Evaluación Ambiental mediante el Análisis de ciclo de vida

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Israel Herrera Orozco

Unidad de Análisis de Sistemas Energéticos Dpto de Energía. CIEMAT israel.herrera@ciemat.es

Evaluación Ambiental

mediante el

Análisis de ciclo de vida

Cuernavaca

Universidad Autónoma del Estado de Morelos

Primer Encuentro de la Red SUMAS

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Evaluación Ambiental mediante el Análisis de ciclo de vida

CONTENIDO

• _{Evaluación ambiental}

• _{Sostenibilidad Ambiental a través de ACV}

• _{Análisis de Ciclo de Vida}

• Conceptualización

• Normativa

• Fases

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Evaluación ambiental

Legar a las futuras generaciones un medio ambiente apto para su continuidad, se ha convertido en una de las principales preocupaciones de la humanidad:

 _{En el marco global actual no es posible estar al margen de esta} preocupación.

 Mayor exigencia por parte de los consumidores, menos RR NN, más protección del medio ambiente y mayor calidad en productos y servicios.

 Producir con alta calidad y satisfacer las expectativas de los consumidores y de otras partes interesadas, es el reto actual.

 _{Para llevar a cabo esto, es necesario identificar herramientas que} ayuden a conseguirlo.

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Evaluación ambiental

Evaluación impacto ambiental - EIA

•Procedimiento técnico-administrativo

•Variable ambiental - toma de decisiones sobre los proyectos con incidencia sobre el medio ambiente

Objetivo

Identificar, prevenir e interpretar los impactos ambientales que producirá un proyecto en su entorno con el fin de que la administración competente pueda aceptarlo, rechazarlo o modificarlo. Analiza impactos locales sobre emplazamientos específico

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Evaluación estratégica ambiental -EEA

•Concurrencia varios proyectos en un mismo territorio

•Análisis de los impactos ambientales sinérgicos o acumulativos derivados de las políticas, planes y programas

Objetivo

Identificar, prevenir y controlar los efectos adversos sobre el medio ambiente.

Analiza impactos locales de varios proyectos sobre mismo emplazamiento

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Sostenibilidad Ambiental a través de ACV

Life Cycle Assessment

Life Cycle

Costing (LCC) is an

important economic analysis used in the selection of alternatives that impact both pending and future costs.

S-LCA is a method

that can be used to assess the social and sociological aspects of products, their actual and potential positive as well as negative impacts along the life cycle

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ACV: Metodología para la evaluación ambiental

Análisis de Ciclo de Vida

Introducción

Definiciones

Antecedentes

Normativa

Fases

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Visión y Principios de la Organización

Ecoeficiencia y "conceptos" de ciclo

de vida

DESARROLLO SOSTENIBLE FILOSOFIA

OPTIMIZACION DE RECURSOS PROCESO

Introducción a la metodología de ACV

INVENTARIO Y EVALUACIÓN DE

IMPACTOS EN EL CICLO DE VIDA HERRAMIENTAS

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El ACV estudia los aspectos e impactos ambientales potenciales durante la vida de un producto (es decir, desde la cuna a la tumba), a partir de la adquisición de la materia prima, pasando por la producción, el uso y la disposición. Las categorías generales de los impactos ambientales que necesitan ser consideradas incluyen el uso de recursos, la salud humana y las consecuencias ecológicas.

El ACV puede ayudar en:

•la identificación de oportunidades para mejorar los aspectos ambientales de productos en

varios puntos de su ciclo de vida;

•la toma de decisiones tanto en la industria como en las organizaciones gubernamentales y

no gubernamentales (por ejemplo, planificación estratégica, fijación de prioridades, diseño o rediseño de productos o procesos);

•la selección de indicadores de desempeño ambiental pertinentes, incluyendo técnicas de

medición; y

•la comercialización (por ejemplo, una declaración ambiental, un esquema de sello ambiental

identificación de oportunidades

toma de decisiones

selección de indicadores de desempeño ambiental

Estrategia comercial

Introducción a la metodología de ACV

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Conceptos previos

Conjunto de etapas consecutivas e interrelacionadas de un sistema, desde la adquisición de materias primas o generación de recursos naturales

hasta su eliminación final.

Análisis

Ciclo de vida

Examen o evaluación de un producto, proceso o actividad, mediante la identificación y cuantificación de sus partes y

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Definición

Análisis del Ciclo de Vida

Metodología de evaluación de cargas ambientales asociadas a un producto, proceso o actividad, mediante la identificación y cuantificación de los recursos, así como los residuos emitidos al entorno,

para evaluar

su impacto sobre el entorno y así identificar

e implementar posibles mejoras.

•Society of Environmental Toxicology and Chemistry (SETAC) •International Organization for Standardization (ISO)

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Definiciones

SETAC (1993, Guidelines for LCA: a code of practice)

“Es un procedimiento objetivo de evaluación de cargas ambientales

correspondientes a un proceso o a una actividad, que se efectúa

identificando los materiales y la energía utilizada y los descartes liberados en el ambiente natural. La evaluación se realiza en el ciclo de vida completo del proceso o actividad, incluyendo la extracción y tratamiento de la materia prima, la fabricación, el transporte, la distribución, el uso, el reciclado, la reutilización y la disposición final.”

UNE-EN ISO 14040:2006

“Es una técnica para determinar los aspectos ambientales e impactos

potenciales asociados a un producto: compilando un inventario de las

entradas y salidas relevantes del sistema; evaluando los impactos

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Para qué sirve?

Obtener conocimiento de un producto o proceso para toma de

decisiones:

Reducir los impactos ambientales de un producto o proceso por medio de la

reducción en:

Consumo de energía Uso de materias primas Emisiones contaminantes

Identificar posibles mejoras en el sistema (hotspots) Mejorar la imagen de la marca

VENTAJAS

INCONVENIENTES

Objetividad y transparencia Complejidad Aceptado en diversos sectores Atemporal

Visión global No incluye efectos locales

Concepción integral del producto No incluye análisis de riesgos

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Antecedentes

60’s

• Primeros estudios de evaluación íntegra de productos (Coca-cola comparó envases, usando REPA*, Análisis de Recursos y Perfil Ambiental).

70’s

• REPAs en empresas privadas.

80’s

• Interés decayó por superación de crisis del petróleo.

• A finales, incremento del interés por minimización de residuos.

• EMPA (CH) hizo estudios de envases  Método de volúmenes críticos

90’s

• Gran auge por SETAC, SPOLD**, EPA (USA), BUWAL (CH), CML (NL), …

Hasta la actualidad

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Marco normativo

Comité Técnico TC207 dentro de ISO (1994):

UNE-EN ISO 14040:1997  Estructura general del ACV

UNE-EN ISO 14041:1998  Principios a considerar en la definición de objetivos y alcance y el análisis de inventario (ICV)

UNE-EN ISO 14042:2000  Requisitos generales para la evaluación del ciclo de vida y la relación entre el impacto y el resto de las etapas

UNE-EN ISO 14043:2000  Interpretación de los resultados de inventario y de la evaluación para elaborar conclusiones y mejoras

Otros documentos técnicos:

ISO/TR 14047 (2002): Aplicación de ISO 14042

ISO/CD TR 14048 (2002): Información sobre los datos usados en ACV ISO/TR 14049 (1998): Ejemplos de ICV según ISO 14041

MEJORA en 2006

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Normativa

UNE-EN ISO 14040:2006. Gestión Ambiental. Análisis del Ciclo de

Vida. Principios y marco de referencia.

Principios fundamentales de todo ACV: apreciación general, enfoque ambiental, unidad funcional, enfoque iterativo, transparencia, integridad, enfoque científico.

Contenido:

Descripción del análisis del ciclo de vida Principios del ACV

Fases de un ACV

Características esenciales de un ACV

Conceptos generales del sistema de producto

Marco de referencia metodológico (Requisitos generales, Definición del objetivo y del alcance, Análisis del inventario del ciclo de vida (ICV), Evaluación del impacto del ciclo de vida (EICV), Interpretación del ciclo de vida.

Informes

Revisión crítica (Necesidad de revisión crítica y procesos de revisión crítica)

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Normativa

UNE-EN ISO 14044:2006. Gestión Ambiental. Análisis del Ciclo de

Vida. Requisitos y directrices.

Análisis exhaustivo de los requisitos de un ACV.

Contenido:

Descripción detallada del marco de referencia metodológico para el ACV. Informe

Requisitos y consideraciones generales

Requisitos adicionales y orientación para los informes para una tercera parte

Requisitos del informe para aseveraciones comparativas Revisión crítica

Revisión crítica por un experto interno o externo Revisión crítica por un panel de partes interesadas

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Fases de un ACV

Objetivos y alcance Evaluación de impacto Análisis de inventario Interpretación

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OBJETIVO

Definición clara, consistente con la motivación.

Identificación de objetivos del estudio (por y para qué?) Información que se espera obtener (tipo de resultados) Destinatario del informe

Uso de los resultados

ALCANCE

Compatible con los objetivos, técnica, humana y económicamente viable.

Función del sistema y unidad funcional

Límites del sistema (espacio físico y temporal, procesos, … )

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Alcance: Terminología

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Objetivo y alcance

 Límites del sistema, unidad funcional, calidad de los datos

SISTEMA

Conjunto de procesos unitarios o subsistemas necesarios que, conectados material y energéticamente, permiten la presencia del producto en el mercado. Es decir, forman un diagrama de flujo de procesos en común.

Límites del sistema

Límites que definen los procesos que serán incluidos en el estudio. Aspectos a destacar

Límites en consonancia con el estudio evitar procesos innecesarios que

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Función

Define las características de operación del sistema. Un sistema puede tener más de una función. Cuando se comparen 2 sistemas diferentes, estos deben desarrollar la misma función.

UNIDAD FUNCIONAL (UF)

Unidad de referencia a partir de la cual se normalizan todos los datos de entrada y salida del inventario. Es decir, es la unidad de medida para comparar productos que realicen la misma función. Puede ser unidad de tipo físico o funcional.

Importante: determinar vida útil y/o horas de funcionamiento

Ejemplo cafetera: UF = 10.000 tazas de café

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EJEMPLOS

Unidades Funcionales para comparar diversos sistemas

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EJEMPLOS

Unidades Funcionales para comparar diversos sistemas

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Requisitos de calidad de datos

Especifican en términos generales las características de los datos necesarios para el estudio. Deben definirse de modo que permitan lograr los objetivos y el alcance del estudio.

Deben cubrir:

Cobertura temporal (p.ej.: datos de los 5 ó 15 últimos años) Cobertura geográfica (p.ej.: nivel local, regional, estatal, … )

Cobertura tecnológica (p.ej.: usar MTDs o media ponderada de tecnologías)

Precisión, amplitud y representatividad de los datos Fuentes bibliográficas; representatividad y fiabilidad

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Etapas

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Obtención de datos y procedimientos de cálculo para cuantificar las

entradas y salidas relevantes del sistema analizado.

Consiste básicamente en un balance de materia y energía del

sistema bajo estudio en toda su vida útil. es un PROCESO

ITERATIVO, por lo que pueden identificarse nuevos requisitos o

limitaciones a medida que se van obteniendo datos y conocimiento

del sistema producto

Tres fases importantes:

• Identificación

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Identificación: Recopilación de datos

Los datos (cualitativos y/o cuantitativos) a contabilizar en el inventario deben recopilarse para cada proceso unitario incluido dentro de los límites del sistema.

Diagrama de flujo de una etapa o proceso

Identificación de entradas y salidas.

ACV: Metodología para la evaluación ambiental. (ICV)

PRODUCCIÓN USO DISPOSICIÓN

FINAL Energía MM. PP. Energía Energía Residuos Emisiones al aire y al agua Residuos Emisiones al aire y al agua Residuos Emisiones al TRANSPORTE

ETAPA o

PROCESO

Entrada material

Energía

Reutilización/Reciclaje

Residuos

Productos

Co-productos

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Flujos de entrada y salida

Debe indicarse su origen y destino, y puede ser la naturaleza o la

tecnosfera (medio no natural construido por el ser humano).

Las entradas incluyen el uso de energía y materias primas desde;

La naturaleza. Recursos naturales (agua, suelo, minerales, etc.) y combustibles (Crudo, carbón, gas natural, etc.).

La tecnosfera. Materiales (vidrio, cartón, etc.), combustibles (gasóleo, butano, etc.) y energía (electricidad, vapor).

Las salidas deben incluir; Emisiones al aire.

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Importancia del transporte en el ICV

“Agregación del producto del número de vehículos pesados por la distancia que recorren y por la carga media que transportan”.

Unidad de medida:

Carga x distancia (tonelada-kilómetro, tkm)

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Distribución de los flujos de entrada o de salida de un proceso o un sistema del producto entre el sistema del producto bajo estudio y uno o más sistemas del producto diferentes (sistemas multi-producto).

Procedimientos a seguir:

Evitar la asignación (cuando sea posible);

dividir el proceso unitario a asignar, en dos o más subprocesos y recopilar datos de entrada y salida relacionados con estos subprocesos, o

ampliar el sistema del producto para incluir las funciones adicionales relacionadas con los co-productos teniendo en cuenta los requisitos de los límites del sistema anteriormente definidos (ampliación de los limites).

En su defecto, separar las entradas y salidas del sistema entre sus diferentes productos reflejando las relaciones físicas existentes entre ellos (masa, volumen, contenido energético, etc.).

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Asignación

Principio de causalidad: el motivo del proceso es el cultivo exclusivo de grano, por lo que la paja es considerada un residuo.

Extensión de los límites del sistema: la paja es considerada co-producto para alimento del ganado (sustituye al alimento animal).

Criterio másico: la paja es considerada un co-producto.

Criterio económico: la paja es considerada un co-producto.

Ejemplo de asignación: Cultivo de cereales

Productos Cantidad kg Precio €/kg Grano 1,0 2,00 Paja 4,0 0,50 Principio de causalidad 100% 0% Ext. Límites sistema 100% Restar el impacto del pienso Criterio económico 50% 50% Criterio másico 20% 80%

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El análisis de inventario del ciclo de vida puede completarse con datos asimilables disponibles en bases de datos existentes.

Lista de bases de datos: http://lca.jrc.ec.europa.eu/lcainfohub/databaseList.vm Más usadas: • Ecoinvent: http://www.ecoinvent.ch/ •ELCD: http://lca.jrc.ec.europa.eu/ •Agrifootprint: www.agri-footprint.com •Idemat: http://www.idemat.nl/ • BUWAL: http://www.bafu.admin.ch/index.html?lang=en • IVAM: http://www.ivam.uva.nl/index.php?id=164&L=

Gestión de los datos en un ICV

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El análisis de inventario del ciclo de vida puede utilizarse

además para:

I. Disponer de una visión global de los sistemas de

productos interconectados.

II. Identificar los procesos en los que existe un mayor

consumo energético, o material, y emisiones.

III. Proporcionar datos útiles para definir criterios para el

etiquetado ecológico.

IV. Establecer alternativas sostenibles en relación con la

política de compras y abastecimiento.

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Etapas

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Evaluación de impacto (EICV)

¿QUÉ ES?

Proceso técnico, cuantitativo para caracterizar y evaluar los impactos potenciales de las corrientes de entrada y salida identificadas en la etapa de Análisis de Inventario.

Examina el sistema producto desde una perspectiva medioambiental usando categorías de impacto e indicadores de categoría relacionados con los resultados del inventario.

Se centra exclusivamente en los asuntos ambientales especificados en los objetivos y el alcance. Por tanto, esta etapa no es una evaluación completa de todos los asuntos ambientales del producto bajo estudio.

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ELEMENTOS

OBLIGATORIOS

ELEMENTOS

NORMALIZACIÓN – Cuantificación de valor de los resultados con respecto al valor de CARACTERIZACIÓN - Cálculo de resultados

del indicador de categoría

CLASIFICACIÓN - Asignación de resultados del ICV

SELECCIÓN de categorías de impacto, indicadores de categoría y modelos de

caracterización

ACV: Metodología para la evaluación ambiental. (EICV)

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Asignación de los datos procedentes del Análisis de Inventario de Ciclo de Vida a cada categoría de impacto según el tipo de efecto ambiental esperado.

Categoría de impacto

Clase que representa las consecuencias ambientales generadas por los procesos o sistemas de productos a la que se le asignan los resultados del Análisis de Inventario de Ciclo de Vida.

HF HCl CH₄ _SO 2 CO₂ Acidificación SO₂ HCl HF Calentamiento global CH₄ CO₂

Selección y Clasificación

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Categorías de impacto

Calentamiento global (cambio climático, efecto invernadero)

“Impacto de las emisiones antropogénicas (CO₂, CH₄ y N₂O principalmente) en la absorción de la radiación térmica por la atmósfera terrestre, causando un incremento de la temperatura de la superficie de la corteza terrestre.”

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Acidificación

“Pérdida de la capacidad neutralizante del suelo y del agua, producida como consecuencia del retorno a la superficie de la tierra, en forma de ácidos, de los SOx y NOx descargados a la atmósfera.”

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Eutrofización

“Enriquecimiento en nutrientes (N y P de nitratos y fosfatos) de un ecosistema acuático por la acumulación de materia orgánica y mineral. Este impacto se reflejado en un incremento del crecimiento de plantas y agotamiento de los niveles de oxígeno.”

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Agotamiento de recursos abióticos

“Se consideran recursos abióticos aquellos que rodean a los seres vivos y que junto con ellos conforman el ecosistema. Incluyen todos los recursos ‘sin vida’ (normalmente de minería) que pueden ser explotados por el hombre, entre ellos los recursos energéticos.”

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Agotamiento de recursos fósiles o energéticos

“Recursos abióticos que contienen y aportan energía. A veces se suele considerar como categoría a parte de los recursos abióticos. En esta categoría se incluyen los yacimientos petrolíferos, minas de gas, minas de carbón, etc.”

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Agotamiento de la capa de ozono

“La estratosfera contiene ozono, que absorbe la mayor parte de las radiaciones ultravioletas del sol. La mayoría de los cloruros y bromuros procedentes de CFCs y otras fuentes, reaccionan en presencia de nubes polares emitiendo cloruros y bromuros activos que, bajo la acción catalizadora de los rayos ultravioleta, causan la descomposición del ozono.”

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Precursores del ozono troposférico o ‘smog’ foto-químico

“Producido como consecuencia de la aparición en la atmósfera de oxidantes, originado al reaccionar entre sí los óxidos de nitrógeno, los hidrocarburos y el oxígeno en presencia de la radiación ultravioleta de los rayos del sol. Muy frecuentemente en grandes ciudades de países industrializados.”

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Toxicidad (humana, acuática y terrestre)

“Se contemplan los efectos sobre los humanos y los ecosistemas acuáticos y terrestres de las sustancias tóxicas (PM, metales) existentes en el ambiente. La toxicidad de una sustancia dependerá de la propia sustancia, pero también de la vía de administración o exposición, la dosis, cómo se administra, etc.”

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Otras categorías

Metales pesados:

“Impacto sobre la salud humana y el medio considerando solamente estos metales.”

Uso de suelo:

“Impactos medioambientales referidos a ocupación y

transformación física de áreas de terreno.”

Ruido: “Impacto sobre la salud humana del ruido.”

Olor:

“Impacto sobre la salud humana de olores persistentes.”

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Flujos elementales Agotamiento de recursos Resultados del inventario Calentamiento global

Reducción de la capa de ozono Toxicidad humana

Toxicidad acuática y terrestre Acidificación

Eutrofización

Formac. oxidantes fotoquímicos Uso del suelo

Ruido y olores

Categoría de impacto Área de protección

Daños a la salud humana Daños a los ecosistemas Consumo de recursos naturales

Startpoint Midpoint Endpoint

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Evaluación de impacto (EICV)

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Caracterización

Es el cálculo del impacto en términos del indicador de categoría. Implica la conversión de los resultados del ICV a unidades comunes y la suma de los resultados convertidos dentro de la misma categoría de impacto.

Las cargas ambientales se caracterizan multiplicando la cantidad de emisión o consumo por un factor de caracterización. Así, se convierten las unidades de carga ambiental a unidades del indicador seleccionado. Categoría de impacto: Calentamiento global.

Unidades de la categoría de impacto: kg CO_{2 equivalente}

Caracterización de la categoría de impacto = SiAp_i*m_i

Ap: factor de caracterización del potencial de calentamiento (kg CO_{2 equivalente}/kg i) m emisión (kg de i)

i: contaminante bajo consideración

La suma de diferentes intervenciones ambientales para una misma categoría de impacto se debe hacer en la misma unidad de indicador.

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Para definirlos se seleccionan, de entre todos los contaminantes que contribuyen a un impacto, el más representativo, expresando el resto en función de éste. La contribución parcial de cada parámetro se calcula multiplicando la cantidad del mismo emitida (referida a la UF) por su respectivo potencial. La contribución total al impacto se obtiene mediante la suma de todas las contribuciones parciales. Los factores de caracterización dependen del método de evaluación utilizado.

Categoría de impacto Factor de

caracterización

Indicador de categoría* (Unidad)

Calentamiento global (cambio climático) PCG Kg eq. CO₂

Reducción de la capa de ozono PAO Kg eq. CFC-11

Acidificación PA Kg eq. SO₂

Toxicidad humana, acuática y terrestre PTH, PTA, PTT Kg eq. 1,4 DB

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Métodos de evaluación de impacto o caracterización

ILCD 2011 ReCiPe CML 1992 (NL) EDIP/UMIP EPS 2000 CML 2 Baseline 2000 (NL) Impact 2000+

Impact World Plus

Cumulative Energy Demand

IPPC Greenhouse gas emissions GHG protocol Ecoindicador 95 (NL) Ecopoints 97 Ecoindicador 99 (NL) Europeos _U.S.A TRACI BEES Monocategorías Obsoletos

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Etapas

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Interpretación

Análisis de los resultados de las anteriores fases para obtener conclusiones y recomendaciones útiles para la toma de decisiones. Puede incluir la fase de revisión crítica.

Objetivos principales:

Análisis de los resultados Elaboración de conclusiones

Explicación de las limitaciones propuestas

Formulación de recomendaciones y posible mejoras

Fases fundamentales:

Identificación de las variables significativas. Procesos con un mayor impacto. Verificación de los resultados. Comprobar consistencia con los objetivos.

Análisis de sensibilidad. Evaluar la fiabilidad y cambios en procesos.

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Integridad. Un análisis de integridad debe comprobar que toda la información

relevante ha sido contemplada en el estudio. Si se detecta falta de información o

información incompleta será necesario, o no si es prescindible y está justificada,

revisar las anteriores fases del ACV.

Sensibilidad. Realizar un análisis de sensibilidad permite evaluar la variación de

los impactos potenciales debida a cambios en las variables que definen el sistema.

Suele realizarse considerando un escenario de referencia y analizando el efecto

derivado del cambio en las variables.

Coherencia. Al realizar un análisis de coherencia se puede determinar si las

hipótesis asumidas, métodos, modelos y datos seleccionados en el estudio son

consistentes a lo largo del ciclo de vida o entre distintos escenarios. Este análisis

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Acciones posibles tras la evaluación e interpretación de los resultados: Extender la vida de un producto.

Sustituir un material.

Reducir la cantidad utilizada de un material.

Incrementar la eficiencia en el proceso de fabricación. Mejorar la distribución y logística.

Mejorar el tratamiento de fin de vida.

Otras consideraciones importantes a tener en cuenta: Evaluar viabilidad económica.