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 disminuir la cantidad de un material particular necesario para producir un producto específico. [1] Hacer un artículo utilizable con material más delgado que una versión anterior aumenta la eficiencia del material del proceso de fabricación. La eficiencia material está asociada a la construcción sustentable y a la conservación de la energía , así como a otras formas de incorporar recursos renovables en el proceso constructivo de principio a fin.
Los impactos pueden incluir la eficiencia material, incluida la reducción de la demanda de energía, 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 materiales incluyen aumentar la vida útil de los productos existentes, usarlos más en su totalidad, reutilizar componentes para evitar desperdicios 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 el producto fabricado, generar menos residuos por producto y mejorar la gestión de residuos. [5] El uso de materiales de construcción como acero, hormigón armado y aluminio libera CO 2 durante la producción. [6] En 2015, la fabricación de materiales para la construcción de edificios fue responsable del 11% de las emisiones mundiales de CO 2 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 edificación, la construcción y el embalaje. [8]
El potencial en la fabricación también puede referirse a la mejora de la segregación de residuos (por ejemplo, separar los plásticos de los combustibles). El reciclaje y reutilización de componentes permite la remanufactura durante la mejora del proceso de creación del producto, aumentando la durabilidad del material, el desarrollo tecnológico y la correcta compra de componentes/materiales. [9]
La eficiencia material puede contribuir a una economía circular y a capturar valor en la industria. [10] Algunas empresas han aplicado la teoría de la economía circular para diseñar estrategias y modelos de negocio para cerrar bucles materiales. [11]
Desde 1971, la demanda mundial de acero se ha triplicado, la del cemento algo menos de siete veces, la del 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, impactan el proceso de construcción. Sin embargo, emplear estrategias más eficientes para producir estos materiales reducirá la energía y los costos sin ignorar la reducción de las emisiones de carbono. [13]
Un proceso es que el uso de acero reciclado ahorra 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 la tala de árboles para construir estructuras. El acero reciclado se puede fabricar en 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 segundos usos con menores emisiones para nuevos materiales como el acero, el aluminio y otros metales. [12] La incorporación de materiales reciclados al proceso de fabricación de nuevos bienes es un cambio necesario. El reciclaje es estándar para la mayoría de los materiales y se encuentra en todos los países y economías. [1] Algunos materiales que se pueden reciclar son:
Las latas de aluminio a partir de material reciclado requieren tan solo el 4% de la energía necesaria para fabricar las mismas latas a partir de mineral de bauxita . Los metales no se degradan cuando se reciclan de la misma manera que lo hacen los plásticos y el papel; las fibras se acortan en cada ciclo, por lo que muchos metales son candidatos principales para el reciclaje, especialmente considerando 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. Después de todo, una vez derretido, la estructura no cambia. [8]
Aproximadamente el 36% de todo el plástico producido se utiliza para crear envases, de los cuales el 85% termina en vertederos. [17] Los residuos plásticos son una mezcla de diferentes tipos de plásticos. [18] El reciclaje de plástico plantea varios desafíos. El plástico no se puede reciclar varias veces sin que su calidad se degrade rápidamente; La tasa total de reciclaje de botellas para 2020 fue del 27,2%, frente al 28,7% de 2019. Cada hora se tiran 2,5 millones de botellas de plástico en EE.UU. Actualmente, entre 75 y 199 millones de toneladas de plástico se encuentran en nuestros océanos, sin considerar los microplásticos . [17]
El papel (particularmente el periódico) tiene un menor ahorro de energía que otros materiales, y 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 queda trabajo por hacer 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 utilizarlos en la fabricación. A pesar de los importantes avances en el reciclaje durante las últimas décadas, el sector del papel contribuye sustancialmente a las emisiones mundiales de gases de efecto invernadero. [19] Las industrias de la celulosa y el papel producen el 50% de su energía a partir de biomasa, lo que todavía requiere una gran cantidad de energía. [8]
Las políticas públicas ayudan a discutir y proporcionar un incentivo de mercado para un uso más eficiente de los materiales. Los impedimentos para mejorar la eficiencia material incluyen 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 lograr los objetivos mencionados. [20] Estos incluyen regulaciones y directrices; incentivos económicos; acuerdos y acciones voluntarias; información, educación y formación; y financiación para investigación, desarrollo y demostración. [21]
En 2022, Estados Unidos lanzó el programa "Innovación, eficiencia y alternativas de materiales críticos". Será estudiar, desarrollar, demostrar y comercializar con el objetivo principal de crear nuevas alternativas a materiales críticos, promoviendo la fabricación y el uso eficientes. [22] Además, el Departamento de Energía de EE. UU . 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 mejorar los materiales de construcción para mejorar la eficiencia energética , reducir los costos de servicios públicos y reducir las emisiones de carbono.
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