La ecología industrial ( EI ) es el estudio de los flujos de materiales y energía a través de los sistemas industriales. La economía industrial global puede modelarse como una red de procesos industriales que extraen recursos de la Tierra y transforman esos recursos en subproductos , productos y servicios que pueden comprarse y venderse para satisfacer las necesidades de la humanidad. La ecología industrial busca cuantificar los flujos de materiales y documentar los procesos industriales que hacen que la sociedad moderna funcione. Los ecólogos industriales a menudo se preocupan por los impactos que las actividades industriales tienen sobre el medio ambiente , con el uso del suministro de recursos naturales del planeta y con los problemas de eliminación de desechos . La ecología industrial es un campo de investigación multidisciplinario joven pero en crecimiento que combina aspectos de la ingeniería , la economía , la sociología , la toxicología y las ciencias naturales .
La ecología industrial se ha definido como un "discurso multidisciplinario basado en sistemas que busca comprender el comportamiento emergente de sistemas humanos/naturales complejos e integrados". [1] El campo aborda cuestiones de sostenibilidad examinando problemas desde múltiples perspectivas, que generalmente involucran aspectos de la sociología, el medio ambiente , la economía y la tecnología . [2] [3] El nombre proviene de la idea de que la analogía de los sistemas naturales debe usarse como una ayuda para comprender cómo diseñar sistemas industriales sostenibles. [4]
La ecología industrial se ocupa del cambio de los procesos industriales desde sistemas lineales (de circuito abierto), en los que las inversiones de recursos y capital se mueven a través del sistema para convertirse en desechos, a un sistema de circuito cerrado donde los desechos pueden convertirse en insumos para nuevos procesos.
Gran parte de la investigación se centra en las siguientes áreas: [5]
La ecología industrial busca comprender la forma en que los sistemas industriales (por ejemplo, una fábrica, una ecorregión o una economía nacional o global) interactúan con la biosfera . Los ecosistemas naturales brindan una metáfora para comprender cómo las diferentes partes de los sistemas industriales interactúan entre sí, en un "ecosistema" basado en recursos y capital infraestructural en lugar de capital natural . Busca explotar la idea de que los sistemas naturales no tienen desechos para inspirar el diseño sustentable .
Junto con objetivos más generales de conservación de la energía y de los materiales, y la redefinición de los mercados de comercio internacional relacionados y las relaciones de gestión de productos estrictamente como una economía de servicios , la ecología industrial es uno de los cuatro objetivos del capitalismo natural . Esta estrategia desalienta las formas de compra amoral que surgen de la ignorancia de lo que sucede a distancia e implica una economía política que valora altamente el capital natural y depende de un mayor capital educativo para diseñar y mantener cada ecología industrial única.
La ecología industrial se popularizó en 1989 en un artículo de la revista Scientific American escrito por Robert Frosch y Nicholas E. Gallopoulos. [6] La visión de Frosch y Gallopoulos era "¿por qué nuestro sistema industrial no se comportaría como un ecosistema , donde los desechos de una especie pueden ser recursos para otra especie? ¿Por qué los resultados de una industria no serían los insumos de otra, reduciendo así el uso de materias primas , la contaminación y ahorrando en el tratamiento de residuos ?" [4] Un ejemplo notable reside en un parque industrial danés en la ciudad de Kalundborg . Aquí se pueden encontrar varios vínculos de subproductos y calor residual entre numerosas entidades, como una gran planta de energía, una refinería de petróleo, una planta farmacéutica, una fábrica de placas de yeso, un fabricante de enzimas, una empresa de residuos y la ciudad misma. [7] Otro ejemplo es el EIP de Rantasalmi en Rantasalmi, Finlandia. Si bien este país ha tenido EIP formados orgánicamente anteriormente, el parque de Rantasalmi es el primer EIP planificado de Finlandia.
El campo científico de la ecología industrial ha crecido rápidamente en los últimos años. El Journal of Industrial Ecology (desde 1997), la International Society for Industrial Ecology (desde 2001) y la revista Progress in Industrial Ecology (desde 2004) le otorgan una posición fuerte y dinámica en la comunidad científica internacional . Los principios de la ecología industrial también están surgiendo en varios ámbitos de políticas, como el concepto de economía circular que se está promoviendo en China. Aunque la definición de economía circular aún no se ha formalizado, generalmente el enfoque se centra en estrategias como la creación de un flujo circular de materiales y flujos de energía en cascada. Un ejemplo de esto sería utilizar el calor residual de un proceso para ejecutar otro proceso que requiere una temperatura más baja. La esperanza es que estrategias como esta creen una economía más eficiente con menos contaminantes y otros subproductos no deseados. [8]
Uno de los principios centrales de la ecología industrial es la idea de que los sistemas sociales y tecnológicos están limitados a la biosfera y no existen fuera de ella. La ecología se utiliza como metáfora debido a la observación de que los sistemas naturales reutilizan materiales y tienen un ciclo de nutrientes en gran medida cerrado. La ecología industrial aborda los problemas con la hipótesis de que al utilizar principios similares a los de los sistemas naturales, los sistemas industriales también pueden mejorarse para reducir su impacto en el medio ambiente natural. La tabla muestra la metáfora general.
La IE examina los problemas sociales y su relación con los sistemas técnicos y el medio ambiente. A través de esta visión holística , la IE reconoce que la solución de los problemas debe implicar la comprensión de las conexiones que existen entre estos sistemas, los diversos aspectos no pueden verse de forma aislada. A menudo, los cambios en una parte del sistema general pueden propagarse y causar cambios en otra parte. Por lo tanto, solo se puede entender un problema si se observan sus partes en relación con el todo. Basándose en este marco, la IE analiza los problemas ambientales con un enfoque de pensamiento sistémico . Un buen ejemplo de IE con estos impactos sociales se puede encontrar en la Laguna Azul de Islandia. La laguna utiliza agua supercalentada de una planta de energía geotérmica local para llenar cuencas ricas en minerales que se han convertido en centros de curación recreativa. En este sentido, el proceso industrial de producción de energía utiliza sus aguas residuales para proporcionar un recurso crucial para la industria recreativa dependiente.
Tomemos como ejemplo una ciudad. Una ciudad puede dividirse en áreas comerciales, áreas residenciales, oficinas, servicios, infraestructuras, etc. Todos ellos son subsistemas del sistema de la "gran ciudad". Los problemas pueden surgir en un subsistema, pero la solución tiene que ser global. Supongamos que el precio de la vivienda aumenta drásticamente porque hay una demanda demasiado alta de viviendas. Una solución sería construir nuevas casas, pero esto provocaría que más gente viviera en la ciudad, lo que generaría la necesidad de más infraestructuras, como carreteras, escuelas, más supermercados, etc. Este sistema es una interpretación simplificada de la realidad cuyos comportamientos se pueden "predecir".
En muchos casos, los sistemas con los que trabaja la IE son sistemas complejos . La complejidad dificulta la comprensión del comportamiento del sistema y puede dar lugar a efectos rebote. Debido a un cambio imprevisto en el comportamiento de los usuarios o consumidores, una medida adoptada para mejorar el rendimiento medioambiental no conduce a ninguna mejora o incluso puede empeorar la situación.
Además, el concepto de ciclo de vida también es un principio muy importante en la ecología industrial. Implica que se tienen en cuenta todos los impactos ambientales causados por un producto, sistema o proyecto durante su ciclo de vida. En este contexto, el ciclo de vida incluye
También se tiene en cuenta el transporte necesario entre estas etapas, así como, si es pertinente, etapas adicionales como la reutilización , la refabricación y el reciclaje . La adopción de un enfoque de ciclo de vida es esencial para evitar trasladar los impactos ambientales de una etapa del ciclo de vida a otra. Esto se conoce comúnmente como transferencia de problemas. Por ejemplo, durante el rediseño de un producto, se puede optar por reducir su peso, disminuyendo así el uso de recursos. Es posible que los materiales más ligeros utilizados en el nuevo producto sean más difíciles de desechar. Los impactos ambientales del producto obtenidos durante la fase de extracción se trasladan a la fase de eliminación. Por lo tanto, las mejoras ambientales generales son nulas.
Un último principio importante de la IE es su enfoque integrado o multidisciplinaridad . La IE tiene en cuenta tres disciplinas diferentes: ciencias sociales (incluida la economía), ciencias técnicas y ciencias ambientales. El reto es fusionarlas en un único enfoque.
El parque industrial Kalundborg está situado en Dinamarca. Este parque industrial es especial porque las empresas reutilizan los residuos de otras empresas (que luego se convierten en subproductos). Por ejemplo, la central eléctrica Energy E2 Asnæs produce yeso como subproducto del proceso de generación de electricidad; este yeso se convierte en un recurso para BPB Gyproc A/S, que produce placas de yeso . [7] Este es un ejemplo de un sistema inspirado en la metáfora de la biosfera-tecnosfera: en los ecosistemas, los residuos de un organismo se utilizan como insumos para otros organismos; en los sistemas industriales, los residuos de una empresa son utilizados como recurso por otras.
Además del beneficio directo de incorporar los residuos al ciclo, el uso de un parque ecoindustrial puede ser un medio para que las plantas generadoras de energía renovable, como la solar fotovoltaica , sean más económicas y respetuosas del medio ambiente. En esencia, esto favorece el crecimiento de la industria de la energía renovable y los beneficios ambientales que conlleva la sustitución de los combustibles fósiles. [9]
Otros ejemplos de ecología industrial incluyen:
La metáfora del ecosistema popularizada por Frosch y Gallopoulos [4] ha sido una valiosa herramienta creativa para ayudar a los investigadores a buscar soluciones novedosas a problemas difíciles. Recientemente, se ha señalado que esta metáfora se basa en gran medida en un modelo de ecología clásica, y que los avances en la comprensión de la ecología basada en la ciencia de la complejidad han sido realizados por investigadores como CS Holling , James J. Kay , [24] y otros han avanzado aún más en términos de ecología contemporánea. [25] [26] [27] [28] Para la ecología industrial, esto puede significar un cambio de una visión más mecanicista de los sistemas, a una donde la sostenibilidad se ve como una propiedad emergente de un sistema complejo. [29] [30] Para explorar esto más a fondo, varios investigadores están trabajando con técnicas de modelado basadas en agentes . [31] [32]
El análisis exergético se realiza en el campo de la ecología industrial para utilizar la energía de manera más eficiente. [33] El término exergía fue acuñado por Zoran Rant en 1956, pero el concepto fue desarrollado por J. Willard Gibbs . En las últimas décadas, el uso de la exergía se ha extendido más allá de la física y la ingeniería a los campos de la ecología industrial, la economía ecológica , la ecología de sistemas y la energética .
Un ejemplo de ecología industrial, tanto en la práctica como en su potencial, es el Centro de Producción Más Limpia de Burnside , en Nueva Escocia . Este centro contribuye a facilitar la "ecologización" de más de 1200 empresas ubicadas en Burnside, el parque industrial más grande del este de Canadá. La creación de un centro de intercambio de residuos es una parte importante de su labor, que promoverá relaciones sólidas en materia de ecología industrial. [34]
El programa de estudio de caso del Parque Industrial de Onsan pretende servir de ejemplo de políticas y prácticas pertinentes para la aplicación de un modelo de desarrollo de crecimiento ecológico . Los beneficios potenciales del modelo de EIP se están demostrando en la República de Corea, donde más de 1.000 empresas de una amplia gama de sectores tienen su sede en el Parque Industrial de Ulsan Mipo y Onsan, en Corea del Sur. Este parque es la capital industrial de Corea del Sur porque tiene más de 100.000 puestos de trabajo. [35]
Una práctica habitual en los sistemas de gestión de residuos de agua es utilizar los "lodos" sobrantes como fertilizante. Las aguas residuales contienen gran cantidad de fósforo y nitrógeno, que son sustancias químicas valiosas para su uso en fertilizantes. [36]
Gjenge makers ltd es otro ejemplo de ecología industrial. La empresa utiliza plásticos desechados y los convierte en ladrillos. Gjenge makers recibe los residuos plásticos sobrantes de las fábricas de embalajes y las instalaciones de reciclaje y vende los adoquines. [37]
