La ecología industrial ( IE ) es el estudio de los flujos de materiales y energía a través de 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 funcionar la sociedad moderna. Los ecologistas industriales a menudo se preocupan por los impactos que las actividades industriales tienen en el medio ambiente , por el uso de los recursos naturales del planeta y por los problemas de eliminación de residuos . La ecología industrial es un campo de investigación multidisciplinario joven pero en crecimiento que combina aspectos de ingeniería , economía , sociología , toxicología y ciencias naturales .
La ecología industrial se ha definido como un "discurso multidisciplinario basado en sistemas que busca comprender el comportamiento emergente de sistemas complejos humanos/naturales integrados". [1] El campo aborda cuestiones de sostenibilidad examinando los 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 utilizarse como ayuda para comprender cómo diseñar sistemas industriales sostenibles. [4]
La ecología industrial se ocupa del cambio del proceso industrial de 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 proporcionan una metáfora para comprender cómo interactúan entre sí las diferentes partes de los sistemas industriales, en un "ecosistema" basado en recursos y capital infraestructural más que en capital natural . Busca explotar la idea de que los sistemas naturales no contienen desechos para inspirar un diseño sustentable .
Junto con objetivos más generales de conservación de energía y conservación de materiales, y la redefinición de los mercados comerciales internacionales relacionados y las relaciones de administración 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 mucho el capital natural y depende de más capital instructivo para diseñar y mantener cada ecología industrial única.
La ecología industrial se popularizó en 1989 en un artículo de 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 productos de una industria no serían los insumos de otra, reduciendo así ¿ Uso de materias primas , contaminación y ahorro 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 central eléctrica, una refinería de petróleo, una planta farmacéutica, una fábrica de placas de yeso, un fabricante de enzimas, una empresa de residuos y la propia ciudad. [7] Otro ejemplo es el EIP Rantasalmi en Rantasalmi, Finlandia. Si bien este país ya ha tenido EIP formados orgánicamente, el parque de Rantasalmi es el primer EIP planificado en Finlandia.
El campo científico de la Ecología Industrial ha crecido rápidamente en los últimos años. El Journal of Industrial Ecology (desde 1997), la Sociedad Internacional de Ecología Industrial (desde 2001) y la revista Progress in Industrial Ecology (desde 2004) otorgan a Industrial Ecology una posición fuerte y dinámica en la comunidad científica internacional . Los principios de la ecología industrial también están surgiendo en diversos ámbitos políticos, como el concepto de economía circular que se está promoviendo en China. Aunque la definición de economía circular aún no se ha formalizado, generalmente la atención 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 requiera una temperatura más baja. La esperanza es que estrategias como ésta 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 visión de que los sistemas sociales y tecnológicos están limitados dentro de 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.
IE examina cuestiones sociales y su relación tanto con los sistemas técnicos como con el medio ambiente. A través de esta visión holística , IE reconoce que la resolución de problemas debe implicar comprender las conexiones que existen entre estos sistemas, no se pueden ver varios aspectos de forma aislada. A menudo, los cambios en una parte del sistema general pueden propagarse y provocar cambios en otra parte. Por lo tanto, sólo puedes entender un problema si miras sus partes en relación con el todo. Sobre la base de este marco, IE analiza las cuestiones medioambientales con un enfoque de pensamiento sistémico . Un buen ejemplo de IE con estos impactos sociales se puede encontrar en la Laguna Azul en Islandia. La laguna utiliza agua sobrecalentada de una planta de energía geotérmica local para llenar cuencas ricas en minerales que se han convertido en centros curativos recreativos. 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 se puede dividir en zonas comerciales, zonas residenciales, oficinas, servicios, infraestructuras, etc. Todos estos son subsistemas del sistema de las "grandes ciudades". Pueden surgir problemas en un subsistema, pero la solución tiene que ser global. Digamos que el precio de la vivienda está aumentando dramáticamente porque hay una demanda demasiado alta de vivienda. Una solución sería construir casas nuevas, pero esto hará que más personas vivan en la ciudad, lo que generará la necesidad de más infraestructura como carreteras, escuelas, más supermercados, etc. Este sistema es una interpretación simplificada de la realidad cuyos comportamientos pueden ser 'predicho'.
En muchos casos, los sistemas con los que se ocupa IE son sistemas complejos . La complejidad dificulta la comprensión del comportamiento del sistema y puede provocar efectos de rebote. Debido a un cambio de comportamiento imprevisto de los usuarios o consumidores, una medida adoptada para mejorar el comportamiento medioambiental no conduce a ninguna mejora o incluso puede empeorar la situación.
Además, el pensamiento del 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 y, si procede, etapas adicionales como la reutilización , la remanufactura y el reciclaje . Adoptar un enfoque de ciclo de vida es esencial para evitar que los impactos ambientales se trasladen de una etapa del ciclo de vida a otra. Esto se conoce comúnmente como cambio 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 eliminar. Los impactos ambientales del producto obtenido durante la fase de extracción se trasladan a la fase de eliminación. Por tanto, las mejoras medioambientales globales son nulas.
Un último principio importante de IE es su enfoque integrado o multidisciplinario . IE tiene en cuenta tres disciplinas diferentes: ciencias sociales (incluida la economía), ciencias técnicas y ciencias ambientales. El desafío es fusionarlos en un solo enfoque.
El parque industrial Kalundborg está situado en Dinamarca. Este parque industrial es especial porque las empresas reutilizan los residuos de otras (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 biosfera-tecnosfera: en los ecosistemas, los desechos 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 residuos al circuito, el uso de un parque ecoindustrial puede ser un medio para hacer que las plantas de generación de energía renovable, como la solar fotovoltaica , sean más económicas y respetuosas con el medio ambiente. En esencia, esto ayuda al crecimiento de la industria de las energías renovables y a los beneficios ambientales que conlleva la sustitución de los combustibles fósiles. [9]
Ejemplos adicionales 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 investigadores como CS Holling , James J. Kay , [24] y otros han logrado avances en la comprensión de la ecología basados en la ciencia de la complejidad. avanzado en términos de ecología contemporánea por otros. [25] [26] [27] [28] Para la ecología industrial, esto puede significar un cambio de una visión más mecanicista de los sistemas a una en la que la sostenibilidad se considera 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 de exergía 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, la utilización de la exergía se ha extendido fuera de la física y la ingeniería a los campos de la ecología industrial, la economía ecológica , la ecología de sistemas y la energía .
Un ejemplo de ecología industrial, tanto en la práctica como en el potencial, es el Centro de Producción Más Limpia de Burnside en Burnside, Nueva Escocia . Desempeñan un papel a la hora de facilitar la "ecologización" de más de 1200 empresas ubicadas en Burnside, el parque industrial más grande del este de Canadá. La creación de un intercambio de residuos es una gran parte de su objetivo, lo que promoverá relaciones sólidas con la ecología industrial. [34]
El Parque Industrial Onsan es un programa de estudio de caso destinado a servir como ejemplo de políticas y prácticas relevantes para la búsqueda de un modelo de desarrollo de crecimiento verde . Los beneficios potenciales del modelo EIP se están demostrando en la República de Corea, donde más de 1.000 empresas de una amplia gama de industrias tienen su hogar en el Parque Industrial Ulsan Mipo y Onsan en Corea del Sur. Este parque es la capital industrial de Corea del Sur porque cuenta con más de 100.000 puestos de trabajo. [35]
Una práctica común en los sistemas de gestión de residuos de agua es utilizar el "lodo" sobrante como fertilizante. Las aguas residuales contienen mucho fósforo y nitrógeno, que son sustancias químicas valiosas para utilizar como fertilizante. [36]
Gjenge makers ltd es otro ejemplo de ecología industrial. La empresa toma plásticos desechados y los convierte en ladrillos. Los fabricantes de gjenge reciben los residuos plásticos sobrantes de las fábricas de embalaje y de las instalaciones de reciclaje y venden los adoquines. [37]
