T08 - Ecologia Industrial y CVP (1)

Universidad de Sonora Sustentabilidad en las Ingenieras

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UNIVERSIDAD DE SONORA

DIVISIN DE INGENIERA

SUSTENTABILIDAD EN LAS INGENIERAS

Tpico 08:

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Todos los Derechos Reservados 2013. Grupo de Desarrollo Sustentable, Universidad de Sonora

Ecologa Industrial (EI) y Ciclo de Vida del

Producto (CVP)

Enfoques sobre Medio Ambiente

El que apoya la idea de que la ecologa debe dedicarse a la bsqueda de interrelaciones de los seres

vivos con los factores del medio fsico y qumico.

El que busca ubicar a la ecologa en su relacin con el hombre, con respecto a los ambientes biolgicos,

culturales, sociales, etc.

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Contaminacin

Adi i d l i t i l di bi t Adicin de cualquier sustancia al medio ambiente, en cantidades tales, que cause efectos adversos en los seres

humanos, animales, vegetales o materiales que se encuentren expuestos a dosis (concentracin por tiempo) que sobrepasen

los niveles de los que se encuentran regularmente en la naturaleza.

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Contaminacin

Clasificacin dependiendo de sus caractersticas

a) Contaminacin biolgica.

Este tipo de contaminacin se presenta cuando existen microorganismos que causan un desequilibrio en la

naturaleza.

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Por ejemplo: bacterias, hongos, virus, protozoarios, etc.


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Contaminacin


b) Contaminacin fsica.

Es toda aquella causada por factores fsico-mecnicos relacionados principalmente con la energa.

Por ejemplo: altas temperaturas, ruido, ondas

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electromagnticas, etc.

Contaminacin


c) Contaminacin qumica.

Es toda aquella contaminacin provocada por materia, especialmente por sustancias qumicas, que pueden ser

orgnicas e inorgnicas.

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Por ejemplo: cidos, solventes, lubricantes, etc.


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Contaminacin

Clasificacin dependiendo de las fuentes que la generan

a) Natural.

Es aquella causada por fuentes de contaminacin de origen natural, como son: volcanes, efectos geo-climticos, etc.

Su caracterstica principal es que generalmente se encuentra dispersa en un rea mayor por lo que el efecto es diluido por

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dispersa en un rea mayor, por lo que el efecto es diluido por los procesos naturales

Contaminacin

Clasificacin dependiendo de las fuentes que la generan

b) Antropognica.

Es aquella que es producida o distribuida por el ser humano, por ejemplo: la basura, el smog, descargas al aire, agua y suelo

procedentes de procesos industriales, etc.

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Propiedades de la Contaminacin

a) Potencial de hid ( H)hidrgeno (pH)

Se considera como una de las propiedades ms

importantes de los contaminantes, ya que

determina si la sustancia

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es corrosiva.


b) Volatilidadb) Volatilidad.

Es la propiedad que poseen algunos compuestos de poder evaporarse a bajas temperaturas y

afectar la atmsfera.

Ej. Etileno, propileno, benceno y la acetona.

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c) Degradabilidadc) Degradabilidad.

Es la caracterstica que tienen los compuestos que son reducidos por agentes naturales fsicos, qumicos y procesos biolgicos a un estado neutral o a niveles

aceptados por la naturaleza.

Ej. Descargas municipales, cscara de frutas y

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j g p , f yverduras.


d) Difusind) Difusin.

Es la capacidad que poseen los contaminantes de poder distribuirse uniformemente en el medio que los rodea.

Ej. Lquidos sumergidos en solventes, y gases.

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e) Tiempo de vida mediae) Tiempo de vida media.

Es el tiempo que puede durar el contaminante en el medio ambiente antes de ser degradado por los

procesos naturales.

Ej. Los materiales radioactivos pueden durar cientos de aos.

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Contaminantes y Medio Ambiente

Tradicionalmente el medio ambiente se ha dividido para Tradicionalmente, el medio ambiente se ha dividido, para su estudio y su interpretacin, en tres componentes que son:

aire, agua y suelo

Esta divisin es meramente terica, ya que la mayora de los contaminantes interactan con ms de uno de los

elementos del ambiente.

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Contaminantes y Medio AmbienteAIRE

Se considera al aire como la capa de la atmsfera donde los organismos desarrollan sus procesos biolgicos; este g p gtrmino se usa normalmente para describir la mezcla de

gases que existe en la capa que rodea a la Tierra.

Se denomina aire puro a la atmsfera que presenta la siguiente composicin qumica:

nitrgeno (78 %),

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oxgeno (21 %),

bixido de carbono (0.03 %) y

metano, hidrgeno y otros (0.07 %).


AGUA

El agua constituye 70 % de nuestro planeta, y se encuentra dispersa en los ocanos, ros, lagos, etc., y en forma slida,

en los casquetes polares.

Del total de agua en el mundo, slo podemos utilizar 0.35 % para uso humano. (otras fuentes consideran que es hasta

el 1 %).

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17http://www.chemgapedia.de/vsengine/vlu/vsc/en/ch/16/uc/vlus/introductiontopollution.vlu/Page/vsc/en/ch/16/uc/pollution/introduction/t

ypes/pollterms.vscml.html


SUELO

Se define como suelo a toda la capa de tierra que se encuentra suelta, diferencindola de la roca slida, y de la

cual dependen plantas, microorganismos y seres vivos.

Est constituido por una gran variedad de compuestos, de los cuales los ms importantes son los nutrientes.

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El nivel en el cual un sistema de produccin yEl nivel en el cual un sistema de produccin y consumo es sustentable depende de la habilidad de la sociedad para reducir el material depuesto por ella, a niveles y tasas las cuales el impacto

ambiental asociado no rompa con la estabilidad y salud a largo plazo de los ecosistemas.

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De ah surgen dos criterios importantes...


La capacidad de asimilacinLa capacidad de asimilacin

Es la habilidad de un ecosistema para asimilar una sustancia sin degradar o daar su integridad

ecolgica, tanto estructural como funcional.

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Las cargas crticasLas cargas crticas

Se definen como la exposicin a uno o ms contaminantes por debajo de niveles en los

cuales los efectos peligrosamente significativos en elementos especficos no sucedan segn el

actual conocimiento.

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22http://www.maine.gov/dep/air/acidrain/


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Nuevo Enfoque:

En la naturaleza prcticamentenada se desperdicia

Eco-Diseo hacia una Ecologa Industrial

MetabolismoMetabolismo

de la =~Industrial Naturaleza=


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Industria y Medio Ambiente

Dentro del marco del DS, el desarrollo industrial est situado dentro del mbito econmico con una fuerte

interaccin con la ecologa y la sociedadinteraccin con la ecologa y la sociedad.

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Eco-Industria

En respuesta a que proceso industrial ha venido dejando un impacto muy negativo en los ecosistemas naturales, nace la

Ecologa Industrial o Eco-Industria (Industrial Ecology), la cual se fundamenta en la idea de modelar los sistemas industriales en

base a los ecosistemas naturales.

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Eco-Industria

La Eco-IndustriaLa Eco Industriaemplea una visin

holstica para estudiar, evaluar y mejorar el uso de los recursos naturales (materiales, energa y la capacidad de asimilacin

del ambiente) en una i d d i d t i l

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sociedad industrial.

http://www.is4ie.org/

Marco Terico de la Sustentabilidad

Desarrollo Sustentable

Ecologa Industrial oEco Industria (EI)

Produccin ms Limpia yPrevencin de la Contaminacin

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Tcnicas y Herramientas


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EI Objetivo

El principal objetivo de la Ecologa El principal objetivo de la Ecologa Industrial es promover el Desarrollo Sustentable a nivel global, regional y local.

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Ecologa Industrial

Su objetivo es el estudio multidisciplinario de los sistemas econmicos e industriales y su relacin con los sistemas naturales. (Institute of Electrical and Electronic Engineers, Inc)

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EI - Races En 1989, Robert Ayres desarrollo el concepto , y p

metabolismo industrial:como aquel proceso en el que la produccin industrial es sostenible a largo plazo, donde todos los materiales son reciclados dentro del sistema y la dependencia de energa y de recursos externos no renovables se sita en niveles mnimos.

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EI - Inicios

Robert Frosch y Nicholas Gallopoulos, en un importante artculo llamado Strategies for Manufacturing (Scientific American 261; September 1989, 144152), desarrollaron el concepto de ecosistemas industriales, el cual se convirti en el trmino Ecologa

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se convirti en el trmino Ecologa Industrial.


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Ecologa Industrial

Ecologa. Estudia las interrelaciones que existen entre los organismos vivos, vegetales o animales, y sus ambientes, y stos se estudian con la idea de descubrir los principios que regulan estas relaciones

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p p q g (Ecological Society of America )

Ecologa Industrial

Ecologa Social. La ecologa social es el estudio de los sistemas humanos en interaccin con sus sistemas ambientales.

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Ecologa Industrial

En el sistema ambiental corrientemente se distinguen tres sub-sistemas: humano, construido y natural

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Ecologa Industrial

La EI incluye el marco de todas las actividades econmicas: como la minera, agricultura, industria, construccin y los servicios.

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Modelo de un Sistema de Ecologa Industrial

Tipo I.- Sistema Lineal

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Tipo II.- Retroalimentacin y ciclos internos en el sistema

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Tipo III.- Sistema totalmente cclico

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Pensamiento del Ciclo de Vida

Pensar en el Ciclo de Vida, implica que toda la cadena del Ciclo del Vida del producto es decir de cuna a la tumba como responsabilidad del diseo industrial y la responsabilidad que esto implica por lo cual se debe considerar todos los efectos

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externos. (UNEP)


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Huella Ecolgica

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Principio de la EI

Productos, procesos, servicios y operaciones puedenproducir residuos pero no desperdicios.

Desperdicio: Material para el cual no existe un uso en el sistema}

Residuo Material que no puede utilizarse dentro del proceso de

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Residuo. Material que no puede utilizarse dentro del proceso de generacin o recuperarse, pero podra ser reutilizado dentro del sistema total.


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Caso de Estudio 1. El Caso de Kalundborg, Dinamarca

Este caso de estudio ilustra el potencial parareusar residuos.

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http://maps.google.com

El Eco-Parque Industrial de Kalundborg ste representa un intento de crear una gran integracin entre los

sistemas industriales y optimizar el uso de bioproductos y minimizar los niveles de desperdicio del sistema.os ve es de despe d c o de s s e .

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http://amazingdata.com/the-science-of-industrial-symbiosis/


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El Eco-Parque Industrial de Kalundborg

Qu es una simbiosis?

es la relacin ms o menos estrecha entre organismos de distintas especies. A los organismos involucrados se les denomina

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simbiontes.


Un ejemplo de simbiosis mutua entre un pez payaso que

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Un ejemplo de simbiosis mutua entre un pez payaso que nada entre los tentculos de Anmona.

Ese pez protege su territorio de otros peces comedores de la anmona y a cambio los tentculos de la anmona le protegen de otros depredadores.

http://en.wikipedia.org/wiki/Symbiosis


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Qu es una simbiosis industrial?

Una co-operacin entre diferentes industrias por la cual la presencia de cada una de ellas incrementa la viabilidad de las otras y por la cual lasdemandas de la sociedad por la conservacin de recursos y proteccin

www.symbiosis.dk

demandas de la sociedad por la conservacin de recursos y proteccinambiental son tomadas en cuenta.

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Los participantes en la Simbiosis de Kalundborg son: Asnsvrket The Statoil oil refinery Gyproc A/S Novo Nordisk,

The Kalundborg municipality

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The Kalundborg municipality,


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Granja PorccolaConstruccin de Caminos

Planta de Yeso

gas

gas

lodosyeso

levadura

Ecosistema Industrial en Kalundborg, Dinamarca

Municipio de Kalundborg

BioplantaRefinera de Petrleo

Estacin de Energa Elctrica

sulfurovapor

vapor

lodos de fermentacin

calor residual calor

residual

calor residual

cenizas voltiles

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Productor de cido sulfrico

Fbrica de Cemento

Granjas Locales

Cultivo de Pescado

lodos

Ciclo de Vida del Producto

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Ciclo de Vida Integral del Producto

El ciclo de vida del producto proporciona un sistema lgico para enfrentar la prevencin de la contaminacin, ya que da la pauta para considerar todo el alcance de las consecuencias la pauta para considerar todo el alcance de las consecuencias ambientales relacionadas con el producto.

Al adoptar este sistema, los diseadores pueden evitar el cambio en el impacto entre los medios (aire, agua, tierra) y las etapas del ciclo de vida.

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Algunos residuos generados en todas las etapas se descargan de forma directa al ambiente. Las emisiones


de los automviles, las descargas de aguas residuales provenientes de algunos procesos y los derrames de petrleo, son ejemplos de descargas directas.

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Los residuos pueden ser sometidos a un tratamiento fsico, qumico o biolgico. Por lo


general, los procesos de tratamiento se disean para reducir el volumen y la toxicidad de los desechos.

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Los residuos restantes, incluyendo los que se obtienen del tratamiento, suelen disponerse en


rellenos sanitarios. La forma final de los residuos depende de la manera en que stos se degraden despus de desecharlos.

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Manufactura y ensamble

Uso y Materiales producidos tcnicamente y de

Reciclado

Reciclado de ciclo cerrado

Reuso

Remanufactura


Procesamiento a granel

yservicio

Retiro

Tratamiento y disposicin

Adquisicin de materia prima

tcnicamente y de especialidad

Reciclado de ciclo abierto

CONTROL PREVENCIN

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Residuos fugitivos o sin tratarResiduos slidos y acarreados por agua y por aire

Ingresos de material, energa y mano de obra para el proceso y administracin

Transferencia de materiales entre etapas para el Producto, incluye el transporte y empaque

LA TIERRA Y LA BISFERA

Diseo para el Ambiente

(Design for Environment - DfE)

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Una simple mina en Papua Nueva Guinea genera diariamente 200,000 toneladas de desperdicio al da?

Sabas que . . .

El monto de mercurio en un solo termmetro es suficiente para contaminar peces en un lago de 80,937 m2

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En EUA, se tiran 100 mil millones de bolsas de plstico de polietileno y slo el 0.6 % son reciclados.

En promedio un beb ocupar 5,000 cambios de paales antes de que est entrenado para ir al bao?

Sabas que . . .

Reciclar una lata de aluminio puede salvar suficiente energa como para prender una Laptop por 4 horas?

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Cada mes, ms de 45 toneladas de CDs se vuelven obsoletos o intiles o no los quieren?


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Qu hay de tras de una simple linterna?

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Manufactura de Partes

Plsticos del

petrleo

Metales de las

Extraccin de Materias Primas

Plsticos

Accesorios

Manufactura

Extraccin

Transporte

Una linterna

Papel de los

bosques

minas Metales

Papel Ensamble

E

p

Disposicin

Descargas y emisiones

al aire, agua y suelo

606060

Empaque

Mercado

Uso

TransporteTransporte

Disposicin

ConfinarReciclaje -

Reuso Incinerar


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Es una prctica por la cual consideraciones ambientales son

Diseo para el Ambiente(Design for Environment - DfE)

Es una prctica por la cual consideraciones ambientales son integradas dentro del los procedimientos de ingeniera de diseo de productos y procesos.

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Es una prctica por la cual consideraciones ambientales son integradas dentro del los procedimientos de ingeniera de


g p gdiseo de productos y procesos.

Se le conoce tambin como:Eco-Diseo, Diseo Verde, Diseo del Ciclo de Vida

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DP


DPSS

Eco-Diseo (DfE)

Diseo para X Sus

tent

abilida

d

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p

Pirmide de Productos y Servicios Sustentables.

Hewlett-Packard


Hace estructuras de impresoras de bioplsticos, creados de plantas, a diferencia de los plsticos tradicionales derivados del petrleo

Los biopolmeros se pueden hacer composta

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Una divisin de HP en Corvallis, Oregon ha creado un prototipo de una impresora de inyeccin de tinta con un bioplstico hecho del maz.


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T lf l l l l i bl d

Toshiba

Telfonos celulares, los cuales tienen tableros de circuitos impresos libres de halgenos.

Dichos tableros son procesados con una nueva tecnologa de soldadura libre de plomo, la cual

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tecnologa de soldadura libre de plomo, la cual requiere el uso de un horno de reflujo de nitrgeno, el cual permite un control de alta precisin de la temperatura.


BMW d DfE di l

BMW

BMW est usando DfE para estudiar el desensamble y reciclaje de materiales recuperados en automviles.

BMW tiene como m eta hacer automviles de

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BMW tiene como m eta hacer automviles de partes 100% reusadas o recicladas.


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Algunos Eco-etiquetados

European Union Ecolabel

New Zealands Environmental

Choice

MexicosIndustria Limpia

Canadas Environmental

Choice

Japans Ecomark

Netherlands Stichting Milieukeur

France Marque NF Environnement

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Swedens Good Environmental

Choice

Singapores Green Labelling Scheme

Stichting MilieukeurAustralias

Environmental Choice

Una sociedad tecnolgica tiene dos opciones:

Primera, esperar hasta que los desastres catastrficos expongan las deficiencias,

distorsiones y autoengaos de sus sistemas...

Segunda, una cultura puede proporcionar comprobaciones y equilibrios sociales para

corregir distorsiones sistmicas antes de que

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ocurran fallas catastrficas

Mahatma Gandhi

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