno de los usos significativos del enfoque de la cuna a la puerta compila el inventario del ciclo de vida (LCI) utilizando la cuna a la puerta. Esto permite que el LCA recopile todos los impactos que conducen a la compra de recursos por parte de la instalación. Luego, pueden agregar los pasos involucrados en su transporte a la planta y el proceso de fabricación para producir más fácilmente sus propios valores de la cuna a la puerta para sus productos. [87]

Producción de cuna a cuna o de circuito cerrado

El método de la cuna a la cuna es un tipo específico de evaluación de la cuna a la tumba, en el que el paso de eliminación del producto al final de su vida útil es un proceso de reciclaje. Es un método utilizado para minimizar el impacto ambiental de los productos mediante el empleo de prácticas de producción, operación y eliminación sostenibles y tiene como objetivo incorporar la responsabilidad social en el desarrollo de productos. [88] [89] A partir del proceso de reciclaje se originan productos nuevos e idénticos (por ejemplo, pavimento asfáltico a partir de pavimento asfáltico desechado, botellas de vidrio a partir de botellas de vidrio recolectadas) o productos diferentes (por ejemplo, aislamiento de lana de vidrio a partir de botellas de vidrio recolectadas). [90]

La asignación de cargas a los productos en sistemas de producción de circuito abierto presenta desafíos considerables para el análisis del ciclo de vida. Se han propuesto varios métodos, como el enfoque de carga evitada , para abordar los problemas involucrados. [91]

De puerta a puerta

El análisis de ciclo de vida de puerta a puerta es un análisis de ciclo de vida parcial que analiza solo un proceso de valor agregado en toda la cadena de producción. Los módulos de puerta a puerta también pueden vincularse posteriormente en su cadena de producción correspondiente para formar una evaluación completa de la cuna a la puerta. [92]

Del pozo a la rueda

El análisis del pozo a la rueda (WtW) es el ACV específico que se utiliza para los combustibles y vehículos de transporte . El análisis suele dividirse en etapas denominadas "del pozo a la estación" o "del pozo al tanque" y "de la estación a la rueda" o "del tanque a la rueda" o "del enchufe a la rueda". La primera etapa, que incorpora la producción y el procesamiento de la materia prima o del combustible y la entrega del combustible o la transmisión de energía, se denomina etapa "ascendente", mientras que la etapa que se ocupa del funcionamiento del vehículo en sí se denomina a veces etapa "descendente". El análisis del pozo a la rueda se utiliza habitualmente para evaluar el consumo total de energía, o la eficiencia de conversión de energía y el impacto de las emisiones de los buques marinos , las aeronaves y los vehículos de motor , incluida su huella de carbono , y los combustibles utilizados en cada uno de estos modos de transporte. [93] [94] [95] [96] El análisis WtW es útil para reflejar las diferentes eficiencias y emisiones de las tecnologías energéticas y los combustibles tanto en las etapas ascendentes como descendentes, lo que da una imagen más completa de las emisiones reales. [97]

La variante del pozo a la rueda tiene una contribución significativa en un modelo desarrollado por el Laboratorio Nacional Argonne . El modelo de gases de efecto invernadero, emisiones reguladas y uso de energía en el transporte (GREET) se desarrolló para evaluar los impactos de los nuevos combustibles y tecnologías de vehículos. El modelo evalúa los impactos del uso de combustible utilizando una evaluación del pozo a la rueda, mientras que se utiliza un enfoque tradicional de la cuna a la tumba para determinar los impactos del propio vehículo. El modelo informa el uso de energía, las emisiones de gases de efecto invernadero y seis contaminantes adicionales: compuestos orgánicos volátiles (VOC), monóxido de carbono (CO), óxido de nitrógeno (NOx), material particulado con un tamaño inferior a 10 micrómetros (PM10), material particulado con un tamaño inferior a 2,5 micrómetros (PM2,5) y óxidos de azufre (SOx). [73]

Los valores cuantitativos de las emisiones de gases de efecto invernadero calculados con el método WTW o con el método LCA pueden diferir, ya que el LCA considera más fuentes de emisión. Por ejemplo, al evaluar las emisiones de GEI de un vehículo eléctrico de batería en comparación con un vehículo con motor de combustión interna convencional, el WTW (teniendo en cuenta solo los GEI de la fabricación de los combustibles) concluye que un vehículo eléctrico puede ahorrar alrededor del 50-60% de GEI. [98] Por otro lado, utilizando un método híbrido LCA-WTW, concluye que el ahorro de emisiones de GEI es entre un 10 y un 13% menor que los resultados del WTW, ya que también se consideran los GEI debidos a la fabricación y al final de la vida útil de la batería. [99]

Evaluación del ciclo de vida de los insumos y productos económicos

El ACV de insumo-producto económico ( ACIE-E ) implica el uso de datos agregados a nivel sectorial sobre cuánto impacto ambiental puede atribuirse a cada sector de la economía y cuánto compra cada sector de otros sectores. [100] Este análisis puede tener en cuenta cadenas largas (por ejemplo, construir un automóvil requiere energía, pero producir energía requiere vehículos, y construir esos vehículos requiere energía, etc.), lo que alivia en cierta medida el problema de alcance del ACV de proceso; sin embargo, el ACIE-E se basa en promedios a nivel sectorial que pueden o no ser representativos del subconjunto específico del sector relevante para un producto en particular y, por lo tanto, no es adecuado para evaluar los impactos ambientales de los productos. Además, la traducción de cantidades económicas a impactos ambientales no está validada. [101]

ACV con base ecológica

Si bien un ACV convencional utiliza muchos de los mismos enfoques y estrategias que un Eco-ACV, este último considera una gama mucho más amplia de impactos ecológicos. Fue diseñado para proporcionar una guía para la gestión inteligente de las actividades humanas mediante la comprensión de los impactos directos e indirectos sobre los recursos ecológicos y los ecosistemas circundantes. Desarrollado por el Centro de Resiliencia de la Universidad Estatal de Ohio, el Eco-ACV es una metodología que tiene en cuenta cuantitativamente los servicios de regulación y apoyo durante el ciclo de vida de los bienes y productos económicos. En este enfoque, los servicios se clasifican en cuatro grupos principales: servicios de apoyo, de regulación, de aprovisionamiento y culturales. [102]

ACV basado en exergía

La exergía de un sistema es el trabajo útil máximo posible durante un proceso que lleva al sistema al equilibrio con un depósito de calor. [103] [104] Wall [105] establece claramente la relación entre el análisis exergético y la contabilidad de recursos. [106] Esta intuición confirmada por DeWulf [107] y Sciubba [108] conduce a la contabilidad exergoeconómica [109] y a métodos específicamente dedicados al ACV, como el insumo de material exergético por unidad de servicio (EMIPS). [110] El concepto de insumo de material por unidad de servicio (MIPS) se cuantifica en términos de la segunda ley de la termodinámica , lo que permite el cálculo tanto del insumo de recursos como de la salida de servicios en términos exergéticos. Este insumo de material exergético por unidad de servicio (EMIPS) se ha elaborado para la tecnología del transporte . El servicio no solo tiene en cuenta la masa total a transportar y la distancia total, sino también la masa por transporte individual y el tiempo de entrega. [110]

Análisis energético del ciclo de vida

El análisis del ciclo de vida de la energía (LCEA) es un enfoque en el que se tienen en cuenta todos los insumos de energía de un producto, no solo los insumos de energía directa durante la fabricación, sino también todos los insumos de energía necesarios para producir componentes, materiales y servicios necesarios para el proceso de fabricación. [111] Con el LCEA, se establece el consumo total de energía del ciclo de vida . [112]

Producción de energía

Se reconoce que mucha energía se pierde en la producción de los propios productos energéticos, como la energía nuclear , la electricidad fotovoltaica o los productos derivados del petróleo de alta calidad . El contenido energético neto es el contenido energético del producto menos la entrada de energía utilizada durante la extracción y la conversión , directa o indirectamente. Un controvertido resultado inicial de LCEA afirmó que la fabricación de células solares requiere más energía de la que se puede recuperar al utilizar la célula solar. [113] Aunque estos resultados eran ciertos cuando se fabricaron las células solares por primera vez, su eficiencia aumentó enormemente con el paso de los años. [114] Actualmente, el tiempo de recuperación de la energía de los paneles solares fotovoltaicos varía de unos pocos meses a varios años. [115] [116] El reciclaje de módulos podría reducir aún más el tiempo de recuperación de la energía a alrededor de un mes. [117] Otro concepto nuevo que surge de las evaluaciones del ciclo de vida es el canibalismo energético . El canibalismo energético se refiere a un efecto en el que el rápido crecimiento de toda una industria intensiva en energía crea una necesidad de energía que utiliza (o canibaliza) la energía de las centrales eléctricas existentes. Por lo tanto, durante un crecimiento rápido, la industria en su conjunto no produce energía porque se utiliza energía nueva para alimentar la energía incorporada de las futuras centrales eléctricas. En el Reino Unido se han llevado a cabo trabajos para determinar los impactos de la energía del ciclo de vida (junto con el análisis de ciclo de vida completo) de una serie de tecnologías renovables. [118] [119]

Recuperación de energía

Si los materiales se incineran durante el proceso de eliminación, la energía liberada durante la combustión se puede aprovechar y utilizar para la producción de electricidad . Esto proporciona una fuente de energía de bajo impacto, especialmente en comparación con el carbón y el gas natural. [120] Si bien la incineración produce más emisiones de gases de efecto invernadero que los vertederos , las plantas de residuos están bien equipadas con equipos de control de la contaminación regulados para minimizar este impacto negativo. Un estudio que compara el consumo de energía y las emisiones de gases de efecto invernadero de los vertederos (sin recuperación de energía) con la incineración (con recuperación de energía) encontró que la incineración era superior en todos los casos, excepto cuando el gas de vertedero se recupera para la producción de electricidad. [121]

Crítica

Se podría decir que la eficiencia energética es sólo un factor a considerar al decidir qué proceso alternativo emplear, y no debería ser elevada como el único criterio para determinar la aceptabilidad ambiental. [122] Por ejemplo, un análisis energético simple no tiene en cuenta la renovabilidad de los flujos de energía o la toxicidad de los productos de desecho. [123] La incorporación de "ACV dinámicos", por ejemplo, con respecto a las tecnologías de energía renovable -que utilizan análisis de sensibilidad para proyectar futuras mejoras en los sistemas renovables y su participación en la red eléctrica- puede ayudar a mitigar esta crítica. [124] [125]

En los últimos años, la literatura sobre la evaluación del ciclo de vida de la tecnología energética ha comenzado a reflejar las interacciones entre la red eléctrica actual y la tecnología energética futura . Algunos artículos se han centrado en el ciclo de vida de la energía , [126] [127] [128] mientras que otros se han centrado en el dióxido de carbono (CO 2 ) y otros gases de efecto invernadero . [129] La crítica esencial dada por estas fuentes es que al considerar la tecnología energética , se debe tener en cuenta la naturaleza creciente de la red eléctrica. Si esto no se hace, una tecnología energética de clase determinada puede emitir más CO 2 durante su vida útil de lo que inicialmente pensó que mitigaría, y esto está mejor documentado {{Citation needed|reason= Please include a study |date=October 2023}} en el caso de la energía eólica.

Un problema que surge al utilizar el método de análisis de energía es que las diferentes formas de energía ( calor , electricidad , energía química , etc.) tienen unidades funcionales inconsistentes, diferente calidad y diferentes valores. [130] Esto se debe al hecho de que la primera ley de la termodinámica mide el cambio en la energía interna, [131] mientras que la segunda ley mide el aumento de entropía. [132] Enfoques como el análisis de costos o la exergía pueden usarse como métrica para el ACV, en lugar de la energía. [133]

Creación de un conjunto de datos de ACV

Existen conjuntos de datos sistemáticos estructurados de y para ACV.

Un conjunto de datos de 2022 proporcionó impactos ambientales detallados calculados y estandarizados de más de 57 000 productos alimenticios en supermercados, potencialmente, por ejemplo, para informar a los consumidores o para la formulación de políticas . [134] [135] También existe al menos una base de datos de colaboración colectiva para recopilar datos de LCA para productos alimenticios. [136]

Los conjuntos de datos también pueden consistir en opciones, actividades o enfoques, en lugar de productos; por ejemplo, un conjunto de datos evalúa las opciones de gestión de residuos de botellas PET en Bauru, Brasil. [137] También hay bases de datos de ACV sobre edificios (productos complejos) que comparó un estudio de 2014. [138]

Plataformas de conjuntos de datos de ACV

Existen algunas iniciativas para desarrollar, integrar, completar, estandarizar, controlar la calidad, combinar y mantener dichos conjuntos de datos o ACV [139] [140] , por ejemplo:

Optimización de conjuntos de datos

Los conjuntos de datos que no son óptimos en precisión o tienen lagunas pueden ser parcheados u optimizados, temporalmente hasta que estén disponibles los datos completos o de manera permanente, mediante diversos métodos, como mecanismos para la "selección de un conjunto de datos que represente el conjunto de datos faltante que conduce en la mayoría de los casos a una aproximación mucho mejor de los impactos ambientales que un conjunto de datos seleccionado por defecto o por proximidad geográfica" [145] o aprendizaje automático . [146] [135]

Integración en sistemas y teoría de sistemas

Las evaluaciones del ciclo de vida pueden integrarse como procesos rutinarios de los sistemas, como insumo para modelar futuras vías socioeconómicas o, más ampliamente, en un contexto más amplio [147] (como escenarios cualitativos).

Por ejemplo, un estudio estimó los beneficios ambientales de la proteína microbiana dentro de una futura trayectoria socioeconómica, mostrando una reducción sustancial de la deforestación (56%) y la mitigación del cambio climático si solo el 20% de la carne de res per cápita fuera reemplazada por proteína microbiana para el año 2050. [148]

Las evaluaciones del ciclo de vida, incluidos los análisis de productos y tecnologías , también pueden integrarse en los análisis de potenciales, barreras y métodos para cambiar o regular el consumo o la producción.

La perspectiva del ciclo de vida también permite considerar las pérdidas y las duraciones de vida de bienes y servicios raros en la economía. Por ejemplo, se descubrió que los períodos de uso de metales críticos para la tecnología , a menudo escasos, eran cortos a partir de 2022. [149] Estos datos podrían combinarse con análisis de ciclo de vida convencionales, por ejemplo, para permitir análisis de costos de materiales y mano de obra durante el ciclo de vida y viabilidad económica a largo plazo o diseño sustentable . [150] Un estudio sugiere que en los ACV, la disponibilidad de recursos se evalúa, a partir de 2013, "por medio de modelos basados ​​en el tiempo de agotamiento, el excedente de energía, etc." [151]

En términos generales, se podrían utilizar diversos tipos de evaluaciones del ciclo de vida (o encargarlas) de diversas maneras en diversos tipos de toma de decisiones sociales , [152] [147] [153] especialmente porque los mercados financieros de la economía normalmente no consideran los impactos del ciclo de vida o los problemas sociales inducidos en el futuro y el presente: las " externalidades " de la economía contemporánea. [154]

Críticas

La evaluación del ciclo de vida es una herramienta poderosa para analizar aspectos conmensurables de sistemas cuantificables. [ cita requerida ] Sin embargo, no todos los factores se pueden reducir a un número e insertar en un modelo. Los límites rígidos del sistema dificultan la contabilidad de los cambios en el sistema. [155] Esto a veces se conoce como la crítica de límites al pensamiento sistémico . La precisión y disponibilidad de los datos también pueden contribuir a la inexactitud. Por ejemplo, los datos de procesos genéricos pueden basarse en promedios , muestreos no representativos o resultados obsoletos. [156] Este es especialmente el caso de las fases de uso y fin de vida en el LCA. [157] Además, las implicaciones sociales de los productos generalmente faltan en los LCA. El análisis comparativo del ciclo de vida se utiliza a menudo para determinar un mejor proceso o producto para usar. Sin embargo, debido a aspectos como los diferentes límites del sistema, la diferente información estadística, los diferentes usos del producto, etc., estos estudios pueden influir fácilmente a favor de un producto o proceso sobre otro en un estudio y lo opuesto en otro estudio basado en parámetros variables y diferentes datos disponibles. [158] Existen pautas para ayudar a reducir dichos conflictos en los resultados, pero el método aún ofrece mucho espacio para que el investigador decida qué es importante, cómo se fabrica normalmente el producto y cómo se utiliza normalmente. [159] [160]

Una revisión exhaustiva de 13 estudios de ACV de productos de madera y papel [161] encontró una falta de consistencia en los métodos y supuestos utilizados para rastrear el carbono durante el ciclo de vida del producto . Se utilizó una amplia variedad de métodos y supuestos, lo que llevó a conclusiones diferentes y potencialmente contrarias, en particular con respecto al secuestro de carbono y la generación de metano en vertederos y con la contabilidad del carbono durante el crecimiento forestal y el uso del producto. [162]

Además, la fidelidad de los ACV puede variar sustancialmente, ya que es posible que no se incorporen diversos datos, especialmente en las primeras versiones: por ejemplo, los ACV que no consideran información sobre emisiones regionales pueden subestimar el impacto ambiental del ciclo de vida. [163]

Véase también

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Lectura adicional

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  2. J. Guinée, ed:, Manual sobre evaluación del ciclo de vida: Guía operativa para las normas ISO , Kluwer Academic Publishers, 2002.
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  4. Curran, Mary A. "Evaluación del ciclo de vida ambiental", McGraw-Hill Professional Publishing, 1996, ISBN 978-0-07-015063-8 
  5. Ciambrone, DF (1997). Análisis del ciclo de vida ambiental . Boca Raton, FL: CRC Press. ISBN 1-56670-214-3 . 
  6. Horne, Ralph., et al. "LCA: principios, práctica y perspectivas". CSIRO Publishing, Victoria, Australia, 2009., ISBN 0-643-09452-0 
  7. Vallero, Daniel A. y Brasier, Chris (2008), "Diseño sustentable: la ciencia de la sustentabilidad y la ingeniería verde", John Wiley and Sons, Inc., Hoboken, NJ, ISBN 0470130628. 350 páginas. 
  8. Vigon, BW (1994). Evaluación del ciclo de vida: directrices y principios para el inventario . Boca Raton, FL: CRC Press. ISBN 1-56670-015-9 . 
  9. Vogtländer, JG, "Una guía práctica de ACV para estudiantes, diseñadores y gerentes de empresas", VSSD, 2010, ISBN 978-90-6562-253-2 . 
  10. Cuando

Enlaces externos

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