La eficiencia del material es una descripción o métrica (( M p) (la relación entre el material utilizado y el material suministrado)) que se refiere a la disminución de la cantidad de un material particular necesario para producir un producto específico. [1] Fabricar un artículo utilizable a partir de un material más delgado que una versión anterior aumenta la eficiencia del material del proceso de fabricación. La eficiencia del material está asociada con la construcción ecológica y la conservación de la energía , así como con otras formas de incorporar recursos renovables en el proceso de construcción de principio a fin.
Los impactos pueden incluir la eficiencia material, incluida la reducción de la demanda energética, la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero y otros impactos ambientales como el uso de la tierra , la escasez de agua , la contaminación del aire , la contaminación del agua y la gestión de residuos . [2] Una población en crecimiento con una riqueza cada vez mayor puede aumentar la demanda de extracción de materiales y, por lo tanto, el procesamiento puede duplicarse en los próximos 40 años. [3]
Aumentar la eficiencia de los materiales puede reducir los impactos del consumo de materiales. [4] Algunas formas de eficiencia de los materiales incluyen aumentar la vida útil de los productos existentes, utilizarlos más en su totalidad, reutilizar componentes para evitar el desperdicio o reducir la cantidad de material a través de un diseño de producto liviano. [3]
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La eficiencia de los materiales en la fabricación se refiere a aumentar la eficiencia de las materias primas para fabricar un producto, generar menos residuos por producto y mejorar la gestión de los residuos. [5] El uso de materiales de construcción como acero, hormigón armado y aluminio libera CO2 durante la producción. [6] En 2015, la fabricación de materiales para la construcción de edificios fue responsable del 11% de las emisiones globales de CO2 relacionadas con la energía . [ 7] El mercado más grande para el aluminio es el sector del transporte, las aplicaciones más pequeñas del aluminio incluyen la construcción, la edificación y el embalaje. [8]
El potencial en la fabricación también puede referirse a la mejora de la segregación de residuos (por ejemplo, separando plásticos de combustibles). El reciclaje y la reutilización de componentes permiten la refabricación durante la mejora del proceso en la creación del producto, aumentando la durabilidad del material, el desarrollo de tecnología y la compra correcta de componentes/materiales. [9]
La eficiencia de los materiales puede contribuir a una economía circular y a la captura de valor en la industria. [10] Algunas empresas han aplicado la teoría de la economía circular para diseñar estrategias y modelos de negocio destinados a cerrar los ciclos de los materiales. [11]
Desde 1971, la demanda mundial de acero se ha triplicado, la de cemento, poco menos de siete veces, la de aluminio primario, casi seis veces, y la de plásticos, más de diez veces. [12] Materiales importantes, como el hierro y el acero, el aluminio, el cemento, los productos químicos y la pulpa y el papel, influyen en el proceso de construcción. Sin embargo, emplear estrategias más eficientes para producir estos materiales reducirá el consumo de energía y los costos sin ignorar la reducción de las emisiones de carbono. [13]
Un proceso que utiliza acero reciclado permite ahorrar espacio en los vertederos que de otro modo ocuparía el acero, ahorra el 75% de la energía necesaria para producir acero en el proceso de producción y evita que se talen árboles para construir estructuras. El acero reciclado se puede fabricar con las dimensiones exactas necesarias para el edificio y se puede convertir en "vigas y paneles de acero personalizados para adaptarse a cada diseño específico". [14]
Durante el proceso de fabricación, cada etapa puede aumentar la eficiencia del material, desde el diseño y la fabricación, pasando por el uso y, finalmente, hasta el final de su vida útil. [12]
Algunas estrategias son:
El reciclaje puede permitir que nuevos materiales, como el acero, el aluminio y otros metales, tengan un segundo uso con menores emisiones. [12] Incorporar materiales reciclados en el proceso de fabricación de nuevos bienes es un cambio necesario. El reciclaje es una práctica habitual para la mayoría de los materiales y se practica en todos los países y economías. [1] Algunos materiales que se pueden reciclar son:
Las latas de aluminio fabricadas a partir de material reciclado requieren tan sólo un 4% de la energía necesaria para fabricar las mismas latas a partir de mineral de bauxita . Los metales no se degradan al reciclarse de la misma manera que los plásticos y el papel, y las fibras se acortan en cada ciclo, por lo que muchos metales son candidatos principales para el reciclaje, especialmente si se considera su valor por tonelada en comparación con otros materiales reciclables. [16] El aluminio es un metal muy deseable para el reciclaje porque conserva las mismas propiedades y calidad, sin importar cuántas veces se pueda reciclar el aluminio. Después de todo, una vez que se funde, la estructura no cambia. [8]
Aproximadamente el 36% de todo el plástico producido se utiliza para crear envases, el 85% de los cuales termina en vertederos. [17] Los desechos plásticos son una mezcla de diferentes tipos de plásticos. [18] El reciclaje de plástico presenta varios desafíos. El plástico no se puede reciclar varias veces sin degradar rápidamente su calidad; la tasa total de reciclaje de botellas para 2020 fue del 27,2%, por debajo del 28,7% en 2019. Cada hora, se desechan 2,5 millones de botellas de plástico en los EE. UU. Actualmente, alrededor de 75 y 199 millones de toneladas de plástico se encuentran en nuestros océanos, sin considerar los microplásticos . [17]
El papel (en particular el periódico) ahorra menos energía que otros materiales, ya que los productos reciclados cuestan un 45% y un 21% menos de energía, respectivamente. El papel reciclado tiene un gran mercado en China. Sin embargo, aún es necesario trabajar para facilitar el reciclaje de papel mixto en lugar de periódico. [16] La utilización de estos métodos de reciclaje permitiría gastar menos energía y recursos en la extracción de nuevos recursos para su uso en la fabricación. A pesar de los importantes avances en el reciclaje en las últimas décadas, el sector del papel contribuye de manera sustancial a las emisiones globales de gases de efecto invernadero. [19] Las industrias de pulpa y papel producen el 50% de su energía a partir de biomasa, que todavía requiere una gran cantidad de energía. [8]
Las políticas públicas ayudan a debatir y ofrecer incentivos de mercado para un uso más eficiente de los materiales. Entre los impedimentos para mejorar la eficiencia de los materiales se encuentran la vacilación a la hora de invertir, la falta de información disponible y accesible y los desincentivos económicos. [20] Sin embargo, en algunos países se ha creado una amplia gama de estrategias e innovaciones políticas para alcanzar los objetivos mencionados. [20] Entre ellas se incluyen la reglamentación y las directrices; los incentivos económicos; los acuerdos y las acciones voluntarias; la información, la educación y la formación; y la financiación de la investigación, el desarrollo y la demostración. [21]
En 2022, Estados Unidos lanzó el programa "Innovación, eficiencia y alternativas de materiales críticos". Su objetivo principal será estudiar, desarrollar, demostrar y comercializar con el objetivo principal de crear nuevas alternativas a los materiales críticos, promoviendo la fabricación y el uso eficientes. [22] Además, el Departamento de Energía de Estados Unidos lanzó un nuevo programa "Programa piloto de materiales de eficiencia energética para organizaciones sin fines de lucro" para proporcionar a las organizaciones sin fines de lucro fondos para actualizar los materiales de construcción a fin de mejorar la eficiencia energética , reducir los costos de los servicios públicos y reducir las emisiones de carbono.
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