Aplicación del Análisis del Ciclo de Vida al ecodiseño de componentes de automóviles: el panel de la puerta Alejandro Gallego Schmid Departamento de Ingeniería Química Universidad de Santiago de Compostela e-correo: agallego@usc.es htpp//www.usc.es/biogrup

ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA Índice Grupo de Ingeniería Ambiental y Bioprocesos Análisis de Ciclo de Vida Aspectos Generales Definición y conceptos Objetivos y Alcance Análisis del Inventario del Ciclo de Vida Evaluación del Impacto del Ciclo de Vida Caso Práctico

Grupo de Ingeniería Ambiental y Bioprocesos ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA Grupo de Investigación Grupo de Ingeniería Ambiental y Bioprocesos Instituto de Investigaciones Tecnológicas Departamento de Ingeniería Química Universidad de Santiago de Compostela According to the specific research topics, our group is organised in working teams which develop activities in five different programmes: - Production and application of ligninolytic enzymes for degradation of recalcitrant compounds - Technologies for wastewater treatment and control strategies - Environmental Management: Clean technologies and Life Cycle Assessment - Soil Bioremediation by bacterial and fungal cultures - Technology transfer for industrial wastewater treatments and bioprocesses

Gestión Ambiental: Tecnologías Limpias y Análisis del Ciclo de Vida ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA Líneas de investigación Producción y aplicación de enzimas ligninolíticos para la degradación de compuestos recalcitrantes Desarrollo, operación y control de tecnologías para el tratamiento de aguas residuales Gestión Ambiental: Tecnologías Limpias y Análisis del Ciclo de Vida Biorremediación de suelos Transferencia de tecnología en el tratamiento de aguas residuales y bioprocesos According to the specific research topics, our group is organised in working teams which develop activities in five different programmes: - Production and application of ligninolytic enzymes for degradation of recalcitrant compounds - Technologies for wastewater treatment and control strategies - Environmental Management: Clean technologies and Life Cycle Assessment - Soil Bioremediation by bacterial and fungal cultures - Technology transfer for industrial wastewater treatments and bioprocesses

Trabajos previos en ACV: ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA Líneas de investigación Trabajos previos en ACV: LCA of the tannery industry in developing countries. EST 38(6):1901-1909 (2004). Environmental performance of a MWTP. Int. J. LCA 9(4):261-271 (2004). Environmental evaluation of different treatment processes for sludge from MWTP. Int. J. LCA 10(5): 336-345 (2005). LCA of wood wastes: A case study of ephemeral architecture. Sci. Total Environ. 357: 1-11 (2006) LCI of particle board: increasing data availability to assess wood sector. Int. J. LCA 11(2):106-113 (2005). Other works related to the food sector We have carried out previous studies on the application of LCA on the following topics: LCA as a tool for the environmental improvement of the tannery industry in developing countries. This work has already been published in the Environmental Science & Technology. Environmental performance of a municipal wastewater treatment plant. LCA of wood wastes: ephemeral architecture. Life cycle inventory of particle board. Other works related to milk and the food sector. University of Santiago de Compostela Department of Chemical Engineering

ACV: Aspectos Generales

ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA Diseño & Operación de Instalaciones TECNOLÓGICO AMBIENTALES ECONÓMICO SOCIALES

ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA Actividades Humanas vs. Impacto Ambiental CO2, NOX DQO, RSU Metodología ? IMPACTOS AMBIENTALES

ANALISIS DE CICLO DE VIDA Herramientas de Gestión Ambiental Tiempo 1 2 3 4 5 EI P. Limpia ACV Tecnología EIA SGMA Ubicación

ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA Aspectos Generales

ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA Aspectos Generales

ACV Definición y Conceptos

ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA Definición “El ACV es una técnica para determinar los aspectos ambientales e impactos potenciales asociados con un producto/servicio/proceso: compilando un inventario de las entradas y salidas relevantes del sistema; evaluando los ISO 14.040:1997 impactos ambientales potenciales asociados a esas entradas y salidas, e interpretando los resultados de las fases de inventario e impacto en relación con los objetivos del estudio”

ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA Etapas ANÁLISIS DE INVENTARIO DEFINICIÓN DE OBJETIVOS Y ALCANCE EVALUACIÓN DE IMPACTOS INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS o EVALUACIÓN DE MEJORAS

ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA Aplicaciones del ACV Toma de Decisiones Diseño y desarrollo de productos y procesos Compras Estrategia ambiental en la empresa Establecimiento de leyes ambientales I+D Caracterización de sistemas de producción Identificación de acciones de mejora Selección de indicadores ambientales Marketing Ecoetiquetado Declaración de productos ecológicos

Definición de Objetivos & Alcance del Estudio

ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA Objetivos y Alcance Objetivo: Se establece el fin último del análisis y la metodología a emplear. Alcance: incluye los siguientes apartados Sistema Función del sistema Unidad funcional Límite del estudio Calidad de los datos

ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA Objetivos y Alcance SISTEMA “Está constituido por aquel conjunto de procesos que actuando a un tiempo permiten una función definida que hace posible que un determinado producto llegue al mercado. Define el diagrama de proceso global objeto de estudio” FUNCIÓN DEL SISTEMA “Aplicación del producto y, por tanto, determinará en parte la unidad funcional o cuantificación del estudio”

ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA Objetivos y Alcance Producción Procesado en Fábrica Transporte Compra Consumo Residuos

ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA Objetivos y Alcance UNIDAD FUNCIONAL “Es la cuantificación de la función de un sistema. Es uno de los conceptos a priori más importantes en el ACV, y de su adecuada selección dependerá en gran medida las conclusiones del mismo. Normalmente se consideran unidades de tipo físico (base de cálculo) respecto a la cual se refieren todas las entradas y salidas del sistema”

ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA Objetivos y Alcance ACV PRODUCTO Producción de cerillas: serían unidades funcionales válidas: “1 cerilla”, “1 kg de cerillas”, o inclusive “un palet de cerillas empaquetadas” ACV COMPARATIVO Cerillas vs. Encendedores: sería relevante definir la función que comparten ambos productos, es decir, “encender cigarrillos”, la cual nos conduce a la unidad funcional a estudiar: “el encendido de 100 cigarrillos”

ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA Objetivos y Alcance LÍMITES DEL SISTEMA Constituye el ámbito de estudio, donde se especifica los subsistemas que serán incluidos en el análisis así como los criterios que han considerado: Estudio de los componentes cuyo peso represente un porcentaje superior al 5 % del producto De cada componente se incluirá la etapa de fabricación y, siempre que sea factible, el procesado de sus materias primas

ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA Objetivos y Alcance CALIDAD DE LOS DATOS “Parte crítica en el análisis, puesto que la fiabilidad de los datos implicará el grado de interpretación del sistema y, por tanto, de las acciones de mejora a realizar: fin último del ACV”

ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA Objetivos y Alcance Representatividad de los datos

Análisis del Inventario del Ciclo de Vida (ICV)

ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA Inventarios del Ciclo de Vida ETAPAS DEL ICV Construcción del diagrama de flujo de acuerdo con los límites del sistema establecidos en la etapa de definición de objetivos y alcance. Recolección de datos de todas las actividades en el sistema de producción. Es necesario establecer el origen de esos datos: bibliográficos y/o medidas in situ. Asignación de cargas en procesos multifuncionales Cálculo de las cargas ambientales referidas a la unidad funcional.

ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA Inventarios del Ciclo de Vida FUENTES DE DATOS

Evaluación del Inventario del Ciclo de Vida (EICV)

ETAPAS OBLIGATORIAS DE LA EVALUACIÓN DE IMPACTO DE CICLO DE VIDA (EICV) Clasificación: Asignación de las cargas ambientales de todos los datos del inventario a las categorías de impacto ambiental definidas por SETAC o ISO Caracterización: Aplicación de modelos a las categorías de impacto para obtener indicadores ambientales, unificando a una única unidad de referencia mediante el empleo de factores de peso o equivalencia. 14.042

ELEMENTOS OPCIONALES Normalización: Consiste en la evaluación de la significación del perfil ambiental generado en la caracterización, mediante el establecimiento del peso de cada categoría. Permite la adimensionalización de las categorías y, por tanto, la comparación entre las mismas Ponderación o Evaluación: Permite determinar la importancia relativa de las distintas categorías de impacto con la finalidad de obtener un resultado único o “índice ambiental”. 14.042

Clasificación de Métodos de Evaluación Endpoints Midpoints

Caso Práctico: Ecodiseño en el Sector del Automóvil

ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA Artículos ACV Sector Automóvil

ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA Bibliografía Finkbeiner, M., Hoffmann, R., Ruhland, K., Liebhart, D., & Stark, B. (2006). Application of life cycle assessment for the environmental certificate of the mercedes-benz S-class. International Journal of Life Cycle Assessment, 11(4), 240-246. Flake, M., Fleissner, T., & Hansen, A. (2002). Ecological assessment of natural fibre reinforced components and thermoplastics for automotive parts. Progress in Rubber Plastics Recycling Technology, 18(4), 219-246. Kaniut, C., Cetiner, H., & Franzeck, J. (1996). Ecological assessment in the automotive industry - shown by the example of a car component made from different materials. VDI Berichte, (1307), 301-329. Wötzel, K., & Flake, M. (2001). Renewable materials as an alternative to plastics: A comparative life cycle analysis of a hamp fibre reinforced component and an ABS-moulded carrier. Umweltwissenschaften und Schadstoff-Forschung, 13(4), 237-247.

ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA Caso práctico Using LCA to Assess Eco-design in the Automotive Sector: Case Study of a Polyolefinic Door Panel (Seat Ibiza) Muñoz et al. (2005). Internacional Journal of LCA, 11(5):323-334

ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA Objetivos Subcomponentes y fases que contribuyen en mayor medida al impacto Comparación → Modelo actual versus versión rediseñada (poliolefinas reciclables) Comparación → 4 Escenarios → vertedero (actual), incineradora municipal con recup. energética, horno de cementera con recup. energética y reciclado

ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA Componentes GWP= calentamiento global, EP=eutrofización, AP=acidificación, HTTP= toxicidad humana, FATP = ecotoxicidad en agua dulce, POFP =oxidación fotoquímica, ARD = recursos abióticos, EC = consumo energético, WC = consumo de agua, LU = uso del suelo 4 componentes→65 % en peso →75-95 % de impacto

ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA Influencia de las distintas etapas IMPACTO AMBIENTAL DE LAS FASES DEL PRODUCTO

ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA Comparación de alternativas (producción) 1) Sustitución Poliester → Polietileno : Ahorro de energía, agua y productos químicos. 2) Reciclado →Ahorro de materiales y de uso del suelo

ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA → Comparación de alternativas (uso) No hay grandes variaciones Peso del producto → Prototipo →2 % menos de peso →Menor consumo de gasolina

ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA → Comparación de alternativas (eliminación) Vertedero → Pérdida de recursos y ocupación de suelo Horno cementera → Se evita consumo de carbón, se produce energía y las cenizas al clinker (residuos cero) → Ocupación de suelo, recursos abióticos y ecotoxicidad en agua dulce. Reciclado → Mejor en 7 categorías

ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA → Comparación de alternativas (total) Reciclado → Mejoras → -80% (uso de la tierra) y -18% (toxicidad) Horno de cementera →Mejor →63% (ecotoxicidad en agua dulce) y 50% (uso de la tierra)

ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA Análisis de Sensibilidad (I) Reciclado → Pérdida de calidad de los termoplásticos Bibliografía → Factor de sustitución → 1 kg de plástico reciclable sustituye a 0,9 kg de plástico virgen (Detzel et al. 2002) y 1:0,8 (Pommer et al. 2003) Valor económico → Indicador de la calidad → Polipro-pileno reciclado es 30 % más barato que el original → 30 % menos de calidad→1 kg de plástico reciclable sustituye a 0,7 kg de plástico virgen →”Worst case”

ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA Análisis de Sensibilidad (II) En estas condiciones → Horno de cemento mejor opción en 7 de las categorías. Reciclado → Sólo mejor opción para eutrofización, formación de oxidantes y consumo de agua. Grado de beneficio ambiental → Dependiente del porcentaje plástico reciclado.

Análisis del Ciclo de Vida Alejandro Gallego Schmid Departamento de Ingeniería Química Universidad de Santiago de Compostela e-correo: agallego@usc.es htpp//www.usc.es/biogrup GRACIAS POR SU ATENCIÓN!