Análisis del Ciclo de Vida de la producción de Azúcar Crudo en la Empresa Azucarera “Ecuador”

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(1)Facultad de Química y Farmacia Departamento de Ingeniería Química. Título: Análisis del Ciclo de Vida de la producción de Azúcar Crudo en la Empresa Azucarera “Ecuador” Autor: Daniel Companioni Rojas Tutores: Dra. Ana Margarita Contreras Moya Mr. Maylier Pérez Gil Consultantes: Ing. Onelia Tabrabue Bacos. 2009 “Año del 50 aniversario del triunfo de la Revolución”.

(2) Análisis del Ciclo de Vida de la producción de Azúcar Crudo en la Empresa“Ecuador” Daniel Companioni Rojas.

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(4) Ninguna ciencia, en cuanto a ciencia Engaña; el engaño está en quien no Sabe. Miguel de Cervantes..

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(6) Dedico esta tesis con todo el amor que merecen A la memoria de mis cuatros abuelos, que siempre creyeron en mi, nunca me olvidaré de ellos. A mi Madre, por el infinito amor que me brinda, por tantos desvelos, por todos los sacrificios, preocupación, y porque la amo. A mi Padre, por esa inmensa confianza que ha depositado siempre en mi y que igualmente lo amo mucho. A ti hermano, por seguir mi ejemplo y triufar en este importante camino del saber. A mi novia Aniuba, por su sonrisa de cada día e inagotable fuente de amor, por estos maravillosos tiempos juntos apoyándome, por su enorme comprensión, te amo mi amor. Pero en especial: A dos seres muy queridos, Olga y Lazara, quines soñaban con este momento, ustedes me impulsaron a cumplir esta valiosa meta….

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(8) Agradecimientos. A mis padres por su gran apoyo, cariño y constante preocupación hacia mi durante todos estos años, facilitando asi que hoy se haga realidad este sueño. A mi tutoras Dra. Ana Margaritas Moya y la Msc. Maylier por brindarme todo el tiempo y el apoyo necesario en la realización de este trabajo. A la Ing. Quimica Onelia Tabrabue Bacos por ayudarme y demostrarme que con perseverancia siempre se puede llegar al final y por su gran ayuda incondicional en este trabajo. A mi novia Aniuba que tanto la quiero. A toda mi familia por su apoyo incondicional y en especial a mi tía Mirtha y mi prima Lisyary que tanto las quieros. A mis amigos y hermanos de grupo, especialmente a Raciel, Luis, Capote, y Heydy por los grandes momentos compartidos, las alegrías y las tristezas, por saber que aunque estemos lejos siempre los tendré presente. Los agradecimientos son muchos; pero el espacio es poco, cuanto quisiera poder poner en esta página a todas las personas que me estiman, me quieren, que hasta sienten suyo este logro. Por lo mucho que los aprecio, les brindo mi más sincero agradecimiento..

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(10) Resumen. Resumen En la actualidad, uno de los métodos novedosos para evaluar cuantitativamente los impactos ambientales generados por productos y procesos, es el Análisis de Ciclo de Vida (ACV), metodología que es muy usada en los países desarrollados, pero aún es incipiente en América Latina. Los resultados obtenidos en Cuba aportan una metodología que permite un análisis ambiental científico e integral que evalúe cuantitativamente el impacto ambiental total generado por la industria azucarera, incluyendo las dos etapas del proceso: Etapa Agrícola y Etapa Industrial. En el presente trabajo se aplica dicha metodología para cuantificar el impacto ambiental de la empresa azucarera “Ecuador” mediante el Análisis de Ciclo de Vida (ACV) con el Ecoindicador 99 y el Software SimaPro 7,1. Los resultados muestran que la metodología utilizada constituye una herramienta valiosa para evaluar el desempeño ambiental de la producción de azúcar y se comprueba científicamente que la mayor contribución al impacto del proceso esta dada por la etapa industrial y en ésta, por el proceso de cogeneración de electricidad con bagazo, evidenciando la necesidad de mejorar la gestión energética en la empresa. El mayor impacto en la etapa agrícola está dado por la producción y el consumo de combustibles. Las categorías que mayor impacto presentan son los efectos respiratorios por compuestos inorgánicos y Acidificación Eutroficación en la etapa industrial y combustibles fósiles en la etapa agrícola..

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(12) Abstract. Abstract At present, one of the novel methods to quantitatively evaluate the environmental impacts generated by products and processes is the Life Cycle Analysis (LCA), methodology that is very used in developed countries, but still is incipient in Latin America. The results obtained in Cuba contribute an integral methodology that allows a scientific environmental analysis and that quantitatively evaluates the total environmental impact generated by the sugar industry, including the two stages of the process: Agricultural Stage and Industrial Stage. In the present work this methodology is applied to quantify the environmental impact of the sugar mill “Ecuador” by means of the Life Cycle Assessment (LCA) with the Eco-indicator 99 and Software SimaPro 7,1. The results show that used methodology constitutes a valuable tool to evaluate the environmental performance of the sugar production and is verified scientifically that the greater contribution to the impact of this process is given by the industrial stage and in this one, by the co-generation of electricity with bagasse, showing the necessity of improving the energetic management of this enterprise. The greater impact in the agricultural stage is given by the fuels production and consumption. Then, the categories that major impact show are the respiratory inorganic compound effects and. Acidification / Eutrofizcation in the industrial stage and fossil fuels in the agricultural stage..

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(14) Indice Índice Contenido. Pág. Introducción…………………………………………………………………………....... CAPĺTULO I: Revisión bibliográfica………………………………………………….. 5. 1.1- La industria azucarera…………………………………………………………….. 6. 1.1.1- Etapas del proceso de producción del Azúcar Crudo............................... 6. 1.2.- Producción más Limpia (P+L) 1.2.1- Herramientas de la Producciones más Limpia…………………………….. 1.3- Análisis del Ciclo de Vida. 7 9 12. 1.3.1- Definición y Metodología del ACV……………………………………………. 13. 1.3.2- Eco-Indicadores del ACV……………………………………………………... 16. 1.3.3- Herramientas informáticas para el ACV de un producto, proceso o. 19. servicio…………………………………………………………………………………. 1.3.4 Casos de aplicación de ACV…………………………………………………... 20. Conclusiones Parciales…………………………………………………………………. 23. CAPITULO II: Aplicación de la Metodología del CV a la producción de azúcar crudo en la Empresa Ecuador. Inventario del CV 2- Aplicación de la Metodología………………………………………………….…... 24. 2.1- Definición del objetivo y alcance del ACV (NC ISO 14041, 2000)………….. 24. 2.1.1- Objetivos………………………………………………………………………... 24. 2.1.2- Alcance del Estudio……………………………………………………………. 24. 2.1.2.1- Función y descripción del proceso en estudio……………………………. 24. 2.1.2.2- Selección de la unidad funcional…………………………………………... 31. 2.1.2.3- Establecimiento de los límites del sistema………………………………... 32. 2.1.2.4- Establecimiento de las reglas de asignación de cargas ambientales..... 32. 2.1.2.5- Tipos de impactos a evaluar. Metodología……………………………….. 32. 2.1.2.6- Suposiciones y Limitaciones……………………………………………….. 33. 2.1.2.7- Requisitos de la calidad de los datos……………………………………... 34. 2.2- Análisis de Inventarios del CV (AICV) (NC 1401, 2000)………………………. 35. Conclusiones Parciales……………………………………………………………........ 40. CAPITULO III: Evaluación del Impacto del ACV. Análisis del Ciclo de Vida a la producción de azúcar crudo en el CAI Ecuador.

(15) Indice 3.1- Evaluación del Impacto del CV del proceso…………………………………... 41. Figura 3.1 Árbol del Proceso en Estudio………………………………………...... 42. Tabla 3.1 Contribución del Proceso en Estudio. Puntuación única……………. 43. Figura 3.2 Resultados de la Caracterización……………………………………... 44. Tabla 3.2 Resultados Ponderados……………………………………………….... 45. Figura 3.3 Evaluación de daños……………………………………………………. 46. Figura 3.4 Contribución del proceso a la Categoría de efectos respiratorios. 47. de compuestos orgánicos……………………………………………………………….. Figura 3.5 Contribución del proceso a la Categoría de Acidificación. 48. Eutroficación………………………………………………………………………………. Figura 3.6 Contribución a la Categoría de Uso del Suelo……………………... 49. Figura 3.7 Efecto sobre los minerales……………………………………………. 50. Figura 3.8 Contribución del proceso a la categoría combustible fósiles…....... 51. Figura 3.9 Resultados de la Ponderación………………………………………... 52. Conclusiones Parciales…………………………………………………………………. 54. Conclusiones……………………………………………………………………………... 55. Recomendaciones................................................................................................... 56. Bibliografías Anexos. Análisis del Ciclo de Vida a la producción de azúcar crudo en el CAI Ecuador.

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(17) Introducción. Introducción En los últimos años se ha desarrollado un enfoque sistemático para el análisis de impactos ambientales asociados al desarrollo industrial, por ser este el principal aportador de contaminantes al medio ambiente. La producción es una de las principales áreas en el desarrollo económico. Sin embargo, la generación de residuos asociados a ésta, el agotamiento de recursos naturales renovables y no renovables son los principales agentes de deterioro del medio ambiente. En particular la agricultura ejerce un gran efecto sobre el ecosistema, contaminándolo con fertilizantes, pesticidas y derivados del petróleo que degradan los suelos junto a prácticas agronómicas indeseadas por lo que hay que aplicar métodos sostenibles con bajos insumos como lo son las producciones orgánicas. En la actualidad la gestión ambiental ha venido trazando nuevas vías, para mejorar las condiciones ambientales de productos. La Empresa Pré Consultant, ha trazado métodos analíticos más prometedores como es el: Análisis de Ciclo de Vida (ACV) (Pré consult, 2004); (NC-ISO 14040, 1999). Esta es una de las herramientas más empleadas en países desarrollados y especialmente en Europa. Para la evaluación de impactos que propone el ACV como metodología general, se requiere el empleo de un eco-indicador que señale el impacto provocado. El eco-indicador 99 permite llevar a cabo este proceso, apoyado en el software profesional Simapro. En sentido general este método consiste en evaluar cada uno de los impactos ambientales generados a lo largo de la vida del producto o proceso. Para Cuba los niveles de contaminación actuales comienzan a ser significativos y se ha tomado conciencia de que las empresas tienen que mejorar su desempeño ecológico. Así, se vienen desarrollando alternativas de tratamiento de tierras y aguas, con énfasis en la protección de las cuencas fluviales y las zonas costeras cercanas a centros industriales.. 1.

(18) Introducción La evaluación de daño ambiental permite establecer las etapas o procesos en la elaboración del producto que mayor influencia tenga, sin olvidar que el alcance del ACV se determina de acuerdo a las necesidades y los datos que estén disponibles. El ACV permite disponer de información para cuantificar la magnitud de los problemas ambientales y definir las estrategias de mejora con mayor seguridad. En el sector industrial se pueden obtener producciones más limpias; proponiendo, nuevas alternativas en el proceso productivo, y el uso adecuado de los recursos, desde la perspectiva renovable, la cual es la principal tarea a desarrollar. El Ministerio de Ciencia, Tecnología y Medio Ambiente ha trazado un nuevo enfoque en la gestión ambiental, que permite introducir y aplicar el concepto de P+L de forma sistémica en el sector, enfatizando en la prevención, minimización, aprovechamiento económico de residuales e implementación de sistemas de gestión empresarial como elementos prioritarios para reducir la contaminación ambiental. Se trazan pautas generales para la identificación y evaluación de los aspectos de mayor incidencia en el logro o no de P+L, atendiendo a que durante el proceso se obtienen subproductos de gran valor económico, que cuando no son aprovechados en todas sus potencialidades constituyen una considerable carga contaminante dispuesta al medio ambiente. (Contreras y col., 2003 a,b; CITMA, 1998, 2002). En este contexto, la producción más limpia adquiere una gran relevancia, ya que es preciso prevenir las tendencias actuales que alteran las condiciones naturales del planeta. La conservación del ambiente configura un nuevo valor social, que exige un renovado compromiso, para identificar soluciones que respondan a las aspiraciones de la sociedad. De la misma manera que la industria busca constantemente nuevos procesos de manufactura, materias primas y equipos para incrementar la eficiencia y rentabilidad, también debe ser consciente de los efectos que tiene su producto sobre el ambiente. Las empresas en todo el mundo están respondiendo a los. 2.

(19) Introducción nuevos mercados con productos verdes y están empezando a ver el desempeño ambiental como un factor clave de competitividad. Adoptando un enfoque de ciclo de vida de los productos y procesos, los impactos ambientales pueden disminuir, a partir de los materiales seleccionados, las prácticas de manufactura y construcción, el manejo de desechos, la energía y el agua. La información sobre el ciclo de vida, permite diseñar procesos industriales más eficientes y aprovechar mejor las materias primas. La industria azucarera, utiliza grandes cantidades de agua e insumos en las etapas agrícola e industrial, ya sea para la elaboración de sus productos, como para el saneamiento de los equipos de producción. El Ministerio de la Industria azucarera se ha manifestado en la protección del Medio Ambiente y apoya las innovaciones en materia de metodologías de Evaluación de Impactos Ambiéntales, por esta razón ya se habla hoy en la Industria azucarera cubana de Análisis de Ciclo de Vida. En la Empresa Azucarera “Ecuador” no se han realizado,. hasta. el. momento,. evaluaciones. cuantitativas. que. permitan. diagnosticar la situación ambiental de la misma de forma objetiva. En el mundo se han desarrollado ACV de la producción de azúcar y derivados, demostrándose los principales impactos ambiéntales asociados con estos. En Cuba se ha elaborado una metodología para evaluar el impacto ambiental mediante el ciclo de vida (Contreras, 2007), siendo este estudio el punto de partida para. su aplicación en diferentes empresas azucareras con. características peculiares. Esta situación concreta permite plantear el problema científico a resolver, hipótesis y objetivos de este trabajo.. Problema científico: En la Empresa Azucarera Ecuador no se cuenta con resultados de una evaluación cuantitativa, que permita diagnosticar la situación ambiental de la misma, de forma objetiva y determinar las principales acciones para mejorarla.. 3.

(20) Introducción Hipótesis: La aplicación de la metodología para. el análisis de ciclo de vida de la. producción de azúcar, en la Empresa Azucarera “Ecuador”, posibilitará la cuantificación de los principales impactos ambientales y la propuesta de medidas para mitigar los mismos.. Objetivo general: Aplicar la metodología de Análisis de Ciclo de vida en la Empresa Azucarera “Ecuador”. Objetivos específicos: a) Estudiar el proceso de producción de azúcar en Empresa Azucarera “Ecuador”. b) Realizar el Inventario de Ciclo de Vida. c) Realizar la Evaluación de Impacto Ambiental aplicando la metodología del Ecoindicador 99. d) Analizar los principales problemas de la empresa y las medidas que pueden mitigar y /o eliminar los impactos ambientales.. 4.

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(22) Capítulo I: Revisión bibliográfica Capítulo I: Revisión bibliográfica 1.1 La industria azucarera. La caña de azúcar (Saccharum officinarum L) es una gramínea tropical, un pasto gigante emparentado con el sorgo y el maíz en cuyo tallo se forma y acumula un jugo rico en sacarosa, compuesto que al ser extraído y cristalizado en el ingenio forma el azúcar; alcanza entre 2 y 5 m de altura y entre 2 y 5 cm de diámetro. Se conocen diversas variedades cultivadas, que se diferencian por el color y la altura del tallo (Seijias, 2004). La azúcar en el mundo es obtenida de dos fuentes principales: la caña de azúcar (Saccharum officinarum L) o a partir de la remolacha azucarera (Beta vulgaris L), mediante los procedimientos industriales convencionales. Para su obtención se requiere de un largo proceso, desde que la semilla germina hasta que el azúcar se comercializa mediante procedimientos industriales tradicionales (Austin, 1992). En nuestro país la azúcar es obtenida a partir de la gramínea, las proporciones de los componentes varían de acuerdo con la variedad (familia) de la caña, edad, madurez, clima, suelo, método de cultivo, abonos, lluvias, riegos, etc. Sin embargo, algunos valores de referencia general pueden ser los siguientes:. Análisis del Ciclo de Vida a la producción de azúcar crudo en el CAI Ecuador. 5.

(23) Capítulo I: Revisión bibliográfica Tabla 1.1 Componentes de la caña de azúcar en Cuba Componentes. Proporción. Componentes. Proporción. agua. 73 - 76 %. glucosa. 0,2 - 0,6 %. sacarosa. 8 - 15 %. fructosa. 0,2 - 0,6 %. fibra. 11 - 16 %. sales. 0,3 - 0,8 %. ácidos orgánicos. 0,1 - 0,8 %. otros. 0,3 - 0,8 %. Durante el período de crecimiento requiere de altas temperaturas y abundante agua. Con la ayuda del cruce sistemático para el mejoramiento, se han producido variedades adecuadas para una amplia gama de climas y altamente resistentes a períodos de sequía, así como a plagas. Para el cultivo de la caña es necesario tener en cuenta tanto las características de las diferentes variedades de suelos como de lograr la combinación más eficaz (Morrel, 1985). Las industrias azucareras son las encargadas de procesar la materia prima, para la obtención del azúcar; cada día su proceso de producción se hace más complejo, buscando mejoras en calidad del producto y minimizando el daño al ecosistema (Heijungs, 1992).. 1.1.1 Etapas del proceso de producción del Azúcar Crudo La caña de azúcar ha sido sin lugar a dudas uno de los productos de mayor importancia para el desarrollo comercial en el continente americano y europeo. El azúcar se consume en todo el mundo, puesto que es una de las principales fuentes de calorías en las dietas de todos los países. La sacarosa de la caña de azúcar es un disacárido natural formado por el enlace bioquímico de los monosacáridos glucosa (azúcar de uvas o dextrosa) y fructosa (azúcar de frutas o levulosa), se obtiene de la planta de la caña por la reacción de fotosíntesis debiéndose separar en el proceso de fabricación otros componentes como son las fibras, las sales minerales, ácidos orgánicos e inorgánicos y otros, obteniéndose una sacarosa de alta pureza en forma de. Análisis del Ciclo de Vida a la producción de azúcar crudo en el CAI Ecuador. 6.

(24) Capítulo I: Revisión bibliográfica cristal. El proceso de obtención del azúcar crudo en las industrias del mundo consta de 7 etapas: * Recepción y limpieza. * Molienda. * Purificación. * Evaporación. * Cristalización. * Centrifugación. * Secado y Almacenamiento. Cada etapa debe cumplir con los parámetros de calidad requeridos por el proceso, lográndose un comportamiento de forma eficaz en todo el proceso (Rodríguez, 1997).. 1.2 Producción más Limpia (P+L) La definición de P+L según el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA) es «la aplicación continuada de una estrategia ambiental preventiva e integrada aplicada a los procesos, productos y servicios. Incluye un uso más eficiente de los recursos naturales, minimiza los desechos, así como el riesgo a la salud humana y a la seguridad, aumentándose con esto la productividad de los procesos. El Centro de Promoción de Tecnologías Sostenibles (CPTS) de Bolivia, define la P+L como una práctica empresarial que se aplica a todo proceso de cualquier tipo de empresa y subsector industrial, para incrementar la productividad y las utilidades económicas, mediante el uso óptimo de agua, energía y materias primas por unidad de producto; minimizando, al mismo tiempo, la generación de desechos y los costos inherentes al tratamiento y disposición de los mismos (CPTS, 2001). Según el Centro de Iniciativas de la P+L de la Generalitat de Catalunya, la forma de conseguirlo es «aplicando las mejores tecnologías disponibles, utilizar las materias primas menos impactantes y mejorar la gestión de procesos de producción con criterios ambientales». La utilización de la mejor tecnología disponible permite reducir los impactos ambientales en el entorno de la actividad industrial y los riesgos sobre las condiciones de seguridad e higiene para los trabajadores (Rieradevall y Vinyets, 1999). Para abordar la cuestión de la sostenibilidad ecológica de las actividades industriales, puede ser útil, contemplar la compatibilización ecológica de la. Análisis del Ciclo de Vida a la producción de azúcar crudo en el CAI Ecuador. 7.

(25) Capítulo I: Revisión bibliográfica actividad industrial como un proceso lineal o secuencial, en el que se avanza a lo largo del tiempo mediante la progresiva introducción de criterios ecológicos en la gestión de los sistemas industriales, bajo la presión de la creciente conciencia ambiental. Este proceso comenzó a desarrollarse en los países industrializados a finales de los años sesenta, tomando auge a partir de la Conferencia de Estocolmo de 1972 bajo el principio de "el que contamina paga". Desde entonces, todos los países industrializados han acumulado una extensa normativa medioambiental para el control de las actividades industriales y en respuesta a la misma, la tecnología y los métodos de producción industrial han intentado adaptarse a las nuevas restricciones; aunque con decisión y acierto muy variables por parte de las diferentes empresas, ramas industriales y países (Zaror, 2000). En un intento por delimitar las etapas características de este proceso, se podrían deslindar cuatro grandes fases, aunque tanto la definición de cada una de ellas como las fronteras entre unas y otras distan de ser nítidas: 1. Reducción de la contaminación en la industria tradicional. 2. Renovación tecnológico-ambiental de los procesos industriales. 3. Globalización industrial en el marco del desarrollo sostenible. 4. Reinserción de la producción en su base ecológica local. Sobre tecnologías más limpias, lo más destacable, es la reducción de los desechos no biodegradables y la autosostenibilidad ambiental, es decir, la reposición del gasto ecológico causado por la actividad manufacturera y tienen como desventaja que generalmente producen aumentos considerables en los costos de producción y fabricación, lo cual no es factible para las utilidades de las empresas. La producción limpia es un estadío inicial en el camino hacia el ecodiseño, ya que centra sus mejoras en una de las etapas del ciclo de vida del producto. Para determinados productos industriales, esta etapa es la más importante de su ciclo de vida, pero no lo es para la mayoría de los productos de consumo (Rieradevall y Vinyets, 1999).. Análisis del Ciclo de Vida a la producción de azúcar crudo en el CAI Ecuador. 8.

(26) Capítulo I: Revisión bibliográfica Para cumplir con programas de desarrollo sostenible, objetivo final de la gestión ambiental, las empresas deben disponer de información ambiental consistente para definir estrategias como la implementación de P+L (UNEP, 2000; Zaror, 2000). De forma general la implementación de la práctica de P+L a cualquier proceso industrial se lleva de forma cíclica según se representa en la Figura 1.1.. Figura 1.1 Representación cíclica de las P+L En la primera etapa se realiza una revisión técnica para identificar las oportunidades. y. formular. recomendaciones. que. permitan. mejorar. la. productividad y eficiencia en cada operación unitaria. Seguidamente las recomendaciones son dadas según las prioridades e intereses de la empresa y se forma un equipo de proyecto para implementar las recomendaciones seleccionadas según el cronograma establecido y el presupuesto asignado. Por último los resultados son medidos a través de indicadores como la reducción en la cantidad de desechos o de contaminación generada; la reducción en el consumo específico de materias primas, energía y agua; la reducción de costos de producción y el incremento de las utilidades. Una vez medido el éxito, se debe volver al paso uno para iniciar un nuevo ciclo.. 1.2.1 Herramientas de Producciones más Limpias. Una herramienta es una técnica concreta para acceder y combinar información que permita tomar decisiones sobre cambios en la operación de una institución.. Análisis del Ciclo de Vida a la producción de azúcar crudo en el CAI Ecuador. 9.

(27) Capítulo I: Revisión bibliográfica Para el caso de las herramientas de P+L que apoyan las estrategias y sistemas ambientales de las empresas, una herramienta es un instrumento que permite definir el estado ambiental de un proceso o producto (Velasco y col., 2000; Chambouleyron y col., 2003). Sólo mediante instrumentos capaces de proporcionar una información fiable y una retroalimentación rápida sobre las acciones tomadas será posible que las decisiones medioambientales se integren en la rutina de gestión de las organizaciones. Hoy en día, se dispone de un gran número de herramientas que facilitan el análisis y la gestión ambiental de productos, procesos y/o actividades, lo que obliga a seguir algún criterio para su clasificación. Dependiendo de su función (herramientas de planeación, implementación y control); de la unidad de análisis (la empresa, su entorno, los procesos o los productos); del enfoque del análisis (técnico, ambiental, económico o social) y del tipo de información que genera (cualitativa o cuantitativa). Entre las herramientas cualitativas se destacan las listas de verificación y las matrices; entre las cuantitativas se encuentran el Análisis de Ciclo de Vida (ACV) y los Eco-indicadores (Velasco y col., 2000; Chambouleyron y col., 2003; Fernández y col., 2003). Otro criterio de clasificación incluye conceptos como Prevención de la Contaminación,. Eco-balances,. Eco-eficiencia,. Eco-diseño,. Herramientas. Analíticas (ACV, Análisis Costo-Beneficio, Evaluación del Riesgo Ambiental), Herramientas Procedimentales (Auditoría Ambiental, Estudio de Impacto Ambiental, Sistemas de Manejo Ambiental) y Elementos Técnicos (Modelos de Dispersión de Contaminantes, Análisis de Sensibilidad) (Sáenz y Zufía, 1999; Velasco y col., 2000; AGA, 2001). Ambos tipos de herramientas realizan evaluaciones de diferentes niveles de profundidad. Para una rápida orientación del sentido ambiental del producto pueden emplearse herramientas cualitativas y cuantitativas simplificadas que resultan de ágil operatividad. No obstante, para un conocimiento real del impacto ambiental del producto debe hacerse un análisis más profundo, posibilidad que solo brindan las herramientas cuantitativas, pudiendo ser superadas mediante la. Análisis del Ciclo de Vida a la producción de azúcar crudo en el CAI Ecuador. 10.

(28) Capítulo I: Revisión bibliográfica combinación adecuada de estas con las cualitativas (Chambouleyron y col., 2003). Las herramientas de análisis cualitativo son en su mayoría empleadas para reemplazar el análisis de los cálculos, típico de las herramientas cuantitativas. En este sentido el análisis cualitativo presenta algunas debilidades. Es evidente la necesidad de utilizar el potencial de las herramientas cualitativas como complemento de las herramientas cuantitativas en la medición de aspectos que estas no contemplan en lugar de querer remplazarlas, puesto que las cuantitativas permiten realizar comparaciones objetivas de impacto entre diferentes sistemas, considerando todos los flujos de materia y energía consumidos y emitidos durante todo el ciclo de vida. Una vez que se implementan estrategias de P+L, los ahorros empiezan a reflejarse en los costos de producción, hasta que los nuevos costos son inferiores a los existentes antes. En este momento la empresa se encuentra en una ventaja competitiva frente a las que siguen utilizando sistemas tradicionales de producción. Por lo que la P+L es muy llamativa desde el punto de vista económico (Rigola, 1998; CCPI, 2000; UNEP, 2000). La estrategia de implantación de P+L requiere la identificación de los problemas ambientales, así como la evaluación ambiental de las modificaciones propuestas mediante la aplicación de otras herramientas como el ACV, que es una de las herramientas más útiles para aplicar los conceptos de prevención de la contaminación. Diferentes investigadores plantean que la evaluación de la sostenibilidad de tecnologías requiere considerar el ciclo de vida completo del producto, enfatizan que actualmente el ACV puede considerarse una de las mejores herramientas a emplear en esta dirección, por considerar todos los efectos del proceso en el ecosistema y la población que puedan poner en peligro las presentes y futuras generaciones (UNCED, 1992; Zaror, 2000; Dewulf et. al., 2000; Dewulf and Van Langnhove, 2002). Por otra parte, Burgess y Brennan (2001) plantean que el análisis tradicional de la ingeniería de procesos que se extiende para incluir la evaluación de las. Análisis del Ciclo de Vida a la producción de azúcar crudo en el CAI Ecuador. 11.

(29) Capítulo I: Revisión bibliográfica consecuencias para el medio ambiente usando ACV, puede maximizar su eficacia como herramienta en este sentido. Por ser el ACV una de las herramientas más útiles y desarrolladas para aplicar los conceptos de prevención de la contaminación, que se destaca por realizar una valoración ambiental objetiva y cuantitativa, se abordará con mayor profundidad en el epígrafe siguiente.. 1.3 Análisis de Ciclo de Vida Los primeros estudios de análisis de ciclo de vida datan de los años ‘60 y ‘70. Inicialmente, se limitó a simples balances de materiales y energía a lo largo del proceso. Dada la relación entre el consumo energético, de recursos materiales y las emisiones de residuos, no fue difícil evolucionar hacia el ACV actual. El primer ACV fue comisionado por la Coca Cola en 1969, para evaluar diferentes tipos de envases desde el punto de vista del consumo de recursos y generación de residuos. La implementación de esta herramienta fue madurando en el mundo industrializado, hasta hoy (INNOVA, 1997; Zaror, 2000). De aquí que, el ACV es una técnica relativamente nueva; tiene los primeros desarrollos metodológicos en los años 60, pero ha tomado auge a partir de los años 90. Se basa en una estructura donde el impacto ambiental del producto lo determina la sumatoria de todos los impactos durante el ciclo de vida. Su importancia está dada porque relaciona los impactos con los problemas ambientales y permite establecer prioridades para definir estrategias preventivas de mejoramiento del desempeño ambiental. Además, permite que antes de iniciar un programa de mejora ambiental, se tenga toda la información para poder cuantificar la magnitud de los problemas y definir las soluciones con mayor seguridad. Por otra parte, evita desplazar los problemas de una etapa del ciclo de vida a otra o de un medio a otro y favorece la adopción de patrones de consumo y de producción sostenibles, por lo que es una de las herramientas de gestión ambiental a las que se les predice una mayor expansión futura (PNUMA, 2003; NC ISO 14 040, 2005).. Análisis del Ciclo de Vida a la producción de azúcar crudo en el CAI Ecuador. 12.

(30) Capítulo I: Revisión bibliográfica 1.3.1 Definición y metodología del ACV Las metodologías del ACV se basan en estándares desarrollados por la Sociedad de Toxicología y Química Ambiental (SETAC, 1991) y la Organización Internacional para la Normalización (ISO), conocidas como serie ISO 14 040, en el marco de las normas para la gestión ambiental ISO 14 000. Fuentes como la norma española UNE 150-040-96 (1998); SETAC (1998); Sáenz y Zufia (2006); Rieradevall (1999), ofrecen definiciones de ACV similares a la de la NC ISO 14 040 (2005) que plantea, que el ACV es una técnica para determinar los aspectos ambientales e impactos potenciales asociados a un producto mediante la compilación de un inventario de entradas y salidas del sistema, evaluación de impactos ambientales asociados a las mismas e interpretación de los resultados de las fases de inventario y evaluación de impactos con relación a los objetivos del estudio. La técnica utilizada en ACV es la creación de modelos. Se elabora un modelo del complejo sistema utilizado para producir, transportar, usar y eliminar un producto, resultando en un árbol de procesos con todos los aspectos relevantes. Se recopilan todas las entradas y salidas, obteniéndose una larga lista de entradas y salidas, que en muchos casos es difícil de interpretar. Durante la evaluación del impacto, se usa otro modelo para describir la relevancia de entradas y salidas (modelo de mecanismo ambiental). Las aplicaciones más importantes del ACV son: análisis de la contribución de estados de ciclos de vida a la carga ambiental general, con el objetivo de tratar preferentemente los puntos débiles; mejora del producto o proceso, comparación de productos con similar función, comparación de opciones de procesos tecnológicos o manejo de residuos, evaluación de nuevos productos, planeación y evaluaciones estratégicas (Goedkoop and Oele, 2004; Gaudreault et. al., 2006). Un estudio de ACV se puede hacer para diferentes niveles de profundidad, la tendencia actual es a realizar estudios simplificados. Diferentes autores, Fullana (1997); Rieradevall (1999, 2000); Sáenz y Zufía (2006); Randa Group S_A (2002); Rodríguez (2002a); NC ISO 14 040 (2005) analizan las etapas de un ACV, como se muestra en la Figura 1.2.. Análisis del Ciclo de Vida a la producción de azúcar crudo en el CAI Ecuador. 13.

(31) Capítulo I: Revisión bibliográfica. Definición del objetivo y alcance del estudio. Análisis de Inventario. Interpretación del estudio. Evaluación de impactos. Figura 1.2 Fases de un ACV de un producto en general.. En correspondencia con estas fases, hay cuatro estándares ISO especialmente designados para la aplicación del ACV, que en Cuba se corresponden con las NC ISO 14 040- NC ISO 14 043. La definición del objetivo y alcance permite definir el propósito y extensión del estudio, y contiene una descripción del sistema estudiado. Resultan importantes la unidad funcional del producto o servicio entregado y la distribución. ISO recomienda evitar distribuciones, de no ser posible,. distribuir el perjuicio. ambiental en base a una causalidad física o una base socioeconómica (NC ISO 14 041, 2000; Vink, 2003; Goedkoop and Oele, 2004). La recolección de datos es la tarea más exigente en cuanto a la ejecución del ACV. En general, se requiere dibujar un diagrama de flujo del sistema, colectar datos de uso de recursos y emisiones de todos los procesos, utilizando distintas fuentes de datos (Bases de datos de ACV, reportes, artículos científicos, investigaciones en el lugar, conocimientos de expertos), construir un modelo del sistema y calcular el uso de recursos y emisiones del producto estudiado (NC ISO 14 041, 2000; Llanes y col, 2005a; Bjorklund, 2006). Los resultados del inventario constituyen una lista de emisiones y materias primas que en muchos casos cubre cientos de sustancias, lo que lo hace muy difícil de interpretar, pero tiene la ventaja de ser un resultado detallado y no está. Análisis del Ciclo de Vida a la producción de azúcar crudo en el CAI Ecuador. 14.

(32) Capítulo I: Revisión bibliográfica afectado por incertidumbres introducidas en la determinación del impacto (Goedkoop and Oele, 2004). Esto permite combinar el método con otros más precisos como el análisis termodinámico. La posibilidad de agregar aspectos económicos a la metodología ACV ha sido discutida, sin embargo, estos debates son confusos y no muy productivos. El acercamiento más productivo plantea expresar temas sociales y ambientales por medio de obligaciones y costos intangibles (Vink, 2003), por lo que hasta el momento es mas factible la utilización del ACV como un complemento imprescindible del Análisis TécnicoEconómico de forma que se pueda hablar de un Análisis Técnico- Económico y Ambiental de Alternativas. La evaluación de los impactos es el proceso técnico para caracterizar y evaluar los efectos ambientales de las entradas y salidas identificadas en el análisis de inventario, con el fin de determinar la importancia relativa de cada uno de los elementos del inventario y agregarlos a un sistema pequeño de indicadores, o a un indicador (Vink, 2003). Existen múltiples metodologías para la evaluación de impactos ambientales y aún no existe un consenso generalizado sobre cuál es la mejor. La NC ISO 14 042 (2001), en los métodos de evaluación de impacto distingue elementos obligatorios, como clasificación y caracterización y elementos opcionales como agrupación y ponderación; el resultado final de estas últimas etapas o valoración, debe ser un número que indica la bondad ambiental del producto. La valoración es el paso más difícil y controvertido de un ACV, ya que la ponderación relativa de las categorías presenta cierto grado de subjetividad y es la. menos. desarrollada. actualmente.. Esta. se. refiere. a. la. evaluación. cuantitativa/cualitativa de la importancia relativa de las distintas categorías de impacto. El objetivo de la valoración es la agregación de los datos del análisis de impactos, se obtiene un perfil ambiental ponderado que conduce a un único índice ambiental global para el sistema (Rieradevall, 1999; Vink, 2003; LLanes y col, 2005a). La selección del método y categorías de impacto se basa en el nivel deseado de agregación de los resultados.. Análisis del Ciclo de Vida a la producción de azúcar crudo en el CAI Ecuador. 15.

(33) Capítulo I: Revisión bibliográfica En la fase de interpretación de los resultados se combinan los resultados del análisis de inventario con la evaluación de impacto, para derivar las conclusiones y/o recomendaciones, se analizan los resultados de los análisis de sensibilidad e incertidumbre. Además, se requiere información sobre aspectos como economía, comportamiento del producto y opinión pública. Optativamente, se realiza un análisis de mejoras. La revisión crítica verifica que los métodos utilizados son consistentes con las normas vigentes, científica y técnicamente válidos; los datos son apropiados y razonables; las interpretaciones reflejan las limitaciones planteadas y el objetivo e informe del estudio son consistentes. Se utilizan procedimientos como el Análisis de Incertidumbre, el Análisis de Sensibilidad y el Análisis de Contribución, para entender la incertidumbre de los resultados, y qué procesos son significativos en los mismos (NC ISO 14 043, 2001; Vink, 2003; Goedkoop and Oele, 2004; Sáenz y Zufia, 2006).. 1.3.2 Eco-Indicadores del ACV En el mundo y en especial en Europa, se han desarrollado diferentes indicadores que miden cuantitativamente el impacto ambiental para diferentes productos, respaldados por bases de datos como la de la Oficina Federal Suiza del Medio Ambiente, Bosques y Paisajes (Bundesamt für Umwelt, Wald und Landschaft (BUWAL)), Ecoinvent y otras. (Ecoinvent Centre, 2003; Fernández y col., 2003; Intxaurraga, 2003) En la Tabla 1.2 (ANEXO 1) se relacionan indicadores disponibles para estudios de ACV; entre los más empleados y sus limitaciones fundamentales se pueden mencionar: CML 1992 (no incluye ruido, metales pesados, combustibles fósiles, emisión de partículas finas, uso de tierra y agua); Eco-indicador 95 (no incluye ruido, combustibles fósiles, el uso de tierra y agua), Eco-indicador 99 (no incluye ruido y uso del agua). (Rauberger y Wagner, 1999; Aranda, 2008). El Eco-indicador 99 incluye más aspectos y por tanto es más complejo que CML 1992, Eco-indicador 95 y otros usados en la práctica. Es un método de ACV desarrollado por PRé Consultans en 1999, que ha demostrado ser una poderosa. Análisis del Ciclo de Vida a la producción de azúcar crudo en el CAI Ecuador. 16.

(34) Capítulo I: Revisión bibliográfica herramienta para los diseñadores a la hora de interpretar los resultados de los ACV mediante una base de datos validada por expertos europeos. El mismo considera 11 categorías de impacto agrupadas en tres categorías de daños (Salud Humana, Calidad del Ecosistema y Recursos). Este indicador refleja el estado actual de la metodología del ACV y de su aplicación. Esto no significa, desde luego, que se hayan solucionado todos los problemas. La ciencia ambiental, la tecnología de los materiales y la metodología del ACV se seguirán desarrollando y deben producir mejoras futuras del Eco-indicador (Goedkoop y col, 1999; Rieradevall y Vinyets, 1999; Goedkoop and Spriensma, 2001a,b; PRé Consultants, 2001a,b; Vivancos, 2002; Goedkoop and Oele, 2004). En el Eco-indicador 99, el sistema de medidas entre los diferentes aspectos ambientales está dado por la aproximación en función de los daños, es decir, la relación entre el impacto y el daño a la salud humana, al ecosistema y a los recursos. Aunque este incluye los impactos más relevantes para cada categoría de daño, existen otros que no han sido incluidos, por lo que el método no es 100% completo. Pero este mejora la metodología de cálculo del Eco-indicador 95 y amplía la lista de impactos al considerar la disminución de los recursos, el uso del suelo y radiación de iones, además, el modelo de daños se basa en métodos más científicos y fiables. Se incluye una base científica mejorada y se incluyen otras importantes mejoras. En los daños a la salud humana se incluye el número y duración de enfermedades y años de vida perdidos por causas ambientales. Los principales daños. aquí. incluidos. están. dados. por:. enfermedades. infecciosas,. cardiovasculares y respiratorias debidas a cambios climáticos; cáncer por radiaciones iónicas, sustancias cancerígenas y agotamiento de la capa de ozono; enfermedades respiratorias debido a químicos tóxicos (orgánicos e inorgánicos) y daños a los ojos debido al agotamiento de la capa de ozono. Para agregar los diferentes tipos de daños en esta categoría se utiliza la unidad DALY (Invalidez Ajustada a Años de Vida), como una herramienta para el peso comparativo de invalideces diferentes en una escala entre 0 y 1 (0 significa completamente saludable y uno la muerte).. Análisis del Ciclo de Vida a la producción de azúcar crudo en el CAI Ecuador. 17.

(35) Capítulo I: Revisión bibliográfica La diversidad de las especies, especialmente de plantas vasculares y organismos sencillos, se usa como un indicador para la calidad del ecosistema. El daño viene expresado como un porcentaje de especies que se amenazan o desaparecen en un área dada durante un cierto tiempo. Los efectos vienen dados por: ecotoxicidad (Fracción Potencialmente Afectada (PAF) de especies expuestas a tensión tóxica), acidificación/eutrofización (se considera que el daño es causado por un mecanismo bioquímico diferente y complejo) y uso y transformación del suelo (Fracción Potencialmente Desaparecida (PDF)). En daños a los Recursos, solo se modelan los recursos minerales y combustibles fósiles, se incluye la necesidad extra de energía para extraer mineral de baja calidad y recursos fósiles en el futuro. El uso de los recursos agrícolas se considera que es cubierto adecuadamente en uso del suelo. Los recursos bióticos que se extraen directamente de la naturaleza, como los peces y las plantas de reserva o salvajes, no son hasta ahora modelados. No se considera la cantidad de recursos como tal, sino la estructura cualitativa de estos. Se tiene en cuenta como elemento principal de calidad del recurso, la concentración del mismo. En lugar de modelar el aumento de la concentración de contaminantes se modela la disminución de la concentración de recursos minerales. La unidad de esta categoría de daño es la energía requerida para extraer el material en MJ/kg de material extraído. El Eco-indicador 99 no incluye algunos impactos, que pueden ser relevantes para la Salud Humana (ruidos, trastornos endocrinos, otros efectos no carcinogénicos y no respiratorios de algunas sustancias); para la Calidad del Ecosistema (efecto invernadero, disminución de la capa de ozono {ambos incluidos en Salud Humana} y el efecto de los fosfatos) y para los Recursos (uso del agua) (PRé Consultants, 2001a, b). La medida de las categorías de daño, se realiza por modelos de daños complejos que relacionan los datos de inventario con el impacto que provocan y este con los daños por medio de análisis de destino, exposiciones, efectos y análisis de daños. De la ponderación de estas categorías de daño se obtiene el Eco-indicador, expresado en “punto Eco-indicador” (Pt), cuyo valor no es muy. Análisis del Ciclo de Vida a la producción de azúcar crudo en el CAI Ecuador. 18.

(36) Capítulo I: Revisión bibliográfica relevante, su principal objetivo es de comparación (1 Pt equivale a la centésima parte de la carga ambiental anual de un ciudadano europeo medio) (Goedkoop and Spriensma 2001a, b.. 1.3.3 Herramientas informáticas para el ACV de un producto, proceso o servicio. Basados en la metodología del ACV se han desarrollado numerosos programas para facilitar su cálculo como los que se relacionan en la Tabla 1.3 (ANEXO 2). La mayoría de estos programas incluyen bases de datos que pueden variar en extensión y calidad de dichos datos. En ellos se introducen los datos que configuran el inventario para posteriormente realizar los cálculos propios de la fase de la Evaluación de Impacto, obteniéndose los resultados para las diferentes categorías de impacto elegidas. Algunos de estos programas realizan análisis de sensibilidad e incertidumbre. Entre las herramientas informáticas que soportan el procedimiento del ACV, se destacan: el Eco-it, el Boustead, GaBi 4 y el SimaPro (Pré Consultants, 2001a, b; BCL, 2004; GaBi 4, 2006). El SimaPro constituye una herramienta poderosa que contiene distintos métodos de evaluación de impactos y diferentes bases de datos de inventario propias y bibliográficas, las cuales pueden ser editadas y ampliadas sin limitaciones, lo que facilita el análisis, así como la representación gráfica de ciclos de vida complejos en una forma sistemática y transparente, acorde a las normas de la serie ISO 14 000, por lo que se puede adaptar a las condiciones de otros países y comparar productos (PRé Consultants, 2006a, b; Randa Group S.A, 2006). Entre las bases de datos utilizadas se destaca Ecoinvent, con gran variedad de datos bien documentados, aplicación constante de límites de sistema y distribución. Es un recurso muy amplio que satisface casi todas las necesidades por datos de fondo (Rieradevall y col., 2000; Ecoinvent Centre, 2003; Aranda, 2008).. Análisis del Ciclo de Vida a la producción de azúcar crudo en el CAI Ecuador. 19.

(37) Capítulo I: Revisión bibliográfica 1.3.4 Casos de aplicación del ACV Muchos estudios demuestran la utilidad y el nivel alcanzado por las metodologías de ACV, así como su potencialidad para la comparación de alternativas: Wadhwa (2006) destaca este análisis como una herramienta muy eficiente para la evaluación de tecnologías y expresa la posibilidad de extender el análisis “cradle to grave” a “cradle to cradle” mediante la recuperación de materiales de rellenos sanitarios o cenizas volantes por ejemplo, como fuente de materiales primarios. Se destacan trabajos aplicados a la comparación, tanto de productos con similar función, como opciones de procesos tecnológicos o de manejo de residuos (Acosta and Rieradevall, 2005; Wittgren and Elmquist, 2004; Muñoz et. al., 2004; Rivela et. al., 2006; Mitchell y Arena, 2000). Bernesson (2004, 2006), aplica el ACV a la comparación de producciones a pequeña, mediana y gran escala, demostrando que los resultados dependen del método de asignación de la carga ambiental usado. Los sistemas agrícolas consisten en complejos e interrelacionados componentes y mayormente las investigaciones se dirigen a áreas o componentes específicos, con poca frecuencia se considera el impacto del sistema completo en el ambiente y la salud humana, lo cual requiere cálculos complejos, por lo que se imponen estudios como el ACV que propicien acercamientos reales a estos análisis (Phipps, 2006). Recientemente, se han realizado contribuciones en este sentido al usarse el ACV para definir y comparar la carga ambiental asociada a actividades agroindustriales. La metodología del ACV en este sector se ha desarrollado en la última década y se han mostrado avances en términos metodológicos y de disponibilidad de datos en las diferentes conferencias de ACV de alimentos celebradas. Se destaca la comparación de alternativas enfocadas a la producción y consumo sostenibles (Braschkat, 2004; Rosing, 2004; Wittgren, 2004; Basset-Mens, 2004; Erzinger, 2004). En la agroindustria azucarera se han realizado algunas contribuciones, aunque mayormente en la industria de azúcar de remolacha y fundamentalmente centrados en el aspecto energético. Renouf (2002) presenta un ACV preliminar de la electricidad generada de la combustión del bagazo de caña de azúcar en Queensland.. Análisis del Ciclo de Vida a la producción de azúcar crudo en el CAI Ecuador. 20.

(38) Capítulo I: Revisión bibliográfica Identificó la necesidad de metodologías para comparar alternativas con argumentos ambientales. Von Blottnitz et.al. (2006) muestran la importancia del ACV para la producción de etanol a partir de biomasa, mediante el análisis de comparaciones del bioetanol con combustibles fósiles, pero la mayoría dirigidas a balances de energía y emisiones de gases de efecto invernadero, algunas evalúan determinado rango de categorías de impacto y sólo siete realizan ACV completos, referidos a la remolacha, uno al bagazo y los restantes a otras biomasas (Kaltschmitt et. al.,1997; Kadam, 2002; Puppan, 2002; Reinhardt and Uihlein, 2002; Hu et. al., 2004; Sheehan et. al, 2004; Tan. and Culuba, 2002). Estudios de Pimentel (2003); Niven (2005); Quirin et. al. (2004); Patzek (2006); Berthiaume (2001) muestran resultados no favorables en la evaluación de la sostenibilidad del bioetanol y otros reportan ventajas en la. reducción del uso de recursos y. calentamiento global, pero desventajas respecto a la acidificación y toxicidad, fundamentalmente durante el cultivo y procesamiento de la biomasa. No obstante, de las fuentes de bioetanol, el cultivo de la caña de azúcar en regiones tropicales resulta el más eficiente con respecto al uso de la tierra y reemplazo de combustibles fósiles (Von Blottnitz et.al., 2006). Ramjeawon (2004) demuestra que el ACV es una herramienta útil para evaluar el impacto ambiental de la producción de azúcar de caña y decidir opciones de mejora del desempeño ambiental de esta industria, evaluando siete categorías de impacto, para las cuales, el cultivo y cosecha de la caña aportan el mayor impacto ambiental. En Cuba se han realizado algunas contribuciones al desarrollo de esta herramienta (Llanes, E. y col, 2005a, b), este estudio sólo se ha enfocado al aspecto energético y considerando tres categorías de impacto (Calentamiento Global, Acidificación, Formación de partículas en suspensión). Rodríguez (2002b) aplica el ACV para obtener una estrategia de mejoras ambientales, usando el Eco-indicador 95.. Análisis del Ciclo de Vida a la producción de azúcar crudo en el CAI Ecuador. 21.

(39) Capítulo I: Revisión bibliográfica Contreras (2009) realiza un estudio comparativo del uso de los subproductos de la cana de azúcar en Cuba, demostrando la ventaja ambiental de la valorización de residuos y subproductos de esta industria. Pérez (2009), realiza la evaluación de impacto mediante análisis de ciclo de vida en la empresa azucarera Panchito Gómez Toro de la provincia Villa Clara, donde se evidencian los beneficios ambientales por la alta eficiencia energética en esta empresa. No obstante, en este sector se requiere continuar trabajando para lograr obtener la evaluación en las restantes empresas del país.. Análisis del Ciclo de Vida a la producción de azúcar crudo en el CAI Ecuador. 22.

(40) Capítulo I: Revisión bibliográfica. Conclusiones Parciales: 1. El ACV constituye una de las mejores herramientas que se utilizan para evaluar la sostenibilidad de los procesos tecnológicos, ya que relaciona los impactos ambientales y da la posibilidad de establecer las prioridades para definir estrategias preventivas para el mejoramiento del medio ambiente. 2. El software, Sima Pro 6.0 constituye una poderosa herramienta para el ACV, el cual tiene varias ventajas para el análisis del desempeño ambiental de procesos, productos y servicios. 3. Los diferentes estudios de ACV realizados a diversos productos demuestran la utilidad y el nivel alcanzado por este en la actualidad, así como los resultados obtenidos para la industria azucarera que evidencian la necesidad de continuar desarrollando estos estudios, sobre todo en nuestro país.. Análisis del Ciclo de Vida a la producción de azúcar crudo en el CAI Ecuador. 23.

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(42) Capítulo II: Aplicación de la metodología de ACV a la producción de azúcar crudo en la Empresa Azucarera Ecuador.Inventario de ciclo de vida Capítulo II: Aplicación de la metodología de ACV a la producción de azúcar crudo en la Empresa Azucarera Ecuador. Inventario de ciclo de vida.. 2. Aplicación de la metodología a la producción de azúcar crudo. En este capítulo, la metodología del Análisis de Ciclo de Vida (ACV), desarrollada por Contreras (2007) para la industria azucarera, se aplica al proceso de obtención de azúcar crudo en la Empresa Azucarera "Ecuador", teniendo en cuenta las particularidades del proceso en estudio, lo que permite complementar, desde el punto de vista ambiental, los análisis técnico-económicos que se han venido realizando en esta fábrica y contribuir a la toma de decisiones encaminadas a lograr P+L.. 2.1. Definición del objetivo y alcance del ACV (NC ISO 14041, 2000). 2.1.1. Objetivo. El estudio tiene como objetivo identificar y cuantificar los impactos ambientales que tienen lugar durante todo el ciclo de vida del producto, lo que permite establecer las mejoras necesarias para alcanzar un comportamiento ambiental acorde a las exigencias actuales. 2.1.2. Alcance del estudio. 2.1.2.1. Función y descripción del sistema en estudio. La función principal del proceso es la obtención de azúcar crudo a partir de la caña de azúcar. En esta etapa es necesario conocer detalladamente el proceso, las operaciones unitarias que la conforman y las conexiones de materiales y energía existentes entre ellas. El sistema está en correspondencia al ciclo de vida del proceso de obtención de azúcar crudo que se divide en tres etapas: Agrícola, Industrial, Distribución y Consumo. (Contreras, 2007; Pérez, 2004). En la Figura 2.1 se representa el modelo del ciclo de vida del proceso en estudio especificando las corrientes de entradas y salidas al. Análisis del Ciclo de Vida a la producción de azúcar crudo en el CAI Ecuador. 24.

(43) Capítulo II: Aplicación de la metodología de ACV a la producción de azúcar crudo en la Empresa Azucarera Ecuador.Inventario de ciclo de vida sistema, referidas al consumo de materias primas, insumos, agua y energía, obtención de productos, subproductos y las emisiones al medio ambiente.. Recurso Suelo ``. Emisiones al Suelo. Producción de Fertilizantes Producción de Herbicidas. Recurso Agua Producción de Pesticidas. ETAPA AGRÍCOLA. Producción de Diesel. `. Emisiones al Agua. Recursos Energéticos. CAÑA DE AZÚCAR `. Producción de HCl Producción de Ca(OH)2. Recursos Materiales Producción de NaOH. ETAPA INDUSTRIAL. Emisiones al Aire. Producción de Floculantes. Miel B Cachaza. Cenizas. Energía Eléctrica. ETAPA DISTRIBUCIÓN Y CONSUMO. Figura 2.1 Modelo del ciclo de vida de la producción de azúcar crudo en la Industria Azucarera. En la Etapa Agrícola se realiza el cultivo de la caña de forma convencional, incluye diferentes operaciones como se observa en la Figura 2.2 (Anexo 3), las cuales se pueden resumir en: preparación de la tierra, atenciones culturales requeridas por la planta en su proceso evolutivo, cosecha y finalmente la transportación hacia el ingenio.. Análisis del Ciclo de Vida a la producción de azúcar crudo en el CAI Ecuador. 25.

(44) Capítulo II: Aplicación de la metodología de ACV a la producción de azúcar crudo en la Empresa Azucarera Ecuador.Inventario de ciclo de vida Es importante destacar que en esta etapa se requieren diferentes productos como fertilizantes químicos u orgánicos, pesticidas, herbecidas, agua para regadío, combustibles fósiles para todas las actividades agrícolas, lo cual contribuye a elevar los impactos ambientales que tienen lugar en la misma. La Etapa Industrial considera todo el proceso, desde la entrada de la caña al central hasta la obtención del azúcar crudo donde se destacan como etapas fundamentales: la extracción del jugo, purificación, concentración, cristalización y centrifugación. En la Figura 2.3 se detallan las operaciones de esta etapa con la identificación de sus respectivas corrientes de entradas y salidas.. Figura 2.3. Esquema de producción de azúcar crudo en la Empresa Azucarera Ecuador.. Análisis del Ciclo de Vida a la producción de azúcar crudo en el CAI Ecuador. 26.

(45) Capítulo II: Aplicación de la metodología de ACV a la producción de azúcar crudo en la Empresa Azucarera Ecuador.Inventario de ciclo de vida La caña de azúcar arriba al central en camiones o vagones de ferrocarril, proveniente de los centros de acopio, esta es descargada en el patio y según las necesidades en el basculador. Desde aquí es elevada por esteras transportadoras de caña hasta los rompe bultos, los que acondicionan el colchón de la caña para pasar a los gallegos o niveladores, facilitándole el trabajo a las cuchillas, equipo encargado de fragmentar la caña. Esta operación tiene como objetivo fundamental romper la corteza exterior y llegar hasta las celdas donde se encuentra contenida la sacarosa para facilitar su extracción, pasando seguidamente a los molinos. Este ingenio cuenta con seis molinos, cada uno tiene cuatro masas: alimentadora, cañera, bagacera y superior. El primer molino es la desmenuzadora donde se extrae de un 50-60% del jugo de la caña (jugo primario), luego a medida que se va moliendo, el jugo de los últimos molinos se recircula a los primeros y se añade además agua de imbibición para facilitar el proceso de extracción. El agua utilizada no es más que los condensados contaminados provenientes de los últimos vasos del múltiple efecto y de los tachos que son previamente recolectados. Toda el agua a consumir es añadida en los últimos molinos a una temperatura alrededor de los 70 0C para impedir el desarrollo de microorganismos patógenos, así como una mayor destrucción de los azúcares. El bagazo generado en los molinos es transportado mediante los conductores de bagazo a la estación de generación de vapor. De acuerdo a las necesidades se tamiza bagazo y con la ayuda de un ventilador es conducido este bagacillo a la estación de filtración para ser utilizado en la misma como se explica más adelante. El jugo extraído es filtrado en un colador rotatorio situado a continuación del tren de molinos con el objetivo de separar los sólidos groseros que contenga este (bagacillo, paja, etc). A este jugo se le incorpora el jugo que se obtiene en la filtración de la torta, operación que será abordada posteriormente, por lo que esta corriente se conoce como jugo mezclado. El jugo mezclado es bombeado a los calentadores por medio de bombas centrífugas modelo Allis Chalmers, con las que se ha logrado, después de su instalación, una disminución considerable del tiempo de retención del guarapo en el tándem. El. Análisis del Ciclo de Vida a la producción de azúcar crudo en el CAI Ecuador. 27.

(46) Capítulo II: Aplicación de la metodología de ACV a la producción de azúcar crudo en la Empresa Azucarera Ecuador.Inventario de ciclo de vida calentamiento del jugo es el primer paso dentro de la etapa de purificación del mismo. Las fábrica cuenta con una batería de calentadores onolulos (cuatros bancos, cada uno con cuatro calentadores) donde operan normalmente tres y uno se mantiene de limpieza. Todos trabajan con el vapor de extracción de los pre-evaporadores y los calentadores rectificadores de jugo claro (línea de 8-10 lbf/plg2). Los condensados son recuperados como no contaminados y se utilizan como agua de alimentación a calderas. En esta etapa se eleva la temperatura del jugo entre 102-105 ºC para pasar a la alcalización del mismo. Se necesita homogeneizar la temperatura del jugo y eliminar las burbujas de aire presentes en el seno del mismo, lo cual se logra mediante el flasheo hacia la atmósfera. En esta fábrica la alcalización del jugo, mediante la adición de lechada de cal, se lleva a cabo de forma fraccionada, es decir, se alcaliza en frío, seguidamente de la etapa de extracción y luego se rectifica en caliente. La lechada de cal utilizada se prepara con cal viva en la planta de cal que existe en el ingenio, la cual debe tener un contenido de óxido de calcio mayor de 85%. La alcalización en caliente se lleva a cabo en los tanques flash con el objetivo de neutralizar la acidez natural del jugo y favorecer el arrastre y sedimentación de las macropartículas presentes en el mismo mediante el fosfato de calcio [(Ca3(PO4)2], formado en la reacción entre el hidróxido de calcio y el ácido fosfórico presente en el jugo. El jugo alcalizado tiene como control fundamental el pH, el cual debe estar entre 7,7 y 8,1. Es necesario mantener los valores indicados de temperatura y pH en el jugo para evitar efectos indeseados como la inversión de la sacarosa, destrucción de los reductores, limitaciones en la precipitación de los fosfatos y otros compuestos orgánicos, lo cual contribuye a aumentar el color del jugo, su viscosidad y disminución del rendimiento en sacarosa. Cualquier alteración de este tipo contribuye a ineficiencias en la etapa de clarificación que le precede e influye en la calidad del producto terminado con las pérdidas correspondientes para la fábrica.. Análisis del Ciclo de Vida a la producción de azúcar crudo en el CAI Ecuador. 28.

(47) Capítulo II: Aplicación de la metodología de ACV a la producción de azúcar crudo en la Empresa Azucarera Ecuador.Inventario de ciclo de vida El jugo alcalizado pasa a los clarificadores de bajo tiempo de retención (BTR), los cuales tienen menor volumen y tiempo de retención del jugo en esta etapa en comparación a los que se empleaban anteriormente en la industria azucarera. La fábrica cuenta con dos clarificadores de este tipo en los cuales ocurre el proceso de sedimentación, obteniéndose un lodo y un jugo clarificado (jugo verde más claro y brillante). Por lo general se añaden floculantes para facilitar la operación. Los lodos obtenidos en los clarificadores pasan al área de filtración con el fin de extraer el jugo residual retenido en la misma. Se les adiciona bagacillo para darle consistencia a la torta y formar así una mezcla filtrante que permita trabajar en los filtros rotatorios al vacío Oliver Cambell. La cachaza se debe obtener con un Pol aproximadamente igual a 2.7% y una humedad entre 70 y 76%. El agua de lavado utilizada proviene de los últimos tres vasos del quíntuple efecto y debe tener una temperatura entre 60 y 70 ºC. El jugo clarificado es sometido a una rectificación de la temperatura con el fin de elevar esta debido a pérdidas de calor que se producen en las etapas anteriores y lograr mayor eficiencia en la etapa de evaporación que le precede. El agua contenida en el jugo clarificado es extraída por evaporación, obteniéndose un jugo concentrado o meladura de color oscuro, mucho más densa y viscosa que la corriente de entrada, alrededor de 63 ºBx y pureza entre 82 y 86%. Esta etapa cuenta con dos pre-evaporadores y un quíntuple efecto. Una parte de las extracciones de los pre-evaporadores y de los dos primeros vasos son destinadas a la etapa de cristalización y el resto se condensa para ser usada como agua de reposición en las calderas. Los condensados de los vasos restantes son empleados en la etapa de filtración, como se abordó con anterioridad, como agua de lavado en las centrífugas y para alimentar a los molinos. La cocción es la etapa que le sigue a la evaporación, donde se obtienen las diferentes masas cocidas. En este central solo se obtiene Masa Cocida A (MCA) y Masa Cocida B (MCB) para lo cual se cuenta con nueve tachos de crudo; seis tachos para elaborar la MCA y tres para la MCB. Todos trabajan con el vapor de extracción de los pre-. Análisis del Ciclo de Vida a la producción de azúcar crudo en el CAI Ecuador. 29.