UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y ADISTANCIA – UNAD
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UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA - UNAD ESCUELA DE CIENCIAS AGRÍCOLAS, PECUARIAS Y DEL MEDIO AMBIENTE 358029 – SELECCIÓN DE TECNOLOGIAS LIMPIAS Autor: CLARA INÉS PARDO MARTÍNEZ BOGOTÁ 2012 1 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias ÍNDICE DE CONTENIDO Pág. ASPECTOS DE PROPIEDAD INTELECTUAL Y VERSIONAMIENTO 8 INTRODUCCIÓN 9 UNIDAD 1. CONCEPTOS Y PRINCIPIOS DE TECNOLOGIAS Y PRODUCCIÓN MÁS LIMPIA CAPÍTULO 1. CONCEPTOS Y PRINCIPIOS DE TECNOLOGÍAS LIMPIAS Lección 1. Desarrollo del concepto de tecnologías limpias y el desarrollo sustentable Lección 2. Definición y Conceptos de Tecnologías limpias Lección 3. Características de las tecnologías limpias Lección 4. Requerimientos de las partes interesadas para la aplicación de tecnologías limpias Lección 5. El concepto de mejor tecnología disponible CAPÍTULO 2. CONCEPTOS Y PRINCIPIOS DE PRODUCCIÓN MÁS LIMPIA Lección 6. ¿Qué es la producción más limpia? Lección 7. Conceptos fundamentales de la producción más limpia Lección 8. Producción más limpia en Colombia Lección 9. Modelo de aplicación de producción más limpia (Diagnóstico, política y estrategia) Lección 10. Modelo de aplicación de producción más limpia (Implementación, monitoreo y resultados económicos, sociales y ambientales) CAPÍTULO 3. ESCALAS DE APLICACIÓN DE PRODUCCIÓN MÁS LIMPIA Y HERRAMIENTAS SOPORTE Lección 11. Producción más limpia a escala macro: Ecología industrial Lección 12. Producción más limpia a escala meso: Eco-eficiencia Lección 13. Producción más limpia a escala micro: Química verde Lección 14. Eco-mapas Lección 15. Matriz MED UNIDAD 2. SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE TECNOLOGIAS y PROCESOS DE PRODUCCIÓN MÁS LIMPIA CAPÍTULO 4. AHORRO Y USO EFICIENTE DEL AGUA 11 12 12 16 19 22 25 28 28 31 34 37 40 43 43 46 49 51 55 59 60 2 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias Lección 16. Generalidades del ahorro y uso eficiente del agua Lección 17. Programa de ahorro y uso eficiente del agua Lección 18. Auditoría del recurso agua: metodología y herramientas Lección 19. Estrategias para el uso eficiente del agua en sanitarios, actividades de cocina, calentamiento y enfriamiento Lección 20. Estrategias para el uso eficiente del agua en calderas, re-uso y recuperación del agua y tecnologías para el uso eficiente del agua CAPÍTULO 5. AHORRO Y USO EFICIENTE DE LA ENERGÍA Lección 21. Introducción al ahorro y uso eficiente de la energía Lección 22. Principios básicos del uso de la energía Lección 23. Análisis energético Lección 24. Inventario en el uso de energía y valoración de costos y beneficios Lección 25. Oportunidades de producción más limpia en sistemas energéticos: Calderas, aire comprimido, bombas e iluminación CAPÍTULO 6. AHORRO Y USO EFICIENTE DE MATERIALES E INSUMOS Y MANEJO DE RESIDUOS SÓLIDOS Lección 26. Introducción al ahorro y uso eficiente de materiales e insumos Lección 27. Estrategias de producción más limpia en el proceso de compras Lección 28. Estrategias de producción más limpia para el manejo de sustancias químicas y peligrosas Lección 29. Producción más limpia y la generación de residuos sólidos Lección 30. Estrategias de producción más limpia para minimización de residuos sólidos BIBLIOGRAFÍA 60 64 68 73 77 80 80 84 87 92 97 100 100 105 108 113 116 120 3 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias ÍNDICE DE CUADROS Pág. Cuadro 1. Desarrollo histórico de las iniciativas políticas que soportan la aplicación de tecnologías limpias Cuadro 2. Tipos y características de las tecnologías limpias 14 Cuadro 3. Ejemplos seleccionados de nuevos tipos de tecnología 20 Cuadro 4. Barreras no financieras para la aplicación de tecnologías limpias 24 Cuadro 5. Elementos claves de la producción más limpia a nivel macro Cuadro 6. Matriz de puntajes para evaluar el modelo de producción más limpia Cuadro 7. Ejemplo de producción más limpia en un intercambiador de calor 45 Cuadro 8. Elementos claves de la producción más limpia a nivel meso 48 Cuadro 9. Elementos claves de la producción más limpia a nivel micro 51 Cuadro 10. Ejemplo de mini auditoria previa a la elaboración del eco-mapa 53 Cuadro 11. Requerimientos de los eco-mapas urbanos Cuadro 12. Balance de agua consolidado de las instalaciones de una industria manufacturera Cuadro 13. Estrategias para el uso eficiente del agua en sanitarios y usos domésticos Cuadro 14. Estrategias para el uso eficiente del agua en los procesos de enfriamiento y calentamiento Cuadro 15. Concentraciones máximas recomendadas Cuadro 16. Principales incentivos e objetivos para un uso eficiente de la energía Cuadro 17. Principales barreras en la promoción del uso eficiente de la energía Cuadro 18. Lista de chequeo para determinar opciones de producción más limpia desde el punto de vista energético Cuadro 19. Inventario de cargas por procesos 54 Cuadro 20. Inventario de los usos de energía 93 Cuadro 21. Ejemplo ahorros de iluminación 95 Cuadro 22. Flujo de caja de la compra de una nueva caldera 95 Cuadro 23. Análisis económico de un cambio de iluminación 96 16 47 48 65 73 76 77 82 82 87 92 4 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias Cuadro 24. Flujo de energía en el sistema de calderas Cuadro 25. Oportunidades de producción más limpia en el sistema de calderas Cuadro 26 Flujo de energía en el sistema de aire comprimido Cuadro 27 Oportunidades de producción más limpia en el sistema de aire comprimido Cuadro 28 Flujo de energía en bombas 97 Cuadro 29 Oportunidades de producción más limpia en bombas 99 97 98 98 99 Cuadro 30 Flujo de energía en el sistema de iluminación Cuadro 31 Oportunidades de producción más limpia en el sistema de iluminación Cuadro 32 Principales opciones para la sustitución o cambio de materiales e insumos Cuadro 33 Criterios ecológicos sobre el ciclo de vida 100 Cuadro 34 Ejemplos de opciones de producción más limpia en tres compañías Cuadro 35 Principales categorías de los residuos sólidos y alternativas de solución Cuadro 36 Inventario de residuos por áreas 107 Cuadro 37 Descripción del flujo de residuos 117 100 103 106 115 117 5 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias ÍNDICE DE FIGURAS Pág. Figura 1. Componentes de la tecnología 19 Figura 2. Ciclo de vida de una tecnología Figura 3. Proveedores de financiación en cada etapa del desarrollo de la tecnología verde Figura 4. Visión lineal de la producción industrial vs. La visión circular de la industrial Figura 5. Niveles y estrategias de producción más limpia Figura 6. Tendencias ambientales que influyen el sector productivo colombiano Figura 7. Principales etapas del desarrollo de la producción más limpia en Colombia Figura 8. Principales características de las políticas de producción más limpia en Colombia Figura 9. Modelo de aplicación de producción más limpia 20 Figura 10. Producción limpia a una escala macro: Sector industrial 45 Figura 11. Producción limpia a escala meso: Eco-eficiencia Figura 12. Relación entre la producción más limpia y prevención de la contaminación ambiental Figura 13. Producción más limpia a nivel micro: economía verde 48 Figura 14. Ejemplo del uso de símbolos 52 Figura 15. Ejemplo de eco-mapa urbano Figura 16. Ejemplo de eco-mapa para evaluar nuevas opciones de producción más limpia Figura 17. Requerimientos generales de una matriz MED 53 Figura 18. Ejemplo de aplicación de la matriz MED 57 Figura 19. Sistema de una torre de enfriamiento y balance de agua 75 Figura 20. Ejemplo de los procesos de re-uso o reutilización de agua 78 Figura 21. Objetivos que incentivan el ahorro y uso eficiente de la energía Figura 22. Formulación de objetivos y metas como estrategia clave para lograr la eficiencia energética Figura 23. Patrones de transmisión de la electricidad 82 23 30 33 34 35 36 37 51 51 54 56 83 85 6 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias Figura 24. Pérdidas de energía térmica en una caldera 85 Figura 25. Procesos de transferencia de energía térmica Figura 26. Alcance de la revisión energética en un sistema simplificado de consumo de energía Figura 27. Tabulación del consumo de energía vs. los costos Figura 28. Ejemplo análisis de regresión y línea base 86 Figura 29. Análisis del perfil de la demanda energética 91 Figura 30. Sistema de procesamiento y diagrama de flujo de energía Figura 31. Ciclo del análisis de minimización o uso eficiente de materiales e insumos Figura 32. Identificación de sustancias químicas y peligrosas 93 88 89 90 102 109 Figura 33 Ejemplo de hoja de seguridad Figura 34 Esquema simplificado para el almacenamiento de materiales peligrosos Figura 35 Alternativas para el manejo de residuos 111 Figura 36 Ejemplo de sistema de contenedores 117 Figura 37 Factores de éxito en la gestión de residuos sólidos 117 Figura 38 Cadena de generación de residuos 119 112 114 7 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias ASPECTOS DE PROPIEDAD INTELECTUAL Y VERSIONAMIENTO El contenido didáctico del curso académico Selección de Tecnologías Limpias fue diseñado por Clara Inés Pardo Martínez, quien es Ingeniera de Alimentos, Ambiental y Sanitaria, Magíster en Administración y dirección y gerencia ambiental, PhD en economía y postdoctorada en políticas energéticas. Se ha desempeñado como docente universitario, consultor privado y, al momento de la elaboración de este material, es investigador de la Universidad Real de Tecnología Sueca (KTH) en la división de energía y estudios del clima. Para citar este material por favor hacerlo de la siguiente manera: Pardo Martínez, C.I. (2012). Selección de Tecnologías Limpias. Módulo didáctico. Bogotá: Universidad Nacional Abierta y a Distancia – UNAD. 8 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias INTRODUCCIÓN GENERAL El rápido incremento de las actividades humanas desde la revolución industrial ha causado un aumento descontrolado en los consumos de recursos naturales y energía en un corto plazo. Los consumos en masa y una mayor producción influyen en la ecología y todos los procesos biológicos de la tierra y el incremento desbordado de recursos no renovables causan problemas ambientales relacionados con la contaminación del aire, el agua y el suelo (Kania y Spilka, 2006). Sin embargo, existen múltiples posibilidades para reducir los impactos ambientales en los procesos productivos y las actividades humanas que implican la optimización del desempeño ambiental a través de buenas prácticas de mantenimiento, sistemas de gestión ambiental, aplicación de tecnologías al final del tubo, reciclaje de residuos, sustitución de materiales peligrosos o altamente contaminantes, adaptación a nuevas tecnologías y aplicación de técnicas de producción más limpia, entre otros (Getzner, 2002). La aplicación de tecnologías y procesos de producción más limpia son factores claves para el crecimiento económico de las industrias y el desarrollo sustentable. El incremento de las preocupaciones de la sociedad en temas ambientales ha generado que el sector productivo establezca procedimientos y controles que garanticen a corto, mediano y largo plazo un ambiente libre de contaminación y que mantenga las condiciones necesarias para la prolongación de las especies pero en especial la supervivencia humana. En la actualidad la aplicación de procesos de producción limpia y la selección de tecnologías que generen menor contaminación se han convertido en uno de los principales factores de las estrategias de negocio de las compañías ya que genera mayor competitividad y los clientes se ven atraídos por productos amigables con el medio ambiente. Sin embargo, para muchas compañías la adopción de este tipo de estrategias se percibe riesgosa debido a la falta de información, divulgación de las tecnologías, altos costos de transacción, entre otras. Por eso es importante, aplicar procesos adecuados de toma de decisiones que incluyan tecnologías, productos, maquinaria, requerimientos de capital, recursos humanos y parámetros ambientales entre otros (Babilas et al., 2006). Teniendo en cuenta los elementos expuestos, este curso académico tiene como objetivo que los estudiantes de los programas ambientales de la UNAD (Tecnología en Saneamiento Ambiental e Ingeniería Ambiental), adquieran los conocimientos y competencias necesarias para la selección y evaluación de tecnologías limpias y la aplicación de procesos de producción más limpia en un sistema productivo teniendo en cuenta los requerimientos organizacionales y la necesidades de producción en cuanto al control y prevención de la contaminación como elementos claves para la transición hacia economías más amigables con el medio ambiente. Además, los estudiantes estarán en 9 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias capacidad de reconocer las mejores tecnologías y procesos disponibles, realizar estudios de viabilidad económica y ambiental y diseñar programas para el uso racional de los recursos o la optimización de procesos desde una perspectiva ambiental. Este curso pretende que el estudiante adquiera los conocimientos necesarios para aplicar estrategias de producción más limpia y pueda determinar cuál es la tecnología más conveniente de aplicar con respecto a la reducción, control o prevención de la contaminación. Este módulo se estructura en 2 unidades, equivalente a 6 capítulos y 30 lecciones, y a través de su contenido se fomentan competencias relacionadas con la comprensión de la enorme importancia de la aplicación de procesos y tecnologías de producción más limpia como elemento clave de la eco-eficiencia y la mejora de los procesos productivos desde una perspectiva ambiental que sea viable a nivel económico, técnico y social. En la Unidad 1, el estudiante encontrará una serie de conceptos y principios de tecnologías limpias que le permitirá entender el concepto de estas tecnologías que son básicos en la aplicación de acciones amigables para el medio ambiente. También encontrará una descripción de las definiciones y aplicaciones de producción más limpia y como estas se han desarrollado en Colombia y como se puede aplicar esta estrategia en la organización para obtener resultados exitosos desde la perspectiva ambiental, social y económica. Por último, se presentan las escalas de aplicación de las tecnologías limpias y algunas herramientas soporte que permiten determinar cuál es la mejor opción para aplicar dentro de la organización una opción de producción más limpia teniendo en cuenta las prioridades y requerimientos actuales de desempeño ambiental. En la Unidad 2, se presentan opciones para la aplicación de los requerimientos de producción más limpia para el uso eficiente del agua, la energía y las materias primas e insumos mostrando diferentes alternativas y ejemplos de aplicación que permite un uso adecuado de los recursos en la medida que se generan ahorros, se minimizan los residuos y se optimizan los procesos. Además, se muestran diversas herramientas para evaluar el uso de recursos en las organizaciones y determinar cuáles son las alternativas costo efectivas de acuerdo a las características propias de la compañía. Bienvenidos! 10 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias UNIDAD 1 Nombre de la Unidad CAPÍTULO 1 CONCEPTOS Y PRINCIPIOS DE TECNOLOGIAS Y PRODUCCIÓN MÁS LIMPIA CONCEPTOS Y PRINCIPIOS DE TECNOLOGÍAS LIMPIAS Lección 1 Desarrollo del concepto de tecnologías limpias y el desarrollo sustentable Lección 2 Definición y Conceptos de Tecnologías limpias Lección 3 Características de las tecnologías limpias Lección 4 Requerimientos de las partes interesadas para la aplicación de tecnologías limpias Lección 5 El concepto de mejor tecnología disponible CAPÍTULO 2 CONCEPTOS Y PRINCIPIOS DE PRODUCCIÓN MAS LIMPIA Lección 6 ¿Qué es la producción más limpia? Lección 7 Conceptos fundamentales de la producción más limpia Lección 8 Producción más limpia en Colombia Lección 9 Lección 10 CAPÍTULO 3 Modelo de aplicación de producción más limpia (Diagnóstico, política y estrategia) Modelo de aplicación de producción más limpia (Implementación, monitoreo y resultados económicos, sociales y ambientales) ESCALAS DE APLICACIÓN DE PRODUCCIÓN MÁS LIMPIA Y HERRAMIENTAS SOPORTE Lección 11 Producción más limpia a escala macro: Ecología industrial Lección 12 Producción más limpia a escala meso: Eco-eficiencia Lección 13 Producción más limpia a escala micro: Química verde Lección 14 Eco-mapas Lección 15 Matriz MED 11 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias UNIDAD 1. CONCEPTOS Y PRINCIPIOS DE TECNOLOGIAS Y PRODUCCIÓN MÁS LIMPIA CAPÍTULO 1. CONCEPTOS Y PRINCIPIOS DE TECNOLOGÍAS LIMPIAS Las tecnologías limpias surgen como una necesidad del control de la contaminación ambiental y poco a poco se han posicionado como una estrategia clave dentro del negocio. Estas tecnologías se han logrado consolidar dentro del concepto del desarrollo sustentable donde se integra la integridad ecológica, la eficiencia económica y la equidad social. En este capítulo, se busca que el estudiante pueda entender, analizar y evaluar las tecnologías desde el concepto de prevención y control de la contaminación como elementos claves de la eco-eficiencia. En la lección 1 se muestra el desarrollo del concepto de tecnologías limpias a partir de las políticas ambientales; en la lección 2 se presentan los conceptos y definiciones fundamentales en el marco de las tecnologías limpias; la lección 3 ilustra las características claves de una tecnología limpia; la lección 4 muestra el papel de algunas partes interesadas en la aplicación de las tecnologías limpias y los requerimientos de capital y finalmente la lección 5 muestra el concepto de mejor tecnología disponible. Lección 1. Desarrollo del concepto de tecnologías limpias y el desarrollo sustentable La ecósfera es un sistema cerrado con recursos limitados de energía y materias primas y una inadecuada habilidad para acumular o asimilar contaminantes. Por consiguiente, una explotación incontrolada de agua, aire y recursos podrían liderar una degradación irreversible que se pueden manifestar como problemas globales (cambio climático, lluvia acida, etc.). Las sustancias tóxicas tales como químicos orgánicos (compuestos orgánicos volátiles, policlorobifenilos, etc.), metales pesados, radioactivos y contaminantes biológicos en el agua requieren políticas sistemáticas y de largo plazo que restrinjan este tipo de contaminación procedente de los procesos de producción y generar alternativas seguras. Los problemas globales que trascienden fronteras implican cambios rápidos de soluciones locales a soluciones globales de los problemas ambientales. Los factores sociales tales como la salud, calidad y estándares de vida, trabajo, etc. deben también tenerse en cuenta en las soluciones ambientales dentro de los proyectos o procesos productivos, siendo esta una de las razones porque los hacedores de políticas y partes interesadas han aceptado recientemente que los puntos de vista globales deben partir de políticas ambientales a nivel local para convertirse en políticas globales. Las principales razones que con llevan a que el medio ambiente sea una propuesta permanente son las siguientes: i. Supervivencia: La existencia de la humanidad no puede apartarse de su ambiente, pues es producto de él; la tarea de defender el ambiente se puede realizar sólo si la asumimos, como la tarea de luchar por la vida; ii. Éticas: ¿Qué derecho tiene el hombre de definir el futuro del planeta, de borrar de la faz de la tierra otras especies y de destruir ecosistemas 12 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias que han tardado millones de años en conformarse?; iii. Científicas: La destrucción del ambiente elimina definitivamente las posibilidades de entender la evolución y el comportamiento de los ecosistemas, de las especies que lo han habitado y de entendernos a nosotros mismos y a nuestra cultura; iv. Utilitarias: En un futuro no se podrá disponer de elementos que pueden ser útiles para la sociedad, ya que actualmente no se dispone del conocimiento o de la tecnología para ser utilizados. Es necesario proteger el ambiente para proteger las inversiones que buscan fomentar el desarrollo; v. Estéticas: el valor paisajístico que tiene el medio natural. Las zonas urbanas deben tener conciencia del impacto estético, logrando ciudades acogedoras y no sólo conglomerados de edificaciones para producir y vivir; y vi. Legales: La normatividad vigente, hace que todos los sectores estén interesados en mejorar, prevenir y mitigar los impactos ambientales que puedan producir las diferentes actividades que realiza el hombre para su bienestar. Algunos ejemplos de las políticas que han generado impacto a nivel global se muestran en el cuadro 1, donde se evidencian las diferentes iniciativas ambientales que han sido claves en el desarrollo de las tecnologías limpias. Las tecnologías de producción más limpia se pueden encaminar en dos perspectivas tecnologías de final de tubo y estrategias proactivas. Las tecnologías de final de tubo son tecnologías que se adicionan para el control de la contaminación al final de los procesos productivos. Muchos autores consideran que estas tecnologías tienen un rol conservativo donde no se reduce la contaminación como tal y que las últimas innovaciones en este tipo de tecnologías no son satisfactorias en la protección ambiental. Este tipo de tecnologías son consideradas como un patrón deficiente que no pretende ni la conservación ni minimización de la contaminación ya que sus aplicaciones se realizan de forma separada de los procesos productivos en el caso de las tecnologías limpias se busca que estas se integren en todos los procesos de producción con una visión ambiental. Sin embargo, este tipo de tecnologías todavía juega un rol fundamental en la industria y a nivel municipal es fundamental en el caso del tratamiento de aguas residuales (Fukasaku, 2000, Van Weenen, 1995). El enfoque preventivo significa evitar la contaminación y reducir los impactos ambientales. Esta aproximación se logra a través de la eco-eficiencia y la sustentabilidad en la producción donde el medio ambiente y el sistema económico están en equilibrio. Por ejemplo, la minimización de residuos es un enfoque preventivo. Así, la reducción de las aguas tratadas como la minimización de la contaminación por vertimientos implica reducir las plantas de agua de tratamiento, reducir el consumo de sustancias químicas y menor producción de lodos a tratar lo cual se logra con programas de uso racional del agua. El principal objetivo de este enfoque o estrategia es el desarrollo de tecnologías limpias que se definen como medidas técnicas aplicadas por las industrias para reducir o eliminar definitivamente la fuente de producción de la contaminación o residuo y ayudar a reducir 13 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias el consumo de materias primas, recursos naturales y energía. Esta estrategia es innovativa frente a los controles de final de tubo (Álvarez et al., 2004, OECD, 1989). Cuadro 1. Desarrollo histórico de las iniciativas políticas que soportan la aplicación de tecnologías limpias Año Alcance Características El congreso de los USA emite tres actos importantes: Acta del aire limpio, Acta del agua 1970 USA limpia y Acta de conservación y recuperación de recursos convirtiéndose en las regulaciones 1976 primarias para manejo del medio ambiente. Aprobación de convenciones relacionadas con la contaminación global, por ejemplo actos Internacional relacionados con aguas marinas: Londres 1972, Helsinki y Paris 1974, Barcelona 1976 y 1982 1972 (aguas ley del océano convenio internacional para la preservación de recursos firmado por 160 1982 marítimas) países y Declaración Ministerial de Londres 1987 para protección del Mar del Norte firmada por 8 países. Convención ECE transnacional para el control de la contaminación del aire (1979, 1983) firmada por 34 países y ratificada por 24 países. Convención de la UNEP para la protección de la capa de ozono (1985) firmada en Viena. El protocolo de Helsinki (1987) firmado por 20 países con el objetivo de reducir las emisiones nacionales anuales de sulfuro en al menos Internacional 1979 30% para el año 1993. El protocolo de Montreal (1987) adherido a esta convención donde 46 (recurso 2000 países se comprometieron a reducir su producción de cinco clorofluorocarbonos y tres aire) alones para el año 2000 y fue ratificado en Londres (1990) por 100 países. El protocolo de las emisiones de los óxidos de nitrógeno que fue firmado en 1988 en Sofía y ratificado por 16 países que acordaron tomar medidas en contra del incremento de las emisiones de óxidos de nitrógeno y no incrementarlas a niveles de 1987 después del año 1994. Internacional Convenio de Basilea firmado por 34 países para controlar el transporte de los residuos 1989 (residuos peligrosos. Se convino en principio la prohibición y establecimiento de procedimientos para peligrosos) el transporte de residuos peligrosos. Se han firmado documentos y guías tales como el protocolo de Kioto, el tratado de Maastricht y Ámsterdam, los acuerdos de Río y Oslo que crearon la fundación de la política ambiental global. El programa europeo de cambio climático establecido en el año 2000 con 2000 en Internacional el objetivo de identificar las medidas costo-efectivas y disponibles a nivel ambiental para adelante lograr el compromiso firmado en el protocolo de Kioto de reducir las emisiones de gases efecto invernadero en un 8% teniendo como año base 1990 entre el año 2008-2012 lo cual corresponde a una reducción de 336 Mt CO2 en 2010 con respecto a 1990. La cumbre de Río como conferencia de medio ambiente y desarrollo se convirtió en una 1992 Internacional integración e interacción real entre naciones y compañías en torno al desarrollo sustentable a nivel local y regional se propuso la Agenda 21. Rio +20 se propone una serie de objetivos en torno al desarrollo sustentable y cumplimiento 2012 Internacional de los objetivos del milenio propuestos por las naciones unidas. Fuente: Koltuniewicz and Drioli, 2008 Las tecnologías limpias siguen los principios del desarrollo sustentable que se basan en los supuestos reales de las leyes de la física (ley de conservación) y la biología; los ciclos biogeoquímicos, las interdependencias ecológicas de las especies y la influencia antropogénica de la ecosfera. Los principales postulados de la sustentabilidad son los siguientes: 1. Eliminar la contribución al incremento sistemático en las concentraciones de las sustancias que provienen de la tierra sustituyendo los materiales escasos por otros más abundantes y utilizando los materiales de forma más eficiente y sistemática reduciendo la dependencia en combustibles fósiles. 14 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias 2. Eliminar la contribución al incremento sistemático en la concentración de sustancias producidas por la sociedad sustituyendo las sustancias persistentes o artificiales que rompen las cadenas ecológicas y buscar más eficiencia en el uso de las sustancias que no se puedan sustituir. 3. Eliminar la contribución sistemática a la degradación física de la naturaleza a través de formas de modificación más amigables con el medio ambiente siendo más productivos y eficientes en el uso de la tierra y los recursos y tomando precauciones en las modificaciones de la naturaleza. 4. Contribuir a la satisfacción de las necesidades humanas tomando medidas de sustitución o desmaterialización que implican el uso de todos los recursos de forma eficiente, equitativa y responsable de tal forma que impacten en toda la población y que no se ponga en riesgo el futuro de las siguientes generaciones. Para un análisis de las políticas que soportan las tecnologías limpias en Latinoamérica leer el artículo “Políticas ambientales y desarrollo sustentable” [http://www.eclac.cl/publicaciones/xml/6/4496/duran.htm] 15 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias Lección 2. Definición y Conceptos de Tecnologías limpias La innovación tecnológica es uno de los elementos claves para impedir los problemas sociales y de contaminación ambiental causados por el crecimiento acelerado en el uso de recursos, incrementos en la contaminación del aire, el agua y la tierra y los efectos irreversibles por el cambio climático. La interacción de varios factores complejos serán determinantes del papel potencial y el impacto de nuevas tecnologías en la solución de los problemas ambientales. Esto implica inversiones tanto públicas como privadas a lo largo de la cadena de innovación que parte desde el desarrollo de la tecnología hasta la comercialización y eventual escalamiento industrial. Las tecnologías limpias son tecnologías que incluyen productos, servicios y procesos que reducen o eliminan el impacto ambiental de la tecnología disponible actualmente a través del incremento en la eficiencia en el uso de recursos, mejoras en el desempeño y reducción de residuos. Es importante tener en cuenta, que a pesar de ser compatibles los conceptos de tecnologías limpias y tecnologías ambientales son diferentes. Históricamente, las tecnologías ambientales se refieren a medidas de protección al final del tubo para el control de la contaminación, gestión de residuos y tecnologías de remediación de suelos. El mercado de estas tecnologías fue primariamente direccionado con el objetivo de cumplir los requerimientos legales en preferencia de factores económicos. En cambio, las tecnologías limpias se han direccionado al uso eficiente de recursos y materiales avanzados y tecnologías energéticas que son promocionadas por incentivos de mercado y condiciones macro-económicas. Sin embargo, los factores regulatorios son todavía significativos en algunas áreas particularmente en la legislación de residuos e incentivos para energías renovables. La clasificación de las tecnologías limpias tiene en cuenta una amplia gama y diversidad de tecnologías y aplicaciones. Por ejemplo los subsectores que más se han involucrado en la aplicación de este tipo de tecnologías en el mundo están representados por la agricultura, la industria de alimentos, usos de energía, disponibilidad de tecnologías, materiales y nanotecnología, transporte y logística, y principalmente compañías encargadas de dar soluciones ambientales en cuanto a calidad del aire, recuperación y reciclaje de materiales, innovación y tecnología ambiental, purificación de agua, entre otras. En la siguiente tabla se describen los tipos de negocios que se pueden desarrollar en la aplicación de las tecnologías limpias identificando el tipo, las características y algunos ejemplos. En muchas organizaciones este tipo de negocios se ha combinado de diversas formas e implica un alto potencial innovador, determinar cuáles son las tecnologías que se deben remplazar y cuál es el nivel actual de aplicación de la tecnología. Una de las grandes limitantes para muchas organizaciones para comenzar aplicar tecnologías limpias son las financieras ya que en muchos casos estos proyectos se perciben de alto riesgo. 16 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias Cuadro 2. Tipos y características de las tecnologías limpias Tipo Tecnologías limpias para pequeñas y medianas industrias Arranque de la tecnología limpia Tecnología limpia pura Productos y servicios ambientales tradicionales Subsidiarias Características claves En pequeñas y mediana industrias se requiere el desarrollo de tecnologías limpias o proveer otros servicios auxiliares. Este sector ofrece un gran potencial y son vitales en la cadena de valor de las tecnologías limpias. Son nuevas compañías que comercializan tecnologías verdes como producto e ingresan a los mercados con grandes oportunidades de crecimiento. Usualmente las tecnologías limpias se desarrollan de forma independiente. La mayor parte de los ingresos del negocio son provenientes por la comercialización de estas tecnologías. Empresas que proveen servicios de acueducto y gestión de residuos sólidos que incluyen grandes compañías públicas y privadas y un gran de pequeñas compañías gestoras de residuos sólidos, consultoras ambientales, tratamiento de suelos por remediación. Unidades de negocio dentro de grandes compañías donde se involucran las tecnologías limpias, las cuales son partes pequeñas del negocio global. Ejemplos -Aplicaciones de energía solar. -Nicho de productos verdes -Energías alternativas -Energía solar -Energía eólica y energía solar. -Gestión de residuos desde la fuente -Tecnologías para control de la contaminación -Industria automotriz y de electrodomésticos Fuente: Chapple et al., 2010 Las tecnologías limpias también se pueden clasificar de acuerdo a su aplicación: i. Optimización de procesos para prevenir la contaminación por equipos adicionales o recursos; ii. Modificación de procesos se mantienen los procesos principales y por la adición o reducción de etapas se puede mejorar la eficiencia en el uso de recursos y iii. Cambio de procesos es la alternativa más riesgosa en términos de inversión porque requiere cambios en procesos o tecnologías (ADEME, 2000). Otra clasificación de las tecnologías limpias puede ser dada por el control de la contaminación que realizan de la siguiente forma: i. Sustitución y ahorro de los insumos o materias primas; ii. Prevención de la contaminación o tecnologías de control ambiental con el fin de integrar en la producción nuevas tecnologías o equipos para tratar o controlar los efectos e impactos ambientales; iii. Recuperación, reciclaje interno de residuos o regeneración de materias primas con el fin de reducir las fuentes de emisión de contaminantes y iv. Tecnologías radicales de producción más limpia cambios de procesos y tecnologías que implican innovaciones radicales (Belis-Bergouigan, 2004). Las tecnologías limpias como tal no son un tema nuevo muchas de estas tecnologías se han venido estudiando por años. Sin embargo, en los últimos años las tecnologías limpias se han desarrollado rápidamente debido a una serie de impulsores que han generado un aumento en sus aplicaciones, modos de uso y ventajas competitivas. Los principales impulsores de las tecnologías limpias son los siguientes: Crecimiento de la demanda de energía y materias primas. Lo cual ha sido liderado por China e India. Se estima que para el año 2030 la demanda de energía se incrementara 17 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias en un 50%. Incrementos similares se esperan en metales, alimentos y otras materias primas al igual que el incremento de sus precios originando un crecimiento en el mercado del uso eficiente de los recursos, energías y tecnologías limpias. Volatilidad en el suministro y precio de las materias primas. Las condiciones inseguras en el suministro de las materias primas genera volatilidad en los precios, incentivando un uso eficiente de la energía lo cual se vuelve fundamental tanto para los usuarios industriales como para los hogares. Avances en la tecnología. Especialmente en tecnologías de la información, bioquímica, materiales de última generación y nanotecnología están siendo transferidos a aplicaciones en las tecnologías limpias generando mejoras en los costos, desempeño, fiabilidad y posibilidades competitivas de negocio dentro de las incubadoras de tecnologías. Presiones regulatorias e incentivos de mercado. A nivel global cada día se incrementan en mayor medida el número y los requerimientos legales en materia ambiental que cubren diferentes aspectos como son los niveles de contaminación permisibles, el cambio climático y restricciones en el uso de materiales. Este es el fundamento para la estructuración de mercados enfocados en tecnologías limpias. Preocupaciones sociales. Las preocupaciones sociales relacionados con el medio ambiente cada día aumentan más generando respuestas de los gobiernos y el sector privado que se traducen en nuevas legislaciones o acuerdos voluntarios entre las partes. Efectos de las emisiones de CO2. El control de las emisiones de CO2 genera inversiones en tecnologías bajo carbono siempre y cuando se establezcan límites de emisión y los precios en mercado de carbono se estabilicen. En el siguiente video encontraron directrices generales de las tecnologías limpias [http://www.youtube.com/watch?v=3ANRvLIp1n4] 18 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias Lección 3. Características de las tecnologías limpias En general, los principales atributos de una tecnología limpia son los siguientes: conservación de materias primas, optimización de procesos de producción, uso racional de las materias primas, uso racional de la energía y el agua, reciclaje o reutilización de residuos sólidos, prevención de accidentes, gestión del riesgo para evitar mayor contaminación y restauración de áreas. Cuando se pretende aplicar nuevas tecnologías por parte de las organizaciones es importante que se analicen y caractericen todas las tecnologías que son utilizadas y se identifiquen sus componentes tecnológicos que se ilustran en la Figura 1. Este análisis es importante porque es la base para seleccionar la tecnología de producción más conveniente que garantice mejoras en productividad, calidad en los procesos ejecutados y permita la manufactura de productos verdes. Figura 1. Componentes de la tecnología Know-how Métodos de los procesos de producción Tecnología Investigación Medidas Fundamentos científicos Aplicaciones Máquinas Productos Gestión Estructura Sistemas Fuente: Lowe, 1995 El inicio o despliegue de nuevas tecnologías es un proceso muy costoso. Sin embargo, en un largo período de tiempo es uno de los factores principales que influyen en la calidad de los productos. Una mejor calidad de los productos causa no solo el crecimiento de la competitividad sino también de la productividad de los procesos como resultado de la aplicación de tecnologías de punta que influyen en períodos más cortos en el ciclo de producción e incrementa el número de productos. 19 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias La figura 2 describe las fases principales del ciclo de vida de una tecnología donde se muestra la curva de tecnología de acuerdo a la tasa de mejora tecnológica. El coeficiente de innovación es un determinante básico de cada fase y depende de la modernidad tecnológica y puede ser mejorado por la transferencia de nuevos tipos de tecnologías que se han desarrollado en los últimos años (ver cuadro 3). Figura 2. Ciclo de vida de una tecnología Fase de consolidación Fase de madurez Coeficiente de innovación Fase de innovación Tiempo Fuente: Lowe, 1995 Cuadro 3. Ejemplos seleccionados de nuevos tipos de tecnología Tipo de tecnología Materiales modernos Tecnología numérica de imagen Inteligencia artificial Biotecnología Sistemas flexibles de manufactura Componentes Biomateriales, polímeros modernos, composición de materiales Procesamiento de imágenes, sistemas de alta resolución Maquinas inteligentes, algoritmos genéticos Bio-electrónica, Ingeniería genética Manufactura y diseño integrado a sistema computacionales Fuente: Baldwin et al., 2005 La aplicación de las tecnologías limpias requiere de los siguientes elementos: i. Capacidad tecnológica (habilidad para adaptarse a las tecnologías limpias), ii. Capacidad de entrenamiento (habilidad para transmitir el conocimiento y la aplicación de las tecnologías limpias al personal de la organización), iii. Capacidad institucional (capacidad de establecer redes entre las diversas partes interesadas) y iv. Capacidad gubernamental (capacidad de implementar políticas que incentiven la aplicación de tecnologías limpias). La introducción de tecnologías limpias en las empresas implica una serie de etapas que se muestran a continuación teniendo en cuenta el proceso de materiales: 20 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias 1. Mejoras en métodos limpios implica mejorar los métodos de medición e investigar nuevos métodos de producción más limpia. 2. Reducción de la generación de residuos que involucra cambios en máquinas, procesos de producción y tecnología; introducir sistemas de direccionamiento en el manejo de residuos, modificación de materiales y reducción del consumo de agua, energía y materias primas. 3. Diseño de productos pro-ecológicos planear y ejecutar el análisis de ciclo de vida de los productos y diseñar productos teniendo en cuenta criterios de reciclaje. 4. Formación de nuevas formas de infraestructura modificación en el consumo de energía utilizando sistemas eficientes y modificación en los rangos de trasporte y comunicación. 5. Integración de ciencias técnicas que impliquen nuevas disciplinas que mejoren las tecnologías desde el punto de vista ambiental. En el siguiente video encuentra una aplicación de innovación tecnológica para recuperar los envases de tetrapack: [http://www.youtube.com/watch?v=wbiM8WWl5Gc] 21 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias Lección 4. Requerimientos de las partes interesadas para la aplicación de tecnologías limpias En la aplicación de las tecnologías limpias se requiere que las partes interesadas perciban esta opción fundamental de para la generación de crecimiento económico y mejoras en el desempeño ambiental a corto, mediano y largo plazo. Algunos de los requerimientos para las principales partes interesadas son los siguientes: Gobierno El gobierno juega un rol crítico en la expansión de las tecnologías limpias donde la función más importante es mantener un enfoque adecuado de política que sea consistente con las necesidades del sector privado en cuanto al desarrollo y las inversiones en nuevas tecnologías donde se debe tener en cuenta: - Se deben formular objetivos a mediano y largo plazo con respecto a los resultados de sustentabilidad que proporcione garantías a los desarrolladores tecnológicos y entidades financieras a través de una plataforma estable para la innovación. - Establecer mecanismos para la formulación de objetivos que incrementen la comercialización, determinar posibilidades de financiación en las primeras etapas y determinar modelos de fondos escalables. - Fomentar oportunidades que propicien espacios para la investigación y desarrollo y programas de competitividad e innovación. - Promover que en las compras e inversiones públicas se tengan en cuentas productos innovadores y tecnologías verdes con el fin de generar demandas adicionales. - Determinar las principales barreras para inversión en tecnologías verdes que incluyan evaluación y certificación de procedimientos y se perfeccionen los incentivos fiscales. Firmas desarrolladoras de tecnologías limpias Tanto las pioneras como las ya consolidadas juegan un papel fundamental en la mejora de la percepción de inversión de tal forma que se genere en los inversores la confianza y el apoyo requerido en la toma de decisiones para la aplicación de tecnologías limpias. Se deben tener en cuenta los siguientes elementos: - Identificar y explorar rutas verificables de mercado a través de un equipo de gestión experimentado y un modelo de negocios viable. - Explorar posibilidades de alianzas estratégicas con la industria para realizar actividades de investigación y desarrollo, manufactura y distribución acelerada en la penetración de mercados. - Establecer posibilidades de fondos para mejorar relaciones con los inversores a través de mejoras en los estados financieros. 22 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias Instituciones financieras El éxito del desarrollo y la aplicación de tecnologías limpias requieren que diversas instituciones financieras se involucren en el negocio como firmas de capital de riesgo y bancos respaldados por inversionistas y comisionistas de bolsa. Estas entidades deberían tener en cuenta lo siguiente: - Las firmas de capital de riesgo deberían soportar a largo plazo el crecimiento de las tecnologías limpias fomentando las tecnologías y mercados requeridos que fomenten el valor agregado de los portafolios. - Las instituciones financieras deben incrementar sus coberturas a pequeña y mediana empresa suministrando capital y productos de gestión de riesgo. - Las instituciones financieras deben incrementar sus portafolios hacia inversiones en tecnologías limpias de tal forma que incluya deuda y fondos de infraestructura. - Los analistas deben fortalecer sus competencias en el análisis de tecnologías limpias para contar con información más robusta para la toma de decisiones. - Los inversionistas institucionales pueden generar un papel más fuerte como proveedores prudentes y proactivos de capital en toda la cadena de valor de las tecnologías limpias. En cada una de las etapas del desarrollo de las tecnologías limpias se tienen unos requerimientos de capital que deben ser establecidos por cada una de las partes interesadas. En las etapas de incubación cuando la tecnología se comienza a probar se debe contar con fondos o concesiones especiales, luego en las etapas tempranas donde se prueban los mercados el rol de las instituciones financieras es fundamental y finalmente en la expansión, los bancos e instituciones financieras juegan un rol fundamental (Ver figura 3) Figura 3. Proveedores de financiación en cada etapa del desarrollo de la tecnología verde Fuente: Chapple et al. (2010) 23 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias En muchos casos la aplicación de las tecnologías limpias no sólo cuenta con barreras financieras para la inversión sino con otros elementos que podrían limitar las estrategias para la inversión en este tipo de tecnologías (ver cuadro 4). Cuadro 4. Barreras no financieras para la aplicación de tecnologías limpias Tipo Gestión de calidad Mercados y modelos de negocio Tendencias del mercado Tecnología y políticas públicas de riesgo Foco no comercial Explicación Muchas tecnologías limpias en etapas preliminares requieren de una alta experticia científica y poca experiencia gerencial. Los equipos de gestión de tecnologías limpias requieren de habilidades comerciales para llevar productos al mercado. Los modelos de negocio con frecuencia no se desarrollan y no muestran un mercado potencial verificable, especialmente en aplicaciones que no son direccionadas por regulaciones vigentes. Muchas tecnologías limpias en sus estadios preliminares no muestran posibilidades de mercado a corto plazo dentro de un capital de riesgo para un período determinado. Las tecnologías podrían todavía de requerir de mucho tiempo para ingresar al mercado y percibir ingresos por ella. La aversión al riesgo por la tecnología puede variar pero muchos fondos de capitales de riesgo podrían preferir pruebas preliminares de la tecnología que se está desarrollando. Muchas firmas de tecnologías limpias tienden a enfatizar en las ventajas ambientales en cambio de concentrarse en trabajar estrategias comerciales y de mercadeo y sus potenciales retornos de inversión. Los inversionistas buscan determinar los retornos de inversión sin determinar los argumentos ambientales estos se consideran intrínsecos a la tecnología. Soluciones potenciales Apoyo a la incubación Mentores Atracción de empresarios Apoyos creíbles Apoyo a la incubación Buscar aplicaciones innovadoras de mercado Apoyo a la incubación Subsidios a largo plazo para soportar periodos muertos antes de la comercialización. Incubación Esquemas de aceleración tecnológica Incubación Preparación de la inversión Fuente: Chapple et al. (2010) En la siguiente lectura encuentran un análisis de los desafíos que enfrenta América Latina para la aplicación de tecnologías limpias: [http://www.climatetech.net/pdf/RHLAESP.PDF] 24 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias Lección 5. El concepto de mejor tecnología disponible El principio número 9 del pacto mundial favorece el desarrollo y la difusión de la tecnología respetuosa con el medio ambiente como un reto a largo plazo. Las tecnologías consideradas como respetuosas con el medioambiente son aquellas descritas en el Capítulo 34 de la Agenda 21 como “medioambientalmente saludables”. La Agenda 21 menciona las tecnologías medioambientalmente saludables como aquellas que: “protegen el medio ambiente, contaminan menos, utilizan los recursos de una forma sostenible, reciclan más sus vertimientos y productos y manejan los residuos de una manera más aceptable que las tecnologías a las cuales sustituyen. No se trata de tecnologías meramente individuales sino de sistemas integrales que incluyen know-how, procedimientos, productos y servicios y equipos así como procesos que mejoran la organización y la gestión medioambiental.” Estos conceptos incentivan de forma explícita una perspectiva preventiva progresiva, como la prevención de la contaminación y las tecnologías de producción más limpia. Este principio se orienta, por lo tanto, hacia una tecnología más limpia cuya función sea facilitar un beneficio o servicio humano, en lugar de centrarse sólo en los productos per se. Dentro de estos conceptos surge también el término mejor tecnología disponible significa que los operadores de plantas industriales deberían utilizar las mejores opciones para proteger el medio ambiente y que sean económicamente justificadas. Además, implica la etapa más efectiva y avanzada para el desarrollo de actividades y métodos de operación que se traduce en prácticas de sustentabilidad que limitan los valores permisibles de emisión o contaminantes a cualquier medio ambiental y ofrece condiciones diseñadas para prevenir o reducir emisiones y el impacto ambiental como un todo. Esta definición surge en Europa como una directiva denominada control y prevención integrada de la contaminación donde se establece la importancia del uso de las tecnologías para la mejora del desempeño ambiental. La aplicación de la mejor tecnología disponible o tecnologías respetuosas con el medio ambiente tienen como objetivo reducir el uso de recursos finitos así como utilizar los recursos existentes de forma más eficiente. Por ejemplo, mejoras en baterías y pilas ha generado una reducción en el uso de metales pesados tóxicos y beneficios al consumidor. En el caso de los residuos sólidos su tratamiento y eliminación es un proceso costoso a nivel ambiental y social. Con el uso de estas tecnologías se generan menos residuos disminuyendo los costos operativos por este rubro. Además, al evitar el impacto ambiental a través de la prevención de la contaminación y el diseño de productos ecológicos incrementa la eficiencia así como la competitividad global de la organización y 25 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias puede producir nuevas oportunidades de negocio. Otro punto importante en la reducción en las ineficiencias operativas que producen un nivel inferior de emisiones contaminantes beneficiando en primer lugar a los trabajadores que están expuestos a un menor riesgo de materiales peligrosos y también se traduce en una reducción del riesgo de accidentes o de desastres tecnológicos (European Commission, 2004). En el concepto de la mejor tecnología disponible cada una de las palabras implica una serie de características como se muestra a continuación: Mejor El significado de mejor en tecnología implica lo siguiente: Empleo de tecnologías pobres residuos. Fomento de la recuperación y de la reutilización de las sustancias generadas y usadas en los distintos procesos. Procedimientos, dispositivos y métodos de operación comparables, que han sido probados con éxito en los últimos tiempos. Avances en la tecnología y en los conocimientos técnicos. Tipos y cantidad de las distintas emisiones. Plazos para la implementación de la tecnología. Consumo de materias primas (incluyendo agua) y de energía en los distintos procesos y su tipo. Necesidad de evitar el efecto global de las emisiones sobre el medio ambiente, o reducirlas al máximo. Disponible Implica los siguientes elementos: Se puede emplear una técnica que esté disponible en alguna parte del mundo. Existen múltiples fuentes. Con proveedores monopolista, es disponible la tecnología cuando el operador tiene acceso a ella. Tecnología Incluye todas las tecnologías utilizadas en las cuales se diseña. Construye, mantiene, opera y se da de baja la tecnología aplicada. Además, el concepto de mejor tecnología disponible implica reglas de la técnica aceptadas por todos lo cual implica que las tecnologías cumplen con reglas probadas en la práctica profesional y científica, que demuestran su idoneidad, y que según la opinión mayoritaria de los expertos, satisface los requisitos técnicos de seguridad. Además, el estado de la técnica es importante porque determina la etapa de desarrollo de los procesos, instalaciones y formas de operación más avanzados, que aseguran la 26 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias adecuación práctica de una medida de protección contra riesgos, o eventualmente de prevención de riesgos. En cuanto a seguridad implica que en caso de accidentes al realizar la valoración de peligros se debe tener en cuenta la probabilidad y la magnitud de los riegos a contrarrestar. Finalmente, el estado de la ciencia y la técnica tiene en cuenta los conocimientos científicos más modernos aun cuando todavía no han encontrado aplicación práctica. La aplicación de estos principios en una organización se puede generar a partir de estos cuatro elementos: 1. Cambios en el proceso o en las técnicas de fabricación. Desde modificaciones sencillas hasta cambios más avanzados que requieren esfuerzos de investigación y desarrollo. 2. Sustitución de materias primas por otras. A fin de utilizar materias primas menos tóxicas o provenientes de recursos no renovables o escasos. 3. Variaciones en los productos. Por ejemplo el cambio de pinturas fabricadas con disolvente por pinturas a base de agua. 4. Reutilización de materiales en la propia planta de fabricación. Separación, tratamiento y recubrimiento de materiales útiles a partir de residuos, las así llamadas “sinergias de productos derivados”. A nivel estratégico se deben tener en cuenta los siguientes elementos: Establecer una política organizacional sobre el uso de tecnologías limpias. Difundir la información disponible entre las partes interesadas para ilustrar el desempeño ambiental y los beneficios que se obtienen utilizando tecnologías limpias. Reorientar la investigación y el desarrollo hacia un ‘diseño por la sostenibilidad’ Utilizar la evaluación del ciclo de vida en el desarrollo de nuevas tecnologías y productos, de forma que tenga en cuenta los impactos en cuanto a fabricación, uso y fin de ciclo vital del producto. Empleo de Informes de Tecnología ambiental que es una herramienta analítica diseñada para garantizar que en el proceso de toma de decisiones relativo al cambio o adaptación tecnológica se tienen en cuenta criterios de sustentabilidad. Revisión de los criterios de inversión y de la política de proveedores y contratistas que garanticen que en sus ofertas se estipula un mínimo de criterios de protección ambiental. Cooperación con los aliados del sector industrial para garantizar que ‘la mejor tecnología disponible” esté a disposición de otras organizaciones. En el siguiente link encuentra información sobre las características generales de la directiva sobre la mejor tecnología disponible: [http://www.conectapyme.com/files/medio/guiaCIntCont.pdf] 27 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias UNIDAD 1. CONCEPTOS Y PRINCIPIOS DE TECNOLOGIAS Y PRODUCCIÓN MÁS LIMPIA CAPÍTULO 2. CONCEPTOS Y PRINCIPIOS DE PRODUCCIÓN MÁS LIMPIA La producción más limpia se ha convertido en una estrategia organizacional que permite mejorar el desempeño ambiental. La producción más limpia no solo permite la optimización del uso de los recursos y la reducción de residuos sino que permite identificar nuevas estrategias que generan ahorros y optimizan los procesos desde la perspectiva ambiental. En este capítulo se pretende que el estudiante conozca las principales tendencias en producción más limpia y las etapas de aplicación, las lecciones se desarrollan de la siguiente forma: La primera lección muestra que es la producción más limpia y los requerimientos de aplicación, la segunda lección describe los conceptos fundamentales de la producción más limpia, la tercera lección muestra las tendencias en producción más limpia en Colombia y las dos últimas lecciones describen un modelo de aplicación de la estrategia de producción más limpia y los resultados esperados. Lección 6. ¿Qué es la producción más limpia? De acuerdo al Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (UNEP) la producción más limpia se define como “la aplicación continua de una estrategia ambiental preventiva de forma integrada para los procesos, productos y servicios con el fin de incrementar la eficiencia total y reducir los riesgos para el medio ambiente y los seres humanos. La producción más limpia puede ser aplicada en cualquier proceso de cualquier actividad industrial o de servicios, a los productos por sí mismos y a diferentes actividades requeridas por la sociedad”. La producción más limpia se relaciona también con términos como eco-eficiencia, minimización de residuos, prevención de la contaminación o productividad verde. Los principios que sustentan el concepto de producción más limpia son los siguientes: Todos los problemas ecológicos deben ser resueltos en cooperación con un plan unificado y comprensivo. La economía de la ecología supone una modernización de los objetos los cuales podrían ser reales o potenciales contaminantes del medio ambiente. La prosperidad de la ecología económica implica la existencia de profesionales expertos a nivel teórico y práctico en la aplicación de producción más limpia y gestión ecológica. La creación de un mercado ecológico es un pre-requisito necesario para el desarrollo sustentable de un país. La producción más limpia para procesos se traduce en resultados que combinan la conservación de materias primas, agua y energía, eliminación de materiales tóxicos o 28 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias peligrosos y la reducción de la cantidad y toxicidad de todas las emisiones y residuos desde la fuente durante los procesos de producción. La producción más limpia para productos implica la reducción de los impactos ambientales, de seguridad y salud de los productos teniendo en cuenta el ciclo de vida desde las materias primas, su extracción, manufactura, uso y disposición final del producto. La producción más limpia en servicios implica la incorporación ambiental en los procesos de diseño y entrega de servicios. La producción más limpia es una mentalidad, una filosofía la cual persigue la prevención en cambio de la remediación con el fin de lograr el crecimiento sustentable. Es una estrategia gana-gana donde se protege el medio ambiente, el consumidor y el trabajador mientras se mejora la eficiencia, rentabilidad y competitividad industrial teniendo en cuenta consideraciones sociales y económicas. La producción más limpia implica prácticas de mantenimiento, segregación, cambio en procesos de producción verificando entradas de materiales y procesos, control y mejoras en las condiciones de proceso, reciclaje o recuperación de residuos en sitio, modificación de productos y producción de subproductos útiles. La producción limpia está basada en una visión circular de la economía, lo cual implica un cambio de una visión lineal a una circular la figura4 muestra un paralelo entre estas dos visiones. A continuación se presenta un ejemplo de los criterios que se deben tener en cuenta en la aplicación de estrategias de producción más limpia: Los sistemas de producción limpia para productos manufacturados deben ser: No-tóxicos Eficientes energéticamente Ellos deberían ser hechos: Utilizando materiales renovables que son extraídos manteniendo la viabilidad del ecosistema y la comunidad de donde fueron tomados, o Materiales no renovables previamente extraídos con posibilidades de reprocesamiento de manera eficiente en el uso de la energía y uso de materiales no tóxicos. Los productos son: Durables y reusables 29 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias Fáciles de desmantelar, reparar y reconstruir Empaques apropiados y optimizados utilizando materiales reusados o reciclables Fácil disposición final Sobre todo, en los sistemas de producción limpia No son contaminantes a lo largo del ciclo de vida Preserva diversidad en la naturaleza y cultura Garantiza a las generaciones futuras suplir sus propias necesidades El ciclo de vida incluye La fase de diseño del producto y/o la tecnología Selección de materias primas y fase de producción Manufactura de producto y fase de ensamble Fase del producto y posibilidades de uso por el consumidor La gestión de los materiales al final de la vida del producto Figura 4. Visión lineal de la producción industrial vs. La visión circular de la industrial Visión Lineal No- renovables Gestión de recursos renovables Materiales base Manufactura Residuos peligrosos Residuos peligrosos Línea corta de productos tóxicos Acumulación de residuos tóxicos Visión Circular Materiales base Recursos Renovables Mínima extracción Manufactura USO DE TECNOLOGÍAS LIMPIAS No tóxicos Mínimos residuos Uso Productos son: • Reusados, reparados o reciclados • Necesario No residuos peligrosos Reciclaje de residuos Fuente: Thorpe, 1999 La adopción de la estrategia de producción más limpia no debe ser mirada como un costo sino como una fuente de eficiencia y productividad y ahorros económicos que genera de forma automática la reducción de riesgos a las personas y el medio ambiente. En el siguiente link encuentra información sobre las características generales de la directiva sobre la mejor tecnología disponible:[http://www.youtube.com/watch?v=MYWXQ9puo28] 30 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias Lección 7. Conceptos fundamentales de la producción más limpia La producción más limpia implica una serie de conceptos fundamentales que soportan esta estrategia, a continuación se explican cada uno de estos conceptos: Liderazgo y comité de gestión Estos dos factores son cruciales para establecer un sistema de producción más limpia. Los líderes en el desarrollo y la aplicación de las estrategias de producción más limpia en la organización deben comunicar todos los requerimientos de forma consistente de acuerdo al nivel organizacional involucrado motivando a los empleados en participar y generar ideas en la implementación de los procedimientos de producción más limpia. El desarrollo, la implementación y mejora de las políticas y estrategias refleja el involucramiento y compromiso de la organización en los procesos de producción más limpia. Motivación de los empleados El logro de los objetivos de producción más limpia depende del grado de involucramiento y motivación de los empleados en aplicar estas nuevas directrices donde es importante generar responsabilidades específicas, procesos continuos de aprendizaje, empoderamiento de los empleados, mejora en las competencias técnicas que les permita contribuir en el proceso evidenciando el cumplimiento de objetivos y metas generadas en los procesos de producción más limpia. Prevención de la contaminación Este principio implica prácticas para reducir o eliminar la generación de contaminantes en la fuente a través del incremento de la eficiencia en el uso de materias primas, energía, agua y otros recursos. Por ejemplo, al incluir alguna practica que implique modificaciones de producto o proceso, sustitución de entradas y mantenimiento que reduzcan los contaminantes peligrosos en toda la corriente de generación de residuos (incluyendo emisiones fungitivas) priorizando sobre el reciclaje, tratamiento o disposición. La aplicación de estos conceptos se debe integrar en el desarrollo de productos y procesos para reducir los impactos para la salud humana y el medio ambiente. Reciclaje, re-uso y recuperación Cuando la contaminación o los residuos no se pueden prevenir (reducir o remplazar), ellos deben ser considerados como recursos potenciales, los cuales pueden ser transformados en productos útiles o sub-productos que puedan ser reciclados, reutilizados o recuperados. Eficiencia energética Significa usar la energía de forma más eficiente sin afectar los niveles de producción y la calidad de los productos o servicios. Además, se generan beneficios adicionales por la reducción de contaminantes al aire, incremento en los niveles de producción y reducción 31 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias en el consumo de materiales. Esta estrategia continúa con la misma filosofía de la prevención focalizada en el consumo y perdidas de energía en los procesos. Sustentabilidad económica El factor económico es uno de los componentes del desarrollo sustentable. Las organizaciones logran ser competitivas si logran la sustentabilidad económica. Por la aplicación de los principios de producción más limpia (prevención de la contaminación, eficiencia energética, reciclaje, re-uso y recuperación), los costos de las entradas y salidas se pueden reducir incrementando los beneficios económicos. Otro beneficio de los esquemas de producción más limpia es que los períodos de retorno a la inversión son cortos. Responsabilidad social Un enfoque integral de producción más limpia genera nuevo capital y empleos que mejoran la salud humana y la calidad de vida lo que implica la inclusión de aspectos sociales que son fundamentales en el desarrollo sustentable y se integran en las estrategias de producción más limpia. Mejora continua Las opciones de producción más limpia deberían implementarse de forma continua para lograr altos estándares de calidad. La mejora continua significa asimilar y compartir el conocimiento con el fin de maximizar el aprendizaje en cada uno de los procesos de la organización y tener perspectivas frente a las capacidades y competencias actuales y sus posibilidades futuras. Las organizaciones siempre deben estar en un continuo aprendizaje tanto de sus propias actividades y desempeño como lo que hacen los otros (procesos de benchmarking) siendo uno de los retos para generar mejoras en las oportunidades del negocio. Principio de precaución En 1998 La declaración de Wingspread definió este principio de la siguiente forma: “Cuando una actividad incrementa las posibilidades de daño al medio ambiente o la salud, medidas de precaución deben ser tomadas aunque las relaciones causa efecto no se hayan establecido científicamente”(Thorpe, 1999). Principio democrático Producción más limpia implica que todos los afectados por las actividades industriales incluyendo trabajadores, consumidores y comunidades puedan acceder a la información e involucrarse en la toma decisiones que implicaría un control democrático. Es importante en los procesos de producción limpia involucrar a todas las partes interesadas a lo largo de la cadena de valor. 32 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias Principio holístico La sociedad debe adoptar un enfoque integral de los recursos ambientales en cuanto a uso y consumo. Por lo tanto, se requiere pensar en términos de sistema donde para cada producto antes de comprarlo se requiere la mayor cantidad de información posible relacionado con materiales, energía y personal envuelto en su elaboración o manejo. El acceso a la información permite a generar alianzas en pro de un consumo y producción sustentable. El contar con una perspectiva holística permite que no se trasladen problemas de contaminación entre sectores y generar soluciones que no generen otros problemas de contaminación. La generación de residuos y emisiones depende de varios factores La generación de la contaminación no depende solamente de la tecnología sino también de las competencias del personal, las materias primas utilizadas, productos producidos, capital, know-how del proceso y proveedores. Teniendo en cuenta estos factores se pueden establecer varios niveles y estrategias de producción más limpia como se muestra en la siguiente figura. Figura 5. Niveles y estrategias de producción más limpia Producción más limpia Minimización de residuos, emisiones y vertimientos Nivel 1 Re-uso de residuos, emisiones y vertimientos Nivel 3 Nivel 2 Reducción en la fuente Reciclaje interno Modificación del producto Modificación del proceso Buenas prácticas Selección de nuevos materiales Reciclaje externo Estructura Ciclo Biógeno Materiales Nuevas tecnologías Fuente: ONUDI, 2004 En el siguiente link encontrara una explicación detallada del principio de precaución: [http://www.cleanproduction.org/Steps.Precautionary.php] 33 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias Lección 8. Producción más limpia en Colombia Con el fin de fortalecer las regulaciones ambientales en Colombia, el Ministerio del Medio Ambiente en el año 1997 adoptó la Política Nacional de Producción Más Limpia como estrategia para fortalecer la gestión ambiental en el sector nacional con miras a incrementar la productividad y competitividad desde una perspectiva ambiental. En la última década, la economía colombiana ha mostrado un crecimiento sostenido con un incremento de las exportaciones y la firma de varios tratados de libre comercio implicando una serie de desafíos en materia ambiental para el sector empresarial colombiano como son: i. la inclusión de exigencias ambientales en los acuerdos comerciales; ii. el cumplimiento de acuerdos ambientales multilaterales existentes; iii. exigencias ambientales de la banca multilateral; iv. nuevas iniciativas de las Naciones Unidas como el pacto global y v. programas ambientales promovidos por otros países. La figura 6 muestra las tendencias ambientales a nivel nacional e internacional que influyen en el sector productivo colombiano. Figura 6. Tendencias ambientales que influyen el sector productivo colombiano Tendencias ambientales Internacionales Tendencias ambientales nacionales Acuerdos Nacionales Multilaterales Salud ambiental Nuevas iniciativas de Naciones Unidas Contaminación (procesos) Estrategias ambientales empresariales Ciclo de vida y responsabilidad del productor Exigencias de tratados comerciales Recursos naturales Medidas sanitarias y fio-sanitarias Ordenamiento del suelo Programas ambientales de otros países Iniciativas locales y regionales y de órganos legislativos Exigencias banca multilateral Fuente: Van Hoof, 2007 Para responder a estos desafíos el gobierno nacional viene trabajando en diferentes frentes en los que se destacan: i. la actualización e inclusión de los estándares y requerimientos en materia de contaminación; ii. la incorporación del tema de salud 34 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias ambiental en la agenda de las autoridades ambientales; iii. las obligaciones de productores e importadores en la etapa de post-consumo para el manejo de residuos, iv. nuevas áreas protegidas e instrumentos para el manejo de recursos naturales y v. la implementación de iniciativas de autoridades regionales. En Colombia el concepto de producción más limpia ha evolucionado a partir de diferentes políticas que se han generado en la constitución del año 1991 que incluye derechos y mecanismos judiciales relacionados con la protección ambiental y como respuesta a este principio constitucional, la Asociación Nacional de Empresarios colombianos establece su comité ambiental y el gobierno nacional formula la ley que daría paso en 1993, al Ministerio de Medio Ambiente y al Sistema Nacional Ambiental (SINA). Estas estrategias coinciden con la cumbre de Rio del año 1992 y la puesta en marcha de la agenda 21 (Uribe y Cruz, 2004). La figura 7 muestra las etapas en que se ha desarrollado el concepto de producción más limpia en Colombia. Figura 7 Principales etapas del desarrollo de la producción más limpia en Colombia Primera conferencia internacional de producción más limpia Ventanilla de asistencia técnica DAMA-ACERCAR 1996 Instalación capítulo colombiano del Programa Responsabilidad Integral 1994 Programa de Excelencia Ambiental Empresarial (PREAD, PROGRESA, ECOPROFIT) 2000 Norma de ecoetiquetado, Norma de residuos peligrosos que promueven la prevención 2005 Normas y programas post-consumo para plaguicidas, celulares, fármacos, baterías 2007 Mesa Nacional de curtimbres 2004 Creación del Centro Nacional de Producción más limpia 1998 Política Nacional de Producción más limpia 1997 Creación del Consejo Empresarial Colombiano para el desarrollo sostenible CECODES 1993 Declaración política sobre producción más limpia y primeros convenios 1995 Fuente: Van Hoof, 2007 La política nacional de producción más limpia que fue aprobada en 1997 implico el desarrollo de una serie de objetivos y estrategias donde se concertó con las diferentes partes interesadas como fueron ministerios, corporaciones autónomas regionales, asociaciones gremiales, representantes de la sociedad civil y organizaciones no 35 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias gubernamentales. La figura 8 muestra las características principales de la política de producción más limpia en Colombia. Figura 8 Principales características de las políticas de producción más limpia en Colombia 1. Articulación con las demás políticas gubernamentales 2. Fortalecimiento institucional 3. Sistema de calidad ambiental POLÍTICA NACIONAL DE PRODUCCIÓN MAS LIMPIA Prevenir o minimizar los impactos y los riesgos a los seres humanos y el medio ambiente , garantizando la protección ambiental, el crecimiento económico, el bienestar social y la competitividad empresarial 4. Adopción de producción más limpia 7. Sistema de seguimiento avances de la política 6. Códigos voluntarios: Autogestión 5. Instrumentos económicos Fuente: Van Hoof, 2007 El concepto de producción más limpia en Colombia muestra avances y experiencias aprendidas en la medida que esta estrategia es un motor de desarrollo. Sin embargo, su aplicación no ha sido sencilla y requiere de un compromiso de todas las partes interesadas y la formulación de objetivos y e indicadores de desempeño que sean medidos y determinen el grado de cumplimiento y beneficios de esta estrategia. Para más detalles de la política nacional de producción más limpia revisar el siguiente documento [http://www.crc.gov.co/files/Respel/Politica_PL.pdf] 36 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias Lección 9. Modelo de aplicación de producción más limpia (Diagnóstico, política y estrategia) El modelo de producción limpia que se presenta cuenta con ocho etapas, cinco de los cuales son agentes y tres son los resultados esperados por la aplicación de esta técnica que permiten una retroalimentación permanente para generar procesos de mejora continua (ver figura 9). En esta lección se presentara las tres primeras fases. Figura 9 Modelo de aplicación de producción más limpia AGENTES RESULTADOS Política Estrategia Diagnóstico Implementación Monitoreo Resultados económicos Resultados ambientales Resultados sociales Fuente: Espinosa, 2007 El modelo parte de la premisa que la excelencia y el desarrollo sustentable son logrados por la aplicación de procesos de producción más limpia de forma sistemática, lo cual implica que el desarrollo y establecimiento de un diagnóstico para formular una política y estrategia para la implementación y el monitoreo de resultados. Este es un modelo dinámico e interdependiente. 1. Diagnóstico El diagnóstico es un proceso que se debe actualizar y realizar de forma continua que implica el análisis de los siguientes elementos: Análisis de procesos -Describir los procesos incluyendo todas las operaciones unitarias y sus objetivos. -Determinar las variables de operación (temperatura, presión, pH, etc.) y realizar balance de materiales. -Describir los sistemas de control de calidad y producción. -Realizar un inventario de los equipos, especificando su función en los procesos determinando capacidad de producción, eficiencia, potencia del motor, etc. 37 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias -Determinar los servicios auxiliares internos y externos (generación de vapor, aire, suministro de energía y sus fuentes, tratamiento de residuos, etc.) también equipos tales como calderas, compresores, equipos de refrigeración, tratamiento de aguas, etc. -Verificar procedimientos, instructivos y documentación de todos los procesos. Análisis de productos y consumo de materiales. -Realizar los inventarios de productos y materiales con la información relevante. -Especificar cantidades y costos de productos y materiales consumidos al menos durante 48 meses. -Realizar un estudio del consumo de agua determinando fuentes, cantidades consumidas globalmente y por procesos utilizando diagramas y costos relacionados como energía, químicos para tratamiento, etc. -Realizar un análisis energético especificando fuentes de energía, usos, electricidad, consumos, balances de energía, energía térmica y costos relacionados. -Justificar variaciones y tendencias en los datos analizados. -Realizar balances de materiales globales y parciales (agua, materias primas, productos, sub-productos, etc.). Análisis de emisiones y contaminantes. -Determinar los vertimientos generados determinando fuentes, cantidades, costos y características tales como DBO, DQO, metales pesados, fosfatos, grasas y aceites, etc. -Realizar un análisis de emisiones especificando Fuentes de generación, cantidades, costos y la carga de contaminantes tales como CO2, CO, NOx, SOx, partículas, etc. -Analizar los residuos sólidos determinando fuentes, cantidades, tipo, posibilidades de infiltración en el suelo, tratamientos, etc. -Realizar estudios de ruido con fuentes y niveles. Análisis de seguridad y salud ocupacional. -Agrupar información sobre los peligros y riesgos en el puesto de trabajo incluyendo las causas. -Determinar los riesgos potenciales para la salud en el sitio de trabajo. -Describir los requerimientos de seguridad con el fin de eliminar, prevenir o controlar peligros (reglas de seguridad o elementos de protección personal). -Analizar la satisfacción o complacencia de los empleados y comunidad. 2. Política La formulación de la política en el marco de producción más limpia implica una filosofía en la que la organización se compromete con el cumplimiento de los requisitos legales, implicación de todas las partes interesadas (empleados, proveedores, clientes, etc.), debe 38 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias ser documentado, implementado, mantenido, mejorada y comunicada y establecer el marco para la formulación de objetivos. Algunos requerimientos son los siguientes: -La política debe ser consistente con los conceptos fundamentales, entendiendo y asimilando los aspectos que influyen los componentes ambientales, económicos y sociales. -La política debe ser establecida teniendo en cuenta las características y tamaño de la organización también como los impactos generados. -La política debe ser creíble y comunicada a todos los niveles de la organización demostrando que actividades se realizan para su cumplimiento. 3. Estrategía La producción más limpia implica que se establezca una estrategia que implica la formulación de objetivos y metas claras basadas en la política y que estén acordes con los hallazgos del diagnóstico y los requerimientos de la organización. En cuanto a requisitos legales y su cumplimiento implica una identificación y actualización de los mismos manteniendo documentados los requerimientos y revisar sistemáticamente el cumplimiento o no cumplimiento de estos requisitos. Los objetivos son los resultados esperados por la aplicación de la producción más limpia, se fundamentan sobre los hallazgos del diagnóstico y los requisitos legales. Estos objetivos deben ser medibles (determinar indicadores), consistentes, reales y actualizados periódicamente. Las opciones seleccionadas en el marco de la producción más limpia deben ser analizadas con criterios técnicos, económicos, legales, organizacionales y financieros. Es importante determinar los cambios requeridos al interior de la organización, los posibles obstáculos para la implementación, los beneficios esperados y como las opciones contribuyen al cumplimiento de los objetivos. La planeación de las opciones debe ser sistemática descrita en un documento donde se identifique un cronograma, descripción de la opción, objetivos, beneficios, estrategias de implementación, resultados esperados, inversiones y recursos requeridos, responsabilidades y plan de seguimiento y medición. En el siguiente video se observan conceptos de producción más limpia: [http://www.youtube.com/watch?v=tG8SCoU-8QM] 39 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias Lección 10. Modelo de aplicación de producción más limpia (Implementación, monitoreo y resultados económicos, sociales y ambientales) 4. Implementación La implementación es la materialización del modelo de producción más limpia se refiere a la aplicación y cumplimiento de los objetivos propuestos. En esta etapa se debe tener en cuenta lo siguiente: La aplicación de las opciones requiere seguir los requerimientos técnicos e indicaciones requeridas, asegurar los recursos necesarios (técnicos, financieros y humanos), revisión continua de los procesos y estar preparado para un eventual cambio durante el proceso de implementación. Se debe asegurar que todas las personas asignadas para la implementación estén informadas, preparadas y con suficiente tiempo para asumir las responsabilidades y contar con el entrenamiento adecuado de todo el personal involucrado en el proceso. 5. Monitoreo Lo que no se puede monitorear no se puede gestionar. Resultados medibles permite controlar el cumplimiento de los objetivos, la implementación efectiva de la estrategia y los efectos generados a nivel social, económico y ambiental. Además, la medición permite actualizar el diagnóstico, la política y la estrategia. Los puntos a tener en cuenta son: Los procesos de monitoreo y medición deben ser metódicos y periódicos determinando los métodos, equipos, periodos de calibración y frecuencia adecuada que garanticen la confiabilidad y robustez de los resultados. Es importante calcular las variaciones en consumo de materiales, emisiones, vertimientos, emisiones, residuos, eficiencia de los procesos, etc. para cada una de las opciones implementadas. Además, se deben calcular los respectivos ahorros que se hayan generado para cada una de las alternativas. Se debe contar con indicadores relevantes de desempeño que permitan determinar el grado de cumplimiento de los objetivos, la efectividad en la implementación y seleccionar indicadores claves de comparación con otras organizaciones. Asegurar que los resultados del monitoreo son utilizados para evitar desviaciones en los objetivos y una actualización frecuente del modelos de producción más limpia aplicado lo cual genera la mejora continua y los resultados de monitoreo debe ser utilizados como una entrada en el proceso de diagnóstico. 40 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias 6. Resultados económicos La implementación de las opciones de producción más limpia implica ganancias económicas a partir de las mejoras en optimización, eficiencia y productividad de los procesos lo cual disminuye o previene la contaminación. Es importante formular indicadores de desempeño económico y técnico para determinar los resultados económicos a partir de las opciones de producción más limpia aplicadas. Dependiendo de los objetivos de la organización a nivel económico se podría evaluar las tasas internas de retorno por las inversiones en producción más limpia, tiempo de retorno de la inversión, costos de producción y mantenimiento. En cuanto a producción se debe tener en cuenta cantidades de producción, eficiencia y productividad. 7. Resultados ambientales Están relacionados con el consumo de recursos y las consecuencias de los efectos ambientales. Es fundamental determinar indicadores de desempeño relacionados con consumo y efectos ambientales relacionados con el modelo de producción más limpia. Dependiendo los procesos y materiales utilizados por la organización algunos indicadores claves podrían ser: • Consumo especifico de agua (m3/unidad de producción). • Consumo especifico de electricidad (kWh/unidad de producción). • Consumo especifico de energía térmica (kJ/unidad de producción). • Consumo especifico de químicos (kg/unidad de producción). • Consumo especifico de combustibles (kg/unidad de producción). • Otros consumes absolutos podrian ser (m3 de agua/mes o año, kWh/mes o año, kg de materiales/mes o año, kg de combustibles/mes o año). En cuanto a las características de los contaminantes, los indicadores de desempeño podrían ser: • Vertimientos: DBO, DQO, aceites y grasas, fosfatos, metales pesados, etc. en términos específicos de cantidades (kg/unidad de producción) y/o unidades absolutas (kg/mes o año). • Residuos sólidos: orgánicos, papel, vidrio, residuos peligrosos, etc. en términos específicos de cantidades (kg/unidad de producción) y/o unidades absolutas (kg/mes o año). • Emisiones al aire: CO2, SOx, NOx, partículas, polvo, etc., en términos específicos de cantidades (kg/unidad de producción) y/o unidades absolutas (kg/mes o año). • Residuos al suelo: lixiviados (kg/kg de residuos sólidos) o superficies solidas contaminadas (m2/year). 41 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias • Ruido: niveles de ruido (decibeles). 8. Resultados sociales Están relacionados con los empleados y las afectaciones de comunidades aledañas en cuanto a salud y calidad de vida. Los indicadores sociales se basan en percepciones que pueden ser medidas a través de encuestas, entrevista o grupo foco podrían ser los siguientes: • Nivel de motivación de los empleados con respecto a la producción más limpia. • Satisfacción de los empleados (por ejemplo clima laboral). • Quejas de los vecinos u otros. • Estadísticas de incidentes o accidentes ocupacionales (caídas, resbalones, etc.). • Enfermedades laborales. • Tasa de incidentes y enfermedades. • Número de accidentes mayores (por ejemplo: derrames de materiales tóxicos o inflamables). En el siguiente video se observan conceptos de producción más limpia: [http://www.youtube.com/watch?v=nnxzy5ZPpwc&feature=relmfu] 42 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias UNIDAD 1. CONCEPTOS Y PRINCIPIOS DE TECNOLOGIAS Y PRODUCCIÓN MÁS LIMPIA CAPÍTULO 3. ESCALAS DE APLICACIÓN DE PRODUCCIÓN MÁS LIMPIA Y HERRAMIENTAS SOPORTE La producción más limpia es un enfoque proactivo y preventivo de la gestión ambiental industrial con el objetivo de generar soluciones integradas para los productos y procesos que generen eficiencia ambiental, económico y social, que se evidencia en la reducción de residuos y emisiones, conservación de recursos y reducción de costos de operación. La aplicación de las prácticas de producción más limpia en la industria se revisara en este capítulo teniendo en cuenta las siguientes escalas: macro (relacionada con sistemas industriales), meso (a nivel de planta) y micro (en los procesos). En las dos últimas lecciones se explican dos herramientas fundamentales para la producción más limpia como son los eco-mapas y matriz MED. Lección 11 Producción más limpia a escala macro: Ecología industrial La producción más limpia a escala macro es relacionado con la ecología industrial que está inspirada en la ecología natural y la aplicación de sus principios y mecanismos para el estudio de la sociedades industriales y la identificación de opciones para reducir los impactos ambientales provenientes de las actividades humanas. Este es un concepto emergente para promover la producción y el consumo desde una perspectiva ambiental. Su objetivo es balancear el desarrollo industrial con el uso sustentable de los recursos naturales incluyendo energía, materiales y la capacidad del medio ambiente de asimilar los residuos (Van Berkel et al, 1997). La herramienta analítica más utilizada a esta escala es el análisis de flujo de materiales que intenta desarrollar un entendimiento del metabolismo de la sociedad analizando los materiales para contribuir a una producción y consumo más sostenible. El análisis de flujo de materiales determina las cantidades de materiales en la producción industrial y el sistema de consumo generando información sobre los volúmenes, estructuras y mecanismos de regulación del flujo de los materiales antropogénicos. Estos flujos se deben contabilizar en los procesos de extracción, producción, transformación, consumo, reciclaje y disposición de residuos. Los principios de del análisis del flujo de materiales son utilizados como indicadores de las cuentas ecológicas que caracterizan la intensidad de materiales o la eficiencia en productos o servicios en la economía nacional. Ejemplo de esto son los conceptos de huella ecológica y mochila ecológica, ambos pretenden estimar los requerimientos de capital ambiental de la economía teniendo en cuenta los impactos de los avances e intercambios tecnológicos (OECD, 1995). 43 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias El concepto de huella ecológica redefine la capacidad de carga de un área productiva y los requerimientos de agua requeridos para soportar una economía o población teniendo en cuenta sus estándares de vida. En el contexto de las economías industrializadas los requerimientos de importaciones de energía, materiales, alimentos genera que la huella ecológica se genere en otros lugares o países y al incrementarse los estándares de vida en estos países requieren de zonas remotas para satisfacer sus necesidades, este fenómeno se denomina capacidad de carga asignada. La mochila ecológica implica el peso total del flujo de materiales requerido en la producción de un producto particular. El peso real ecológico por ejemplo de un motor de carro incluye el peso de todos sus constituyentes materiales (metales, vidrio, plástico, etc.) más el peso del suelo, rocas y residuos removidos o generados durante los procesos de extracción y procesamiento de estos materiales. En este caso también se pueden desplazar los impactos ambientales entre países. A nivel macro el objetivo común es identificar las oportunidades de mejora en la eficiencia en el uso de recursos para producir productos o servicios en ciclos de materiales cerrados y reducir el flujo de materiales en general lo que se denomina sistemas de innovación que son el resultado de las innovaciones tecnológicas en diferentes áreas complementado por conceptos y estrategias de nuevos negocios y alianzas estratégicas entre desarrolladores de tecnologías, productores, consumidores y comunidad en general. Para que la sociedad sea sustentable, las funciones de la naturaleza y la diversidad no deberían ser sistemáticas: 1. Sujeto a concentraciones crecientes de sustancias extraído de la corteza de la Tierra; 2. Sujeto a concentraciones crecientes de sustancias producidas por la sociedad, o 3. Empobreciendo o sobre-cosechando u otras formas de manipulación de ecosistema y 4. Los recursos son usados justa y eficazmente para satisfacer las necesidades de los seres humanos. El intercambio de residuos, subproductos y energía entre firmas situadas en la misma área, es una de las principales aplicaciones de la ecología industrial. Ya que las áreas industriales son transformadas en “ecosistemas industriales” o “simbiosis industrial” por las relaciones entre firmas. La siguiente figura muestra como la producción limpia es aplicada a usa escala macro donde se puede estudiar un flujo, una sustancia o una región y como un sistema industrial se relaciona con el medio ambiente. 44 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias Figura 10 Producción limpia a una escala macro: Sector industrial Medio ambiente Materias primas Contaminación Extracción de recursos Generación de energía Uso Manufactura Sistema industrial Fuente: Allen et al, 1997 El siguiente cuadro muestra los principales elementos de la aplicación de la producción más limpia a nivel macro. Cuadro 5 Elementos claves de la producción más limpia a nivel macro Criterio Características Enfoque Diagnóstico del flujo de materiales y energía en la sociedad industrial o parte de ella. Herramientas analíticas o de diagnóstico Conceptos de mejora e innovación Áreas de aplicación Análisis de flujo de materiales Contabilidad ecológica Sistemas de innovación Etapas naturales o factor X Simbiosis industrial Desarrollo tecnológico sustentable Fuente: Allen et al, 1997 En la siguiente lectura encuentra un ejemplo de aplicación de la simbiosis industrial: [http://www.unimoron.edu.ar/CLEFA/Contenido/Ponencias/Expuestas/pinzon%20latorre.pdf] 45 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias Lección 12 Producción más limpia a escala meso: Eco-eficiencia La producción más limpia a nivel meso pretende mejoras e innovaciones a corto plazo haciendo los productos, servicios y procesos más eco-eficientes, lo que implica reducir la intensidad de los materiales y la energía de los productos y servicios, reducir la dispersión de sustancias tóxicas, incentivar el reciclaje de materiales, maximizar el uso sustentable de recursos renovables y extender la durabilidad de los productos (DeSimone et al, 1997). La producción más limpia a escala meso es una combinación de la “mejor practica” en términos de procesos ingenieriles, diseño industrial y gestión operacional y estratégica, teniendo en cuenta consideraciones ambientales y de eficiencia en el uso de recursos. A este nivel de la producción más limpia se pueden utilizar diversas herramientas analíticas y de diagnóstico que incluye balances de materia y energía, análisis de causa – efecto, círculos de calidad, análisis costo beneficio, diagramas de flujo, análisis de intercambio de masa, etc. Una herramienta específica de diagnóstico a nivel meso es la valoración de producción más limpia que es un procedimiento sistemático para identificar y evaluar las opciones de producción más limpia a partir de los siguientes elementos: Resultados. Se analiza el desempeño de la organización en término de los resultados obtenidos por la aplicación de la producción más limpia verificando el cumplimiento de objetivos y metas. Estos resultados se deben comparar con referentes externos y determinar las relaciones causa efecto entre las opciones adoptadas y los resultados obtenidos en cada uno de los procesos. Enfoque. Implica las razones del porque se implementa la producción más limpia teniendo en cuenta los requerimientos actuales y futuros de la organización asegurando que los procesos son definidos y desarrollados con el fin de apoyar y generar efectividad en la integralidad del enfoque adoptado coincidiendo con la política y estrategia propuesta. Despliegue. Implica todos los requerimientos para aplicar el enfoque adoptado de producción más limpia de forma apropiada a los procesos organizacionales involucrados que deberían ser las áreas relevantes de acuerdo a los resultados del diagnóstico lo que implica que el despliegue debe ser planeado e introducido de forma adecuada a las características propias de la organización. Valoración y revisión. La organización debe revisar y mejorar su enfoque y despliegue teniendo en cuenta los resultados obtenidos. Esto se debe analizar como una medida de 46 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias las lecciones aprendidas en el proceso y los resultados obtenidos a partir de las opciones identificadas, los requerimientos prioritarios, el plan y las mejoras de implementación. El siguiente cuadro muestra cómo se puede valorar la implementación del modelo de producción más limpia en una organización. Cuadro 6 Matriz de puntajes para evaluar el modelo de producción más limpia Elemento Atributo Idea: Las razones para ecoger el enfoque son claras. Estan definidos los procesos que soportan el enfoque. Enfoque Integración: Se cuenta con una política y una estrategia El enfoque es el apropiado Implementación: El enfoque implementado es acorde a los requerimientos de la organización. Despliegue Sistematización: El enfoque es desplegado de forma coherente, utilizando los métodos planeados y teniendo en cuenta el contexto organizacional Idea: Medidas regulares de como se aplica el enfoque Medidas de la efectividad del despliegue Las medidas seleccioandas son apropiadas Valoración y revisión Idea: Las razones para escoger el enfoque son claras Estas definidos los procesos para soportar el enfoque Integración: El enfoque soporta la política y la estrategia El enfoque esta relacionado con otras aproximaciones organziacionales Puntaje total Elemento Atributo 0% 25% 50% 75% No evidencia o Evidencia Alguna evidencia Evidencia Clara evidencia anécdota comprensiva 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 No evidencia o Evidencia Alguna evidencia Evidencia Clara evidencia anécdota comprensiva 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 No evidencia o anécdota 0 5 10 No evidencia o anécdota 0 5 10 No evidencia o anécdota 0 5 10 0 5 10 Alguna evidencia Evidencia Clara evidencia 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 Alguna evidencia Evidencia 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 Alguna evidencia 0% Evidencia 25% 50% Resultados 70 75 80 85 90 95 100 75% Objetivos logrados y apropiados para el 50% de los resultados 70 75 80 85 90 95 100 70 75 80 85 90 95 100 No comparaciones o Comparaciones para el 25% Comparaciones favorables Comparaciones favorables para información anecdoctica de los resultados para el 50% de los resultados el 75% de los resultados 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 Causas y efecto visible para el 100% de los resultados 70 75 80 85 90 95 100 Alcance: No resultados o Resultados del 25% en áreas Resultados del 50% en áreas Resultados del 75% en áreas o Resultados en áreas relevantes información anecdoctica o segmentos relevantes o segmentos relevantes segmentos relevantes Resultados apropiados por segmento: procesos 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 o grupo de producto 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 Comparaciones favorables para el 100% de los resultados 70 75 80 85 90 95 100 Causas: No causas visibles o Causas y efecto visible para Causas y efecto visible para el Causas y efecto visible para el Se establecen las causas de acuerdo al enfoque información anecdoctica el 25% de los resultados 50% de los resultados 75% de los resultados Puntaje total 100% Objetivos logrados y Objetivos logrados y apropiados apropiados para el 100% de para el 75% de los resultados los resultados 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 Comparasiones: Comparación de resultados con otros 70 75 80 85 90 70 75 80 85 90 Evidencia comprensiva 95 100 Evidencia comprensiva 95 100 Evidencia comprensiva 95 100 95 100 Tendencias positivas o buen Tendencias positivas fuertes Tendencias positivas o buen desempeño sostenido del o desempeño sostenido desempeño sostenido del 75% 50% de los resultados en dos excelente todos los de los resultados en dos años años resultados en tres años 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 Objetivos logrados y No objetivos o apropiados para el 25% de información anecdoctica los resultados 70 75 80 85 90 Clara evidencia 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 Tendencias positivas o desempeño satisfactorio del 25% de los resultados 70 75 80 85 90 Clara evidencia 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 Tendencias: Las tendencias son positivas No tendencias o Se cuenta con un desempeño sostenido bueno información anecdoctica Objetivos: Objetivos logrados Objetivos apropiados 100% No evidencia o Evidencia Alguna evidencia Evidencia Clara evidencia anécdota comprensiva 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 No evidencia o Evidencia Alguna evidencia Evidencia Clara evidencia anécdota comprensiva 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 Resultados en el 100% en áreas o segmentos 90 95 100 70 75 80 85 90 95 100 Fuente: EFQM, 2003 A nivel meso se pueden plantear otras técnicas como el análisis de ciclo de vida y los ecomapas ya que a este nivel las aplicaciones principales se da en operaciones y diseño de 47 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias equipos. El siguiente cuadro muestra un ejemplo de aplicación de producción más limpia a nivel meso. Cuadro 7 Ejemplo de producción más limpia en un intercambiador de calor Diseño Operaciones Utilizar intercambiadores intermedios para evitar contacto con tubos y superficies Minimizar productos de degradación Verificar procesos de recirculación en calderas o tubos de alto flujo Utilizar el vapor a la menor presión posible Utilizar doble tubo para las purgas Utilizar calor o vapor a alta presión Seleccionar temperaturas de operación o cercanas a temperatura ambiente Utilizar la menor temperatura de vapor Monitorear las condiciones de proceso de los intercambiadores Utilizar técnicas de limpieza de tubos en línea Monitorear perdidas Fuente: CMA, 1993 Finalmente, la siguiente figura y cuadro muestra las características claves de la aplicación de la producción más limpia a nivel meso. Figura 11 Producción limpia a escala meso: Eco-eficiencia Condiciones del reactor (temperatura, presión, modos de procesamiento, tiempos de residencia, etc.) Reactivos Productos y residuos Fuente: Allen et al, 1997 Cuadro 8 Elementos claves de la producción más limpia a nivel meso Criterio Enfoque Herramientas analíticas o de diagnóstico Conceptos de mejora e innovación Áreas de aplicación Características Diagnóstico de eficiencia en materiales y energía de productos, servicios y procesos Valoración de producción más limpia Análisis de ciclo de vida Eco-eficiencia de productos y servicios Análisis de ciclo de vida en diseño y eco-mapas Diseño de equipos y operaciones – Procesos de selección y diseño Fuente: Allen et al, 1997 En el siguiente video se muestra el programa de eco-eficiencia y producción más limpia aplicado en Turquía: [http://vimeo.com/24312621] 48 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias Lección 13 Producción más limpia a escala micro: Química verde A escala micro la producción más limpia estudia posibilidades de síntesis y rutas de procesos teniendo en cuenta particularmente el uso completo de los materiales de entrada, requerimientos de proceso incluyendo condiciones de los procesos físicos y consumo de re-agentes y potencial de peligrosidad de los productos intermedios y subproductos. Esto busca procesos limpios por opciones de remplazo, disminución en la generación de residuos y subproductos y menor consumo de materiales, energía y químicos peligrosos lo cual se debe medir por unidad de material o producto producido. En las etapas tempranas de la aplicación de producción más limpia a micro escala esta se enfocó en el diseño sistemático de sustitución de materiales tales como alternativas para solventes peligrosos, incremento en el uso de productos biodegradables y análisis molecular de las secuencias de reacción. En las últimas décadas, el alcance se ha expandido a la química verde ambiental que comenzó con la síntesis química y rutas sintéticas alternativas para la producción más limpia que utiliza una serie de principios para reducir o eliminar el uso o generación de sustancias peligrosas en el diseño, manufactura y aplicación de productos químicos (Anastas y Warner, 1998). La innovación que lidera el concepto de química verde está conformada por 12 principios que emergen desde el trabajo práctico y que oriente el desarrollo del trabajo futuro. Estos principios son diversos y buscan evitar los problemas específicos en la eficiencia en el uso de recursos y deben ser complementados con las mejores prácticas de reacción en ingeniería. Los principios son los siguientes (Anastas y Warner, 1998): 1. Es mejor prevenir residuos que realizar su disposición o tratamiento después de formados. 2. Los métodos de síntesis deben ser diseñados para maximizar la incorporación de todos los materiales usados en los procesos dentro del producto final. 3. Metodologías de síntesis prácticas deben ser diseñadas para utilizar y generar sustancias con la mínima toxicidad para la salud humana y el medio ambiente. 4. Productos químicos deben ser diseñada para preservar la eficacia de función mientras se reduce la toxicidad. 5. El uso de sustancias auxiliares (solventes, agentes de separación, etc.) no se deben utilizar si no son requeridos o buscar su uso de forma innocua. 6. Los requerimientos de energía deben ser reconocidos por sus impactos ambientales y económicos los cuales se deben minimizar. Los métodos de síntesis se deben conducir a temperatura ambiente y presión. 7. Las materias primas deberían ser renovables y preferencia de materiales no renovables si técnica y económicamente es viable. 49 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias 8. La derivación no necesaria debe evitarse en lo posible (grupos de bloque, procesos de modificación química y física, etc.) 9. Re-agentes catalíticos (selectivos en lo posible) son superiores a los re-agentes estequiometricos. 10. Los productos químicos deben ser diseñados con el fin de que su función no persista en el ambiente y generen una degradación inocua. 11. Metodologías analítica requieren de más desarrollo para realizar monitoreo, control y medición en tiempo real priorizando en la formación de materiales peligrosos. 12. Las sustancias y su formación en los procesos químicos deben ser escogidos de tal forma que minimicen los accidentes potenciales incluyendo, incendios, derrames, explosiones, enfermedades, etc. La aplicación de la química verde se puede dividir en seis categorías: Materias primas alternativas. Utilizando materiales menos peligrosos y renovables. Por ejemplo el uso de glucosa en vez de benceno desde síntesis bio-sintéticas puede ayudar a minimizar el uso de agentes tóxicos y evita los vertimientos de solventes orgánicos. Re-agentes alternativos. Evaluación sistemática de reagentes alternativos por una transformación química neta con el fin de seleccionar los más eficientes. Solventes alternativos. Las transformaciones deberían utilizar menos solventes y se requiere seleccionar un sistema de solventes adecuados. Se deben preferir sistemas de solventes acuosos que mantenga las mismas propiedades. Productos alternos / molécula objetivo. Si se requiere una síntesis por manipulación molecular se debe preservar la función de eficacia mientras se mitiga la toxicidad o materiales peligrosos lo cual genera químicos seguros que mantienen su función molecular. Por ejemplo, una catálisis puede ser utilizada durante la polimerización lo cual requiere menores temperaturas y mejorando desempeño del producto con menor color y biodegradabilidad. Procesos de química analítica. Las medidas en tiempo real de las condiciones de reacción. Catalisis alternativa. Uso de nuevas catálisis para evitar el uso de grandes cantidades de re-agentes que son requeridos para las transformaciones y contribuyen a una menor producción de residuos. La siguiente figura muestra como la producción más limpia se integra a la estrategia de prevención ambiental con sus principales componentes y tendencias. 50 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias Figura 12. Relación entre la producción más limpia y prevención de la contaminación ambiental Fuente: Van Berkel et al., 1997 La figura 13 y el cuadro 9 muestran los componentes principales de la producción más limpia a nivel micro o química verde. Figura 13 Producción más limpia a nivel micro: economía verde Catálisis Interacción de superficie Interacción química +3H2 Fuente: Allen et al, 1997 Cuadro 9 Elementos claves de la producción más limpia a nivel micro Criterio Características Enfoque Diagnóstico de eficiencia en materiales y energía de productos, servicios y procesos y análisis de síntesis y rutas de proceso Herramientas analíticas o de diagnóstico Conceptos de mejora e innovación Áreas de aplicación Economía atómica Síntesis y procesos de rutas: Principios de química verde Desarrollo de síntesis química Fuente: Allen et al, 1997 En el siguiente presentación se describen elementos claves de la química verde: [http://www.ibercajalav.net/img/QuimicaVerde.pdf] 51 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias Lección 14 Eco-mapas Los eco-mapas son una herramienta original y simple para ayudar a las organizaciones para determinar su situación ambiental y determinar sus aspectos ambientales significativos y poder definir áreas donde se deben aplicar las opciones de producción más limpia. Esta técnica realiza un inventario de las prácticas y problemas, es un método sistemático para realizar una revisión ambiental, a través de gráficos se determina la situación ambiental y permite que los empleados se involucren y participen en el proceso. Los eco-mapas ayudan aprender sobre la situación ambiental de la empresa a través de datos, permite definir y priorizar problemas ambientales, sirve de soporte y entrenamiento, es útil para la comunicación con las partes interesadas y no se requiere contar con procedimientos o instructivos previos. Los eco-mapas pueden ser de varios tipos como el de la situación urbana que incluye áreas de parqueo, accesos, calles y características ambientales de los alrededores muestra la situación real del entorno de la organización y los mapas en sitio muestra los espacios interiores de la organización que incluyen maquinarias, calderas, procesos, etc. y se pueden realizar por áreas. Al realizar los eco-mapas se deben desarrollar símbolos propios que pueden ser líneas o círculos que identifiquen áreas problema (ver figura 14). Figura 14 Ejemplo del uso de símbolos Fuente: SBA, 2002 Antes de realizar el eco-mapa se debe aplicar una mini-auditoria para determinar la situación previa de la organización ver cuadro 10. 52 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias Cuadro 10 Ejemplo de mini auditoria previa a la elaboración del eco-mapa Uso de materias primas Tipo y fuente de energía Uso de agua y vertimientos Prevención y reducción de residuos Reciclaje y clasificación selectiva de residuos Contaminación del aire y ruido Almacenamiento de productos Condiciones del sitio de trabajo Transporte Comunicaciones internas y externas Planeación ambiental Motivación Gestión Situación general (total) Fuente: SBA, 2002 A continuación se presenta una aplicación de un eco-mapa para el análisis de la situación urbana de una organización. Las preguntas a realizar son: Cuales son las áreas con que interactúa la organización, que permisos o autorizaciones se requieren para operar la empresa en el lugar que se encuentra (uso de suelo industrial, comercial, mixto, etc), que tráfico se genera por la actividad (número de vehículos) y cuál es la situación de la organización con sus vecinos (ver figura 15). El cuadro 11 muestra los requerimientos y resultados que se requieren en la elaboración de los eco-mapas urbanos. Figura 15 Ejemplo de eco-mapa urbano Número de pisos Uso de la tierra (parqueaderos – edificios) Entradas -accesos Dirección del trafico Fuente: SBA, 2002 53 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias Cuadro 11 Requerimientos de los eco-mapas urbanos PLANO DOCUMENTOS -Áreas utilizadas (residencial, verdes, industriales, comerciales, etc.) -Calles y direcciones de trafico -Determinar la importancia de los modos de tráfico y el tamaño de las vías. -Información catastral -Gestión urbana de la zona -Requerimiento de permisos y autorizaciones para operar y su estado actual ESTIMACIÓN -Vehículos utilizados (carros, camiones, etc.) -Áreas de parqueo disponibles y requeridas -Movimientos de entrada y llegada (empelados, proveedores, clientes, etc.) CALCULOS -Superficie -Fecha de establecimiento -Número de empleados -Edad de los edificios -Número de vehículos por unidad de producto o servicio Fuente: SBA, 2002 Los eco-mapas se pueden utilizar para evaluar proyectos de mejora ambiental, donde se tienen en cuenta seis dimensiones como son el riesgo al medio ambiente y la salud y otras cuatro relacionadas con el negocio tales como intensidad energética y de los materiales, revalorización de residuos y extensión de servicios. Se toma un caso base para comparar y a cada una de las dimensiones del nuevo proyecto se les da un puntaje de 0 a 5. Al caso base se le califican todas las dimensiones con 2 y el caso nuevo de acuerdo a los beneficios que tiene. Un puntaje de 5 refleja mejora ambiental (disminución del 25% o menos del caso base). En caso de un deficiente desempeño ambiental el puntaje es de 0 a 1 implicando que es menor al caso base en el factor analizado. Los resultados se pueden ver gráficamente en un esquema de hexágono donde se refleja el mejor desempeño ambiental (ver figura 16) Figura 16 Ejemplo de eco-mapa para evaluar nuevas opciones de producción más limpia Fuente: Fussler y James, 1996 En el siguiente link encuentra información detallada de los eco-mapas: [http://www.ecomapping.com/en/tools-methodes/ecomapping.html] 54 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias Lección 15 Matriz MED La matriz MED (materiales, energía y desechos) analiza los problemas ambientales de una organización de forma cuantitativa y cualitativa, donde se busca establecer un perfil ambiental de un producto en todo su ciclo de vida asumiéndolo como sistema. La matriz es un soporte para analizar todo el ciclo de un producto de forma vertical y los efectos ambientales generados de forma horizontal, los problemas ambientales son agrupados en tres áreas principales: ciclo de materiales (entradas / salidas), uso de energía (entradas / salidas) y desechos (salidas). El producto debe analizarse desde la producción y suministro de materiales y componentes, producción, distribución, utilización (operaciones y servicios) y disposición y recuperación final. La matriz MED puede ser utilizada como una herramienta de análisis para el diseño de procesos, analizar productos existentes (el de la competencia) para obtener una ventaja competitiva. Los resultados esperados son obtener un entendimiento adecuado de los productos y los impactos ambientales que genera en términos de materiales utilizados, consumo de energía y producción de desechos, lo cual permite determinar mejoras del producto desde una perspectiva ambiental. Para realizar una matriz MED se pueden seguir las siguientes etapas: 1. Definir exactamente que conforma el sistema producto estudiado. En el caso de ecodiseño determinar que componentes o materiales no serían útiles para su uso y en todo su ciclo de vida y en comparaciones de producto es fundamental determinar los límites del sistema. 2. Realice un análisis de necesidades con respecto al sistema producto establecido. ¿Cuáles son sus usos actuales?, ¿Cómo se podrían optimizar los usos para que sean más eficaces y eficientes?, ¿Qué mejoras se pueden generar en el sistema producto desde la perspectiva ambiental? 3. Realizar un análisis funcional utilizando la matriz MED que implica una discusión sobre la funcionalidad de productos con sus fortalezas y debilidades, su vida útil, consumos de energía, etc. El producto debe ser tomado por secciones, los pesos de los diversos componentes y ensambles, los tipos y cantidades de materiales y componentes utilizados y las posibles conexiones identificadas. 4. Componentes de la matriz MED: Materiales. En esta columna se describen los problemas ambientales por las entradas y salidas de materiales. Se deben incluir datos sobre el uso de materiales, cuales son 55 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias causantes de emisiones (cobre, plomo, zinc, etc), el tipo en cuanto a renovable y renovable, materiales incompatibles, usos ineficientes especialmente en materiales no reutilizables y cada uno de los componentes del análisis de ciclo de vida. Genera una visión de cuáles son las entradas prioritarias por su mayor cantidad, toxicidad o porque son materiales escasos. Uso de energía. Esta columna incluye el consumo de energía durante todas las etapas del ciclo de vida. Incluye los consumos de energía para cada producto, transporte, operación, mantenimiento y recuperación. Las entradas de materiales que sean intensivas energéticamente se deberían listar de primeras, también se deben listar los gases producidos por el uso de la energía. Genera una visión de cuáles son los procesos o transportes de mayor impacto a lo largo del ciclo de vida. Desechos. Es la última columna y debe identificar todos los residuos, vertimientos y emisiones generadas identificando especialmente las de características tóxicas. La figura 17 muestra los requerimientos generales de una matriz MED mientras que la figura 18 ilustra un ejemplo de aplicación de esta técnica. Figura 17 Requerimientos generales de una matriz MED 56 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias Fuente: Chacón –C. Potocnjak, 2009 Figura 18 Ejemplo de aplicación de la matriz MED 57 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias Fuente: Chacón –C. Potocnjak, 2009 En el siguiente link encuentra un ejemplo de aplicación de producción más limpia en una IPS: [http://acercar.ambientebogota.gov.co/industria/biblioteca/MANUAL-DE-BUENASPRACTICAS/MANUAL%20SECTOR%20IPS/capitulo1.%20Importancia%20de%20la%20Producci%C3%B3n%20 mas%20limpia%20en%20IPS..pdf] 58 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias UNIDAD 2 Nombre de la Unidad SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE TECNOLOGIAS y PROCESOS DE PRODUCCIÓN MÁS LIMPIA CAPÍTULO 4 AHORRO Y USO EFICIENTE DEL AGUA Lección 16 Generalidades del ahorro y uso eficiente del agua Lección 17 Programa de ahorro y uso eficiente del agua Lección 18 Auditoría del recurso agua: metodología y herramientas Lección 19 Lección 20 Estrategias para el uso eficiente del agua en sanitarios, actividades de cocina, calentamiento y enfriamiento Estrategias para el uso eficiente del agua en calderas, re-uso y recuperación del agua y tecnologías para el uso eficiente del agua CAPÍTULO 5 AHORRO Y USO EFICIENTE DE LA ENERGÍA Lección 21 Introducción al ahorro y uso eficiente de la energía Lección 22 Principios básicos del uso de la energía Lección 23 Análisis energético Lección 24 Inventario en el uso de energía y valoración de costos y beneficios Lección 25 CAPÍTULO 6 Oportunidades de producción más limpia en sistemas energéticos: Calderas, aire comprimido, bombas e iluminación AHORRO Y USO EFICIENTE DE MATERIALES E INSUMOS Y MANEJO DE RESIDUOS SÓLIDOS Lección 26 Introducción al ahorro y uso eficiente de materiales e insumos Lección 27 Estrategias de producción más limpia en el proceso de compras Lección 28 Estrategias de producción más limpia para el manejo de sustancias químicas y peligrosas Lección 29 Producción más limpia y la generación de residuos sólidos Lección 30 Estrategias de producción más limpia para minimización de residuos sólidos 59 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias UNIDAD 2. SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE TECNOLOGIAS y PROCESOS DE PRODUCCIÓN MÁS LIMPIA CAPÍTULO 4. AHORRO Y USO EFICIENTE DEL AGUA El agua es de suma importancia para la vida y la sostenibilidad de cualquier región. Por lo tanto, es responsabilidad de todos los consumidores (industrias u hogares) utilizara de forma adecuada optando por opciones más eficientes donde la aplicación de opciones de producción más limpia son claves para lograr ahorros sustanciales en el consumo del agua y poder conservar su disponibilidad y capacidad de abastecimiento. En este capítulo se mostrara como desde las estrategias de producción más limpia se pueden aplicar opciones que optimicen el uso del agua. En la lección 16 se presentaran las generalidades en el ahorro y uso eficiente del agua, la lección 17 determina los requerimientos de un programa de ahorro y uso eficiente del agua, la lección describe la auditoria del recurso agua y algunas herramientas de aplicación y la lección 19 y 20 muestran diversas estrategias para el uso eficiente del agua de acuerdo a los procesos y requeridos. Lección 16. Generalidades del ahorro y uso eficiente del agua La aplicación de la producción más limpia para utilizar el agua de forma más eficiente genera los siguientes beneficios: Reducir la demanda de agua de forma más rápida, económica y fácil con respecto a programas focalizados en la oferta. En tratamiento de agua y vertimientos reduce los costos y aplaza la construcción o expansión de nuevas plantas de tratamiento. Reduce los impactos ambientales debido a una menor generación de vertimientos a las aguas superficiales y subterráneas. Mantenimiento sostenido de la calidad del agua por reducción de la contaminación de las aguas subterráneas y se evita el uso de otras fuentes de agua de menor calidad. La aplicación de estas estrategias puede ser una estrategia preventiva para reducir el detrimento del recurso agua y puede generar ahorros significativos en el tratamiento de aguas residuales (como energía, productos químicos, etc.) y reducir los impactos ambientales asociados con el tratamiento de las aguas residuales. El uso eficiente del agua significa utilizar tecnologías y practicas mejoradas que suministran igual o mejor servicio con menos cantidad de agua, por ejemplo, el uso de grifos de bajo flujo con aireadores los cuales pueden ser más potentes que sin aireadores para el lavado de las manos. En cambio, la conservación del agua se asocia con la 60 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias reducción del consumo hacer menos con menos consumo de agua, por ejemplo, en una etapa de sequía reducir el riego de jardines o el lavado de los autos con el fin de conservar el agua. La conservación del agua también incluye que día a día la “gestión de la demanda” que implica como y cuando se puede mejorar el uso del agua y usualmente uso eficiente del agua se denomina también conservación del agua. La optimización del uso del agua en una organización es más que conducir un estudio, implementar y realizar un informe. Las medidas para el uso eficiente del agua deben ser vistas de forma holística dentro de la planeación estratégica del negocio ya que las compañías que utilizan de forma más eficiente el agua tendrán una ventaja competitiva frente a las que no aplican este tipo de programas. Un aplicación adecuada de estas estrategias implica que se prioricen las necesidades, definir los objetivos adecuados, establecer los indicadores mínimos de desempeño y la aplicación de las acciones requeridas. Estos principios son fundamentales tener en cuenta en la aplicación de opciones para ser más eficientes en el uso del agua. Las categorías de las medidas de uso eficiente del agua se pueden clasificar de la siguiente forma: Reducción de pérdidas (verificando escapes en tuberías o mangueras). Reducción del uso global del agua (sistemas cerrados en los procesos de agua cuando no se utilice). Aplicar prácticas para reutilizar el agua (re-uso de aguas de lavado). Cambios en los equipos podrían ser vistos como algo “fijo y permanente” para lograr la eficiencia del agua. Sin embargo, es vital también generar cambios en el comportamiento de los empleados con procesos de operación que pueden ser opciones rápidas y de bajo costo. Por lo tanto, en las opciones aplicar se deben combinar estrategias técnicas y de comportamiento a través de entrenamiento y concientización lo cual permite soluciones permanentes en el ahorro y uso eficiente del agua. Antes de comenzar un programa de ahorro y uso eficiente del agua se debe realizar una valoración de la situación actual de la organización en cuanto al uso del agua. A continuación se presenta una lista de chequeo sobre los elementos claves a analizar como diagnóstico preliminar frente al manejo del agua en la firma. Alta gerencia y recursos ¿El manejo eficiente del agua está incluido dentro de las políticas organizacionales? ¿El manejo eficiente del agua cuenta con responsables en la firma? ¿La organización cuenta con objetivos y metas cuantitativas con respecto al ahorro y uso eficiente del agua? 61 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias ¿Cómo se comunican los objetivos y metas relacionadas con el recurso agua a los empleados? ¿Con qué incentivos y procesos de retroalimentación cuenta la organización para incentivar y concientizar al personal con el uso eficiente del agua? ¿Con qué recursos cuenta la organización para desarrollar y aplicar opciones para el uso eficiente del agua? Eficiencia en el uso del agua La organización conoce los usos actuales del agua en sus procesos: calentamiento / enfriamiento, doméstico, actividades de limpieza, tratamiento de agua, evaporación, reutilización, jardinería, etc. La organización conoce cuales son los procesos que generan las mayores pérdidas de agua. La organización conoce los costos del ciclo de vida del agua en cuanto a suministro dela agua, tratamiento de vertimientos y perdidas de energía mecánica y calor. La organización realiza inspecciones periódicas para determinar pérdidas o usos innecesarios del agua en los procesos y estas prácticas están institucionalizadas. Identificación de oportunidades y metas de reducción Uso domestica: Por ejemplo, los grifos de agua para lavado de manos cuenta con aireadores? Calentamiento y enfriamiento: Por ejemplo: el agua de enfriamiento utilizada en compresores, aire acondicionado, bombas, etc. son eliminadas utilizando chillers, torres de enfriamiento o equipos de colección?, Los flujos de agua utilizados en calderas y torres de enfriamiento son controlados y optimizados?, Los condensados son reutilizados? Procesos de limpieza: Por ejemplo: Se han considerado opciones para mejorar la eficiencia en el uso del agua en las actividades de limpieza? Se cuenta con temporizadores en los grifos de agua o estos se manejan de forma manual? Cómo se realizan las actividades de mantenimiento en que está involucrado el recurso agua? Reutilización del agua: Por ejemplo: La organización ha cuantificado las aguas a reutilizar en cuanto a volumen y calidad?, Se han evaluado las opciones para determinar posibilidades de re-uso de agua en riego de jardines, torres de enfriamiento, sanitarios, etc.? Cocinas: Por ejemplo: Se cuenta con sensores para control de uso del agua?, se utilizan electrodomésticos ahorradores de agua como lavaplatos? Plan de acción para el uso eficiente del agua Se han realizado análisis de costo en cuanto a las oportunidades de uso eficiente del agua? 62 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias Se cuenta con un plan de implementación teniendo en cuenta las prioridades de la organización? Comunicación de resultados Se informa a los empleados los consumos mensuales de agua? Se han mostrado los logros de uso eficiente del agua en la compañía a través de la página web, como estudio de caso, etc. Al aplicar estrategias de producción más limpia para el uso eficiente del agua es importante realizar comparaciones o benchmarking para determinar las brechas entre el consumo de agua de la compañía y empresas similares este proceso se puede realizar en 5 pasos: Planeación. Seleccionar los procesos a comparar y las medidas de desempeño como costos, tiempo calidad, etc. Búsqueda. Se debe buscar información del desempeño de los mejores a través de redes, expertos, asociaciones, información pública, entre otros. Esta información determina cuales son los mejores desempeños y la brecha de la compañía analizada. Observación. Se determina por procesos cuales son las brechas entre los mejores y cuales procesos podrían mejorarse. Análisis: Se comparan los niveles de desempeño entre las instalaciones y procesos determinados. Se analizan las causas raíz del porque las brechas en el desempeño. Los datos a comparar deben ser controlados, normalizados y de calidad. Adaptación: Implica un aprendizaje desde el proceso de benchmarking a partir de los hallazgos del análisis comparativo lo cual permite formular objetivos y metas más concretas y adaptadas a los requerimientos de la organización. Este proceso debe ser interactivo evaluando los progresos determinado correctivos verificando las mejoras del proceso. En Colombia la legislación marco para el uso eficiente del agua es la ley número 373 de 1997. Así mismo, el decreto 1594 de 1984 reglamenta el uso del agua y los residuos líquidos, decreto 901 de 1997 que reglamenta tasas retributivas por utilización directa o indirecta del agua como receptor de los vertimientos puntuales, y resolución 273 de 1997 y 372 de 1998 establece tasas de tasas retributivas, entre otros. En el siguiente artículo se muestran los principios del uso eficiente del agua: [http://cidbimena.desastres.hn/filemgmt/files/principioagua.pdf] 63 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias Lección 17. Programa de ahorro y uso eficiente del agua Para desarrollar un programa exitoso de ahorro y uso eficiente del agua requiere de una planeación adecuada donde se determinen recursos técnicos, humanos y financieros, motivación del personal, etc. Este programa debe estar integrado con la gestión ambiental de la compañía. Los factores que direccionan estos programas son las oportunidades de uso eficiente del agua y la reducción de costos que ayudan a la organización para optimizar la eficiencia operacional, mejorar la competitividad económica y conservar la calidad de los recursos hídricos a futuro. Un programa de ahorro y uso eficiente del agua se puede desarrollar en seis etapas como se muestra a continuación: 1. Establecer un comité y objetivos La organización debe enmarcar el programa de ahorro y uso eficiente del agua a través de un comité, las políticas organizacionales, el presupuesto y medidas de concientización. Se debe establecer una línea base en cuanto al uso del agua y las oportunidades para mejorar su eficiencia. Con información adicional, se deben establecer objetivos realistas de forma cuantitativa por ejemplo porcentajes de reducción en el consumo global de agua (ejemplo: reducir en el año 2013 el 5% del consumo global de la organización) o establecer la reducción en litros por año (reducir el consumo en 100 litros por año) o también se puede manejar objetivos por producto, servicio o proceso basado en los índices de operación (metros cúbicos por producto terminado o servicio ofrecido). Estos objetivos deben ser revisados periódicamente lo cual garantiza la mejora continua o correcciones en el proceso. 2. Definición de recursos y requerimientos del proyecto Se deben establecer los siguientes elementos: Revisar la efectividad de las medidas actuales para mejorar la eficiencia en el uso del agua, establecer el presupuesto y los fondos, evaluar las restricciones regulatorias y requerimientos locales del suministro de agua, determinar opciones de fondos o asistencia técnica externa, coordinar la auditoria de eficiencia del agua, establecer los criterios para diseñar las medidas de eficiencia en el uso del agua, desarrollar un plan, motivar la participación de los empleados y concientizar, verificar opciones de medidas y actividades de eficiencia, periódicamente revisar los progresos y realizar las modificaciones requeridas. Para el éxito del programa se requiere la participación activa de los empleados a través de diferentes estrategias como la aplicación de iniciativas de los empleados, determinar las responsabilidades en cada uno de los cargos, realizar capacitaciones que expliquen cómo lograr ahorros y usos eficientes del agua, establecer estrategias de comunicación activa del programa, realizar campañas, establecer incentivos que permitan reconocer los logros en ahorro de agua, entre otros. 64 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias 3. Auditorías hídricas para valorar el uso actual del agua y los costos Para identificar las opciones potenciales para mejorar la eficiencia en el uso del agua es fundamental entender cómo se consume el agua en la compañía realizando una auditoría que se define como el proceso por el cual todos los usos del agua al interior de la firma son caracterizados teniendo en cuenta las tasas y direcciones de flujo, la temperatura y los requerimientos de calidad (en la lección 20 se explicara el proceso de auditoría hídrica en más detalle). Balances de agua Construir un balance de agua es fundamental para identificar todos los usos del agua de forma resumida a través de una tabla o diagrama. En el balance se presenta el uso del agua en máquinas, edificios, irrigación de jardines, evaporación y descargas de vertimientos. Todos los flujos de entrada deben ser iguales a los flujos de salida más la irrigación, evaporación y otras pérdidas de agua. Cuadro 12 Balance de agua consolidado de las instalaciones de una industria manufacturera Fuentes de uso de agua Galones por año % total Torres de enfriamiento 7966000 38.3 Procesos de limpieza 3848000 18.5 Sanitarios 3536000 17 Bombas y compresores 2388000 11 Riego zonas verdes 832000 4 Mantenimiento 561600 2.7 Pérdidas 416000 2 Preparación de alimentos 312000 1.5 Subtotal 19859000 95.5 Agua total comprada 20800000 100 941000 4.5 No contabilizada Fuente: Eaves et al., 2009 65 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias En esta etapa se requiere contar información proveniente de las facturas de agua de por lo menos tres años, contadores de agua tamaño y localización, fuentes de agua potable y no potable, datos de procesos de sub-medición, tratamientos de agua, costos de tratamiento de vertimientos, diagramas de bombas, programas de irrigación, número de empleados, horarios de limpieza, descripción de las instalaciones en cuanto a metros cuadrados instalados, niveles de producción y consumos de agua por proceso, producto o servicio. Se debe realizar un recorrido por las instalaciones identificando todos los equipos que consumen agua, confirmar los planos de instalaciones hidráulicas y bombas, cuantificar las tasas de flujo de agua y usos, determinar la calidad del agua requerida en cada proceso, verificar las medidas actuales de ahorro de agua, observar las posibles pérdidas de agua por evaporación, agua incorporada en producto, presión de agua excesiva y potenciales de eficiencia en cada operación. En esta etapa es importante determinar los costos reales del agua donde se deben determinar costos por calentamiento de agua, agentes químicos, bombas eléctricas, tratamientos de agua y mano de obra. 4. Identificar oportunidades para ahorro y uso eficiente del agua en planta y equipos En general se deben tener en cuenta usos innecesarios del agua, perdidas fijas, cantidades mínimas de uso, posibilidades de recirculación de agua en procesos o por grupos de procesos, re-usos secuenciales de agua, tratamientos de agua requeridos, determinar diferencias de calidad del agua de acuerdo a los procesos verificando necesidades de agua potable o no potable, instalar medidores de agua en los procesos y reducir presiones en las válvulas cuando aplique (en las dos lecciones siguientes se explicaran con más detalle estas medidas). 5. Elaborar un plan y cronograma de implementación Se deben incluir los siguientes elementos: Estrategia actual de la compañía en cuanto al ahorro y uso eficiente del agua, cuantificar los objetivos y metas estableciendo la cantidad de agua que se debe ahorrar en las instalaciones, resumir todas las medidas que se van aplicar y sugerencias para los empleados, evaluar cada medida incluyendo un análisis costo beneficio, costos de operación, ahorros y períodos de retorno de la inversión, priorización de las medidas teniendo en cuenta la medida de mayor costo beneficio para aplicación inmediata, medidas que requieren mayor evaluación para su aplicación y medidas que no pueden ser aplicadas, verificar si se requieren cambios en diseños ingenieriles, establecer cronogramas de implementación para cada medida, identificar los responsables de implementación y seguimiento, establecer los recursos requeridos y realizar verificación permanente que garantice la mejora continua y efectividad en el ahorro y uso eficiente de la energía. 66 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias 6. Revisar resultados y opciones de comunicación Comunicar los resultados de las opciones exitosas se convierte en un estímulo para los empleados y buscar nuevas opciones para optimizar el uso del agua se deben establecer canales de comunicación efectivos. Es importante en los programas de uso eficiente del agua involucrar a las partes interesadas de tal forma que se entiende él porque es importante conservar el agua y optimizar su uso. Los ahorros de agua se deben presentar tanto en cantidad de agua como en costos de tal forma que se evidencien las ganancias que obtuvo la firma por aplicar este tipo de programas lo cual puede generar nuevas inversiones. En el siguiente link encuentra varios estudios de caso de la aplicación de programas de uso eficiente del agua: [http://www.afedonline.org/water%20efficiency%20manual/PDF/7Appendix%20A_Case%20Studies.pdf] 67 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias Lección 18. Auditoría del recurso agua metodología y herramientas En la realización de una auditoría del recurso agua se siguen las siguientes etapas: 1. Preparación de la auditoría: En la auditoría del recurso agua es fundamental su preparación para asegurar su efectividad y maximizar los resultados. En esta etapa se deben tener en cuenta los siguientes elementos: a. La localización y alcance de las instalaciones a auditar, b. La edad y el tamaño de las instalaciones (incluir número de edificios, áreas en metros cuadrados por proceso, planos hidráulicos, etc.), c. Información de auditores y auditados, d. Productos producidos o servicios específicos en sitio (en servicios: número de platos servidos, datos de ocupación; en manufactura: cantidad de agua utilizada por producto producido; en general: cantidad de agua por persona, etc.), d. Horarios de operación en la instalación (número de empleados por turno, cambios por mantenimiento y otros elementos de producción), e. Un perfil del uso del agua que indique el consumo total de agua y el consumo de agua por unidad de producto por mes para los últimos tres años, d. Copias de las facturas de agua potable y tratamiento de aguas residuales por lo menos de dos años, e. Elaborar una lista de todos los equipos que utilizan agua incluyendo los flujos de agua dados por el proveedor vs. los actuales, f. Un inventario de los sanitarios y equipos ahorradores de agua, g. Todas las mediciones del agua suministrada en metros cúbicos incluyendo tanques y determinar la localización de los medidores y sus requerimientos de calibración. 2. Conducción de la auditoría En esta etapa se realizar un recorrido por las instalaciones para determinar por observación directa como se utiliza el agua en cada uno de los procesos. En el recorrido por la organización se debe tener en cuenta lo siguiente: a. Durante el recorrido, verificar las horas de operación por los equipos incluyendo los domésticos y de operación de la cocina, verificar estados de la tubería especialmente en instalaciones viejas, verificar los equipos de múltiples uso (enfriamiento de agua o máquinas de hielo), b. Identificar los flujos de agua y los requerimientos de calidad requeridos en cada uso lo cual permite determinar opciones de re-uso de agua teniendo en cuenta parámetros de temperatura, pH, conductividad, solidos totales disueltos, DBO, demanda química de oxígeno, metales, aceites y grasas, c. Donde sea posible medir los flujos de agua actuales, d. Verificar la cantidad y calidad de agua requerida por los equipos comparando los manuales vs. reales en caso de diferencias verificar cuales serían las causas y consecuencias de la situación atípica y realizar los correctivos requeridos, e. Determinar las frecuencias adecuadas para la medición de los consumos de agua si deben ser por ejemplo diarios o mensuales y verificar el grado de cumplimiento de los objetivos propuestos, f. Identificar los flujos de vertimientos globales y por procesos. Con esta información se debe obtener un balance 68 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias hídrico de la organización y en caso de que el agua no contabilizada o las perdidas sean mayores al 10% se revisar mayores áreas de consumo y verificar posibles medidas. 3. Informe de auditoria Generar un informe adecuado de la auditoria hídrica que muestre hallazgos y recomendaciones es fundamental para la toma de decisiones. El informe debe contener lo siguiente: a. Resumen ejecutivo de las recomendaciones, cuantificación de los ahorros, costos de inversión y períodos de retorno a la inversión, b. Introducción, c. Descripción de las instalaciones, d. Consumo histórico del agua de uno o más años, d. Balances de agua, e. Opciones de eficiencia, análisis técnicos y cálculos de ahorro y e. Normalización de datos y supuestos aplicados. Dentro de la auditoría del recurso agua es fundamental detectar las pérdidas generadas que pueden incluir baja presión del agua o aguas residuales o volúmenes de agua no contabilizados. Las locaciones típicas de pérdidas son usualmente juntas de tuberías, sanitarios, bombas, válvulas, grifos, equipos de procesamiento, entre otros. La eliminación de las perdidas implica remplazo o reparaciones requeridas donde las rutinas de mantenimiento son fundamentales como medida preventiva ya que muchas de las perdidas especialmente por goteo se pueden detectar visualmente. Las pérdidas de agua por goteo en un agujero pueden ser calculadas utilizando la ecuación de Greely. √ Donde Q es el caudal del agujero gpm, A es el área transversal del agujero en pulgadas cuadradas y P es la línea de presión en libras por pulgada cuadrada. Los agujeros en uniones o grietas se pueden calcular de la siguiente forma: √ Donde Q es el caudal del agujero gpm, A es el área transversal del agujero en pulgadas cuadradas y P es la presión en psi. Por ejemplo, a 1/32” de amplio de grieta y 1” de largo se puede utilizar 4.5 gpm a 40 psi. A continuación se presenta un modelo de lista de chequeo para realizar la auditoria al uso y consumo del agua. I. Información General Nombre de la compañía__________________________________ Fecha ____________ Dirección ________________________________________________________________ 69 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias Auditor líder y equipo ______________________________________________________ Auditados ________________________________________________________________ Objetivos a evaluar _________________________________________________________ _________________________________________________________________________ Alcance y límites de auditoría _________________________________________________ _________________________________________________________________________ II. Antecedentes sobre el uso y consumo del agua Promedio de agua consumida a partir de la factura (anual o mensual) ________________ Promedio de agua consumida a partir de la factura (anual o mensual) después de las medidas aplicadas __________________________________________________________ Tamaño de las instalaciones en m2 (general y especificas por puntos críticos de consumo de agua) __________________________________________________________________ Fuentes primarias de agua (acueducto, pozo subterráneo, etc.) ______________________ Fuentes secundarias de agua __________________________________________________ Potencial de reducción en metros cúbicos _______________________________________ Ahorros esperados__________________________________________________________ Se puede obtener un crédito para opciones de re-uso de agua (torres de enfriamiento, riego de jardines) minimizando vertimientos? ____________________________________ Se requieren medidores adicionales para monitorear el agua que es reutilizada? ________ _________________________________________________________________________ Balance de agua y costos Fuente de agua 3 m / año % del total Costos del agua ($/año) Costos del tratamiento de vertimientos ($/año) Otros costos ($/año) Doméstica Enfriamiento / Calentamiento Limpieza Riego III. Datos de la organización Número de empleados _______ Turnos por día ______ Operación días 7 semana _______ Tamaño y tipo de planta (m2) _____________ Años construcción o renovación__________ Tipo de negocio (manufactura, servicios, etc.)____________________________________ Si es manufactura, elabore una lista de productos con su cantidad anual de producción___ _________________________________________________________________________ 70 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias Si es servicios o sector institucional, lista de clientes, tasas de ocupación, comidas servidas por año ___________________________________________________________________ Otros datos pertinentes a la instalación _________________________________________ Medidas pasadas y actuales de los programas de uso eficiente del agua (políticas, entrenamiento, concientización y objetivos) _____________________________________ IV. Parámetros del sistema Número, tipos y tamaños de edificios __________________________________________ Áreas en m2 _____________ Descripción de las plantas de tratamiento de agua al interior de la compañía (caudales y costos de operación) ________________________________________________________ Notas ____________________________________________________________________ V. Agua utilizada en la manufactura Volumen de agua utilizada directamente en el producto, por año ____________________ Descripción del agua utilizada en el procesamiento _______________________________ Volumen utilizado en producción (planta) _______________________________________ Notas ____________________________________________________________________ VI. Agua utilizada en procesos de limpieza y actividades sanitarias Volumen de agua utilizada en limpieza y actividades sanitaria ______________________ Descripción de los procesos de lavado y sanidad __________________________________ Número de fregaderos, etc ___________________________________________________ Se han mejorado las técnicas de enjuague o se ha considerado (control de conductividad en los flujos, mejora en las presiones de enjuague, etc.)? ___________________________ Se cuenta con procesos de limpieza en seco en vez de utilizar procesos húmedos como primera etapa para limpieza de residuos secos? __________________________________ Se cuenta con temporizadores que controlen el suministro de agua? _________________ Notas ____________________________________________________________________ VII. Calentamiento y enfriamiento Descripción de las torres de enfriamiento o enfriadores evaporativos (caudal, años, tipos y usos) _____________________________________________________________________ Tasas de agua utilizadas en torres de enfriamiento y equipos ________________________ El condensado es reutilizado __________________________________________________ Descripción y requerimientos de los sistemas de refrigeración _______________________ Volúmenes de agua utilizados en los equipos de enfriamiento (aires acondicionados, compresores, bombas equipos hidráulicos, etc.) o el agua utilizada en estos procesos es eliminada a través de chillers, torres de enfriamiento o equipos de enfriamiento? 71 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias Los drenajes o purgas en las calderas o torres de enfriamiento se han optimizado? Notas ____________________________________________________________________ VIII. Uso doméstico Sanitarios (número, tipo y volumen de tanque) ___________________________________ Urinales (número y volumen) _________________________________________________ Duchas (número y flujos estimados ____________________________________________ Grifos para lavado de manos (2.5 gpm) en uso ___________________________________ Número y flujo estimado de lavaderos o fregaderos _______________________________ Los grifos cuentan con aireadores y son de bajo flujo ______________________________ Notas ____________________________________________________________________ IX. Cocina y casino Descripción de lavaplatos uso y volumen ________________________________________ Uso del agua en máquinas de hielo o enfriamiento del agua _________________________ Número y tasas de flujo de los grifos ___________________________________________ Disposición de residuos ______________________________________________________ Los electrodomésticos utilizados en estas actividades son ahorradores de agua o se ha considerado su adquisición ___________________________________________________ Notas ____________________________________________________________________ X. Otros usos, pérdidas o consumos no contabilizados Referencie las pérdidas estimando los caudales aproximados ________________________ Se presentan otros usos de agua (lavado de carros, control de polvos, etc.) ____________ Notas ____________________________________________________________________ XI. Otros factores Factores que podrían afectar el incremento o disminución del consumo _______________ _________________________________________________________________________ Con que oportunidades cuenta la organización (eficiencia energética, recuperación de calor, iluminación, reducción de residuos sólidos, prevención de la contaminación) _________________________________________________________________ En la siguiente lectura encuentra una descripción de los lineamientos a seguir en un programa de ahorro y uso eficiente del agua y la importancia de la auditoria del agua: [http://www.consorcioaa.com/cmscaa/export/sites/default/CAA/documentos/Plan.pdf] [http://www.ohiowater.org/oawwa/oawwa/workshops%20&%20Seminars/Handouts/2010%20SDWA/Berni e%20Bouman.pdf] 72 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias Lección 19. Estrategias para el uso eficiente del agua en sanitarios, actividades de cocina, calentamiento y enfriamiento En esta lección se muestran diversas estrategias de uso eficiente del agua en sanitarios, actividades de cocina, calentamiento y enfriamiento. Estrategias en sanitarios y usos domésticos El promedio diario de la demanda doméstica en instalaciones comerciales e industriales se encuentra en un rango promedio entre 20 y 35 galones por día por empleado y se estima que se pueden alcanzar ahorros del 25% al 35% en estos usos. El siguiente cuadro muestra las medidas de eficiencia que se pueden dar en estos usos. Cuadro 13 Estrategias para el uso eficiente del agua en sanitarios y usos domésticos Equipo / Instalación Sanitario tipo fluxómetro Estilo actual / tasas de flujo Opciones para el uso eficiente del agua / Ahorros estimados Fluxómetro 1.6 gpf Instalar una válvula dual de cisterna. Ahorro 20% (0.3 gpf promedio de ahorro). Fluxómetro 3.5 gpf Fluxómetro 4.5 gpf Tanque tipo gravedad 1.6 gpf Sanitario tipo tanque Tanque tipo gravedad 3.5 gpf Tanque tipo gravedad 5-7 gpf 2.5 gpm Duchas 3-5 gpm 5-8 gpm Instalar sanitarios de alta eficiencia. Considerar válvulas de inserción. Ahorro 0.5 gpf Instalar 3.5 gpf válvula remodelada no requiere cambio de bola. Ahorra 1.0 gpf Examinar válvula dual de la cisterna Verificar estándares actuales Considerar sanitarios de alta eficiencia en el remplazo o nuevos requerimientos Instalar sanitarios de alta eficiencia o de 1.6 gpf de gravedad / modelos presurizados de cisterna. Ahorros 1.9-2.2 gpf Instalar sanitarios de alta eficiencia o de 1.6 gpf con cisternas de gravedad o cisternas presurizadas Remplazar por bajo flujo por debajo de 1.5 gpm. Ahorro 1.0 gpm. Instalar 2.5 gpm o menor Instalar 2.5 gpm Tiempo de retorno de la inversión (años) 3-4 2 - 4.5 Observaciones Educación y considerar en nuevas instalaciones sanitarios de alta eficiencia. Se debe cambiar válvula y bomba. 0.7 – 1.9 0.7 – 1.0 >10 1.1 - 3 0.7 - 2.1 0.6 – 1.3 0.4 – 2 < 0.2 Válvulas de fluxómetro utilizadas en áreas comerciales de alta uso. Verificar estándares y catálogos de sanitarios ahorradores Dispositivos de desplazamiento no son recomendados para unidades de 3.5 gpf Considerar sistema de tanques presurizados para áreas de alta demanda. Simultáneamente se generan ahorros de energía Fuente: Eaves et al., 2009 73 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias Estrategias en actividades de cocina La aplicación de programas de uso eficiente del agua son generalmente considerados como costo efectivo y con recuperación de la inversión en dos años. Los usos ineficientes del agua en las operaciones de cocina se concentran en dos aspectos diseño de los equipos y patrones de comportamiento. Los equipos con mayor consumo de agua son los lavaplatos, griferías, maquinas procesadores de hielo y disposición de residuos. Sin embargo, las mejoras tecnológicas han generado ahorros en el recurso hídrico asociados con los equipos y estándares. Para el uso eficiente del agua se puede contar con dos estrategias de comportamiento y mecánicos. En el primer caso, se debe educar al personal sobre los beneficios del uso eficiente del agua, la importancia de reportar las pérdidas de agua por goteo u otra situación y utilizar los equipos con la capacidad máxima. En el segundo caso, reutilizar las aguas de enjuague, mantener las tasas de flujo de acuerdo a las especificaciones del operador, instalar temporizadores de uso de agua, utilice “puertas de vapor” para prevenir pérdidas de agua por evaporación, verificar los volúmenes de servicio y estimar los requerimientos de la instalación, entre otras. Estrategias en procesos de enfriamiento y calentamiento Los procesos de enfriamiento y calentamiento son operaciones críticas en cuanto al consumo de agua. Las torres de enfriamiento remueven el calor de los sistemas de aire acondicionado y de una variedad de procesos industriales que generan exceso de calor, usualmente estas torres cuentan con un ciclo continuo de agua en un circuito cerrado que pude consumir del 20 al 30% o más del total de agua utilizada por la instalación lo que implica que la optimización del proceso y mantenimientos adecuados pueden generar ahorros significativos. La figura 19 muestra el sistema de una torre de enfriamiento y el balance de agua que está determinado por tres parámetros: evaporación, agua de reposición, purgas y flujo. Algunas estrategias para mejorar la eficiencia en el uso del agua en estos procesos implican la optimización de purgas que implica aumento en las concentraciones que generalmente es de 2 a 3 y puede incrementarse 6 veces o más en opciones de tratamiento genéricas. El volumen de agua ahorrada por el incremento de los ciclos de concentración se determina con la siguiente ecuación: ( )( ) Donde V: Volumen de agua conservada, Mi: Volumen inicial de agua de sustitución, CRi: concentración antes de incrementar el ciclo, CRf: Concentración después de incrementar los ciclos. 74 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias Figura 19 Sistema de una torre de enfriamiento y balance de agua Fuente: Eaves et al., 2009 En estos procesos se debe comprobar la bio-compatibilidad del aire condensado a lo largo de la torre, verificar las características de las agua de enjuague y reposición, considerar técnicas avanzadas de reciclaje como la ultrafiltración, considerar otros re-usos de agua a partir de la fuente y la calidad como las purgas de las centrifugas, verificar que la torre no presente desbordamientos o minimizarlos durante las operaciones intermitentes y posibilidades de drenaje de sumidero. El cuadro 14 muestra otras opciones para mejorar la eficiencia en el uso del agua en procesos de enfriamiento y calentamiento. 75 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias Cuadro 14 Estrategias para el uso eficiente del agua en los procesos de enfriamiento y calentamiento Opciones Ventajas Desventajas Mejoras en las operaciones para controlar purgas y adicción de químicos Bajos costos de capital, operaciones y requerimientos de mantenimiento Tratamientos con ácidos sulfúricos Bajos costos de capital y operaciones Incremento en las tasas de concentración, cuando la alcalinidad es limitada Potencial de manejo seguro de sustancias peligrosas Potenciales daños por corrosión Mejorar operaciones de eficiencia Baja posibilidad de incrustación Mantenimiento adicional No efectividad en la disolución de solidos Costos moderados de capital Filtración de corriente parcial Ozonización Reducir cambios en las incrustaciones químicas Reducir los requerimientos de los líquidos químicos Sistema de magnetos Reducir o eliminar el uso de químicos Re-uso del agua en las instalaciones Reducir el consumo global del agua en las instalaciones Ninguna Alto capital de inversión Sistemas complejos Tecnología novedosa Desempeño controversial Potencial de incremento de incrustaciones, escala o corrosión Necesidades adicionales de tratamiento de agua. Fuente: Eaves et al., 2009 En el siguiente link encuentra varios estudios de caso que muestran estrategias del uso eficiente del agua: [http://www.savewaternc.org/buscasestudies.php] 76 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias Lección 20. Estrategias para el uso eficiente del agua en calderas, re-uso y recuperación del agua y tecnologías para el uso eficiente del agua En esta lección se revisaran otras estrategias para el manejo y uso eficiente del agua en un proceso clave como son las calderas, opciones para re-uso y recuperación del agua y las tecnologías aplicables. Calderas. En estos equipos se deben tener en cuenta una serie de características que permiten un uso eficiente del agua como se explica a continuación: Impurezas en el agua. El incremento de impurezas tales como disolventes sólidos puede generar mantenimiento del vapor, daños en la tubería y atrapamiento del vapor en los equipos. El incremento de las concentraciones de las impurezas provenientes de sólidos suspendidos puede formar sedimentos los cuales disminuyen la eficiencia de las calderas y la capacidad de transferencia de calor. Purgas. Verificar que el sistema de la caldera remueve los sólidos a los niveles requeridos, se debe lograr la cantidad adecuada de purga ya que un exceso incrementa las aguas residuales, uso de energía y químicos y un déficit puede incrementar las impurezas, las purgas de calor pueden ser utilizadas para incrementar la eficiencia global del sistema, la cantidad adecuada de purga depende del tipo de caldera, presión del vapor, programa de tratamiento químico y calidad del agua de alimentación y se debe migrar de sistemas manuales de control de purgas a automáticos. Maximizar los condensados de retorno. Disminuye las purgas de agua y maximiza los ciclos de concentración de las calderas. Se debe disminuir el uso de químicos, conservar el valor del calor a una temperatura alta del condensado y verificar las redes de vapor periódicamente. Mejorar los sistemas de tratamiento de agua. Estos sistemas se deben concentrar en tres aspectos: remover solidos suspendidos, remover oxígeno y remover la dureza y otras impurezas solubles. Las tecnologías que predominan son osmosis inversa y desmineralización. Para una operación adecuada de la caldera se recomiendan los siguientes límites de concentración: Cuadro 15 Concentraciones máximas recomendadas Presión de operación de la caldera (psi) 0 - 50 50 - 300 300 - 450 Sólidos totales disueltos (ppm) 2500 3500 3000 Alcalinidad total (ppm) 500 700 600 Sólidos suspendidos totales (ppm) 15 10 Fuente: Eaves et al., 2009 77 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias Opciones de re-uso y recuperación del agua. Maximizar el uso del agua en los diversos procesos industriales tiene relación directa con las características de la calidad del agua que determina el uso multifuncional de acuerdo a los requerimientos del proceso para cumplir con requisitos del producto. Teniendo en cuenta la diversidad de tecnologías para el tratamiento de agua que son costo efectivas permiten suplir la demanda de agua y ahorros lo cual justifica la inversión. Dependiendo los requerimientos de la calidad del agua para el proceso determinado esta puede ser recirculada o requerir tratamientos básicos tales como filtración o remoción de solidos o grasas. La figura 20 muestra ejemplo de los procesos de re-uso o reutilización del agua. Figura 20 Ejemplo de los procesos de re-uso o reutilización de agua Fuente: Eaves et al., 2009 Los estándares de calidad del agua requieren que se establezcan para cada uno de los múltiples usos. En el caso de altos estándares de calidad se pueden trabajar tratamientos avanzados tales como ultrafiltración, nano-filtración, hiper-filtración (osmosis inversa) y filtración de carbón e intercambio iónico. Adicionalmente, los efluentes de agua se pueden utilizar para limpieza de químicos en soluciones acuosas o recuperar metales en soluciones de enjuague, lo cual reduce el tratamiento de las aguas residuales. En los procesos de re-uso y reutilización de agua es necesario que en las instalaciones se sigan todo los requerimientos de seguridad y salud ocupacional y se informe a los empleados que agua no potable está siendo reutilizada especialmente se debe colocar esta información en todas las válvulas, tuberías y sitios de almacenamiento en los procesos que 78 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias utilizan este tipo de agua especialmente para que los empleados sepan que este tipo de agua no es apta para el consumo. En el caso del uso de aguas lluvias se deben tener dos criterios: en el primer caso los requerimientos o no requerimientos de tratamiento del agua de acuerdo a los estándares de calidad y determinar las posibilidades de re-uso del agua de forma benéfica con el propósito de conservación del agua. Los principales usos de estas aguas son para riego de jardines, control de polvo, compactación de suelos, procesos industriales que no requieren agua potable tales como enfriamiento en procesos concretos, baños y sistemas de prevención de incendios, fuentes decorativas, limpieza de calles, lavado de vehículos, torres de enfriamiento y purgas de agua en calderas. El ranking de las tecnologías emergentes para el uso eficiente del agua son las siguientes: Aquaporins: es una membrana que replica la forma natural de remoción de sales del agua (riñones o manglares). Para más información de esta tecnología se pueden verificar las siguientes páginas webs: www.aquaporin.dk y www.danfossaquaz.com. Bio-polímeros de aguas residuales: son una alternativa natural basada en la petroquímica de los plásticos y se utiliza en el tratamiento de aguas residuales. Para más información consultar www.anoxkaldnes.com. Membranas provenientes de la nano ingeniería: estas tecnologías disminuyen los requerimientos de energía en los procesos de remoción de sales. Recuperación de biogás: Se requiere recuperar o disminuir su producción de las plantas de tratamiento de aguas residuales para más información consultar www.paques.nl y www.biothane.com. Celdas de combustibles microbianos: Implica la recuperación de energía de las aguas residuales en la generación de electricidad a través de estas celdas para más información consultar www.emefcy.com. Para más información de nuevas tecnologías en el uso eficiente del agua consultar las páginas anteriores: [http://www.nanowerk.com/news/newsid=11824.php#ixzz1y6TEaXIE] [http://www.watersavertech.com/] 79 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias UNIDAD 2. SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE TECNOLOGIAS y PROCESOS DE PRODUCCIÓN MÁS LIMPIA CAPÍTULO 5. AHORRO Y USO EFICIENTE DE LA ENERGÍA Hoy por hoy las organizaciones se preguntan si realizan un uso eficiente de la energía donde se han planteado diversas estrategias pero muchas veces no se aplican debido principalmente a los bajos costos de la energía, la relación entre comodidad vs. ahorro, la incertidumbre frente al costo beneficio de las alternativas y la baja concientización. La energía se encuentra como un recurso fundamental dentro de la agenda mundial como un factor económico y ambiental que busca que se desarrolle nuevas fuentes alternativas de energía y planes de ahorro y uso eficiente de la energía. En este capítulo se plantea como desde las estrategias de producción más limpia se pueden aplicar opciones que optimicen el uso eficiente de la energía. En la lección 21 se presenta una introducción sobre el ahorro y uso eficiente de la energía. La lección 22 muestra los principios básicos del uso de la energía. La lección 23 muestra el procedimiento para realizar un análisis energético. En la lección 24 se muestra como se realiza un inventario de usos de la energía y como se pueden valorar las opciones de ahorro energético. La lección 25 muestra oportunidades de producción más limpia para algunos equipos de alto consumo de energía. Lección 21. Introducción al ahorro y uso eficiente del agua El propósito de la producción más limpia es prevenir o reducir la contaminación y la generación de residuos implementando medidas amigables con el medio ambiente y económicamente viables en el caso de la energía reduciendo su consumo por unidad producida lo cual produce menos contaminación y reduce los costos de inversión. El ahorro y uso eficiente de la energía es ampliamente reconocido como uno de los pilares de la seguridad energética, desarrollo y transición hacia economías de bajo carbono por los países. Las inversiones en eficiencia energética podría ser más atractivas en la medida que su recuperación se da en períodos razonables, los costos de la energía son menores y se genera mayor productividad. Además, permite a las naciones y las organizaciones estar mejor preparado frente a cualquier cambio sustancial de los precios de la energía. Para los países mejorar la eficiencia energética puede estar dado por factores internos y externos. En el primer caso para mejorar su seguridad energética, disminuir los cuellos de botella por producción, reducir los costos operativos, mejorar la competitividad y con factor generador de empleo. En el segundo caso, disminuir la huella de carbono del sector energético, mitigación del cambio climático y protección ambiental a nivel local y regional. 80 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias Usualmente para medir la eficiencia energética se utiliza su inverso que se denomina la intensidad energética la cual es definida como la cantidad de energía requerida para producir una unidad de producto y está determinada por el tipo de procesos o tecnologías utilizadas, la edad de los equipos utilizados y la eficiencia de producción incluyendo las condiciones de operación. La intensidad energética varía entre productos, instalaciones industriales, entre otros factores. Por ejemplo, la fabricación del acero puede ser dada por hierro o re-uso del acero. En el primer caso la intensidad de la energía primaria para producir una tonelada utilizando oxígeno es de 16.3 GJ, mientras que en el segundo caso solo se requeriría 6 GJ/Ton (UNIDO, 2008). En la industria los sistemas que soportan los procesos industriales pueden generar diversas intensidades energéticas, los cuales incluyen compresores de aire, bombas, sistemas de ventilación (determinado por los motores), sistemas de vapor y los sistemas de calentamiento que convierten energía en fluidos energizados o calor para los procesos de producción. Los motores y los sistemas de vapor contabilizan aproximadamente 15% y 38% respectivamente del uso global de la energía utilizada en la manufactura que en términos numéricos equivale a 46 EJ/año (UNIDO, 2008). Al ser estos procesos fundamentales para el sector industrial se deben buscar soluciones factibles donde las tecnologías y la producción más limpia son fundamentales en el análisis, definición y posibles soluciones en los procesos o áreas donde se presentan perdidas excesivas de energía ya sea dentro del ciclo de los equipos, procesos operacionales, excesivos flujos de residuos de calor o posibles fallas en los equipos. Mejorar la eficiencia de los sistemas energéticos contribuye en incrementos de la producción por un mejor uso de los equipos, mayor confiabilidad y reducción en los costos de mantenimiento. Además, el período de retorno de la inversión de este tipo de proyectos son generalmente cortos entre algunos meses a 3 años y genera una mayor aceptación de los productos y mejores prácticas ingenieriles. El ahorro y el uso eficiente de la energía pueden estar dados a nivel macro que se define como las directrices del país frente al uso de la energía y a nivel micro que está dado por las expectativas de las organizaciones frente al uso de la energía. La figura 21 muestra estos objetivos a cada nivel. Cada uno de estos objetivos son motivantes para mejorar la eficiencia energética el cuadro 16 muestra los principales incentivos con sus respectivos objetivos en pro del ahorro y uso más eficiente la energía. Sin embargo, también existen barreras para mejorar la eficiencia energética como se muestra en el cuadro 17. Estos elementos son importantes en la aplicación y desarrollo de un programa de producción más limpia aplicado a la energía ya que de ello depende el éxito y el logro de los objetivos propuestos. Por eso es importante conocerlos con el fin de tenerlos en cuenta y poder direccionar actividades que logren los objetivos y resultados esperados en la organización. 81 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias Figura 21 Objetivos que incentivan el ahorro y uso eficiente de la energía Objetivos para mejorar la eficiencia energética Nivel macroeconómico Mantener las reservas de combustibles fosiles Fortalecer la seguridad energética Prevenir el calentamiento global Mejorar la calidad ambiental Nivel microeconómico level Minimizar costos Reducir el uso de la energía cuando los precios se incrementan Buscar sustitutos o energías limpias Fuente: IEA, 2010 Cuadro 16 Principales incentivos e objetivos para un uso eficiente de la energía Incentivo Seguridad energética Desarrollo económico y competitividad Cambio climático Salud pública Objetivo Reducir las importaciones de energía, reducir la demanda interna con el fin de incrementar exportaciones, incrementar la disponibilidad, control en el crecimiento de la demanda energética. Reducir la intensidad energética, mejorar la competitividad industrial, reducir los costos de producción, costos de energía más favorable para los consumidores. Contribuir a la mitigación global y esfuerzos de adaptación, cumplir las obligaciones internacionales con la UNFCC, cumplir los requisitos legales. Reducir la contaminación del aire y en especial a nivel local. Fuente: IEA, 2010 Cuadro 17 Principales barreras en la promoción del uso eficiente de la energía Barreras Mercado Financieros Información y concientización Regulaciones e instituciones Técnicas Ejemplo La estructura del mercado y la distorsión de los precios previenen a los consumidores frente al verdadero valor de la eficiencia energética, en muchos casos los inversionistas no detectan los beneficios de la eficiencia energética, los costos de transacción (los costos de desarrollo del proyecto son altos con respecto a los ahorros en energía). Los beneficios económicos son dispersos, las inversiones en eficiencia energética se consideran de alto riesgo, falta de incentivos frente a los beneficios de la eficiencia energética, Falta de información suficiente por parte de los consumidores para realizar un consumo racional y decisiones de inversión Las tarifas de energía desmotivan las inversiones, las estructuras del mercado incentivan a los compradores de energía a comprar más en cambio de inversiones costo efectivas que ahorren energía. Falta de tecnologías confiables para las condiciones locales, insuficiencia en las capacidades para identificar, desarrollar, implementar y mantener las inversiones en eficiencia energética. Fuente: IEA, 2010 82 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias Todos estos elementos se deben traducir en políticas públicas con objetivos y metas claras de tal forma que se logre incentivar a los usuarios de la energía en uso más eficiente de la misma. La figura 22 muestra como la eficiencia energética es realizable a partir de la formulación de objetivos y metas teniendo en cuenta cuatro etapas. Figura 22 Formulación de objetivos y metas como estrategia clave para lograr la eficiencia energética 1. Identificar los sectores económicos significativos en términos de intensidad energética o % de consumo de energía 4. Determinar los potenciales realizables de las medidas de eficiencia energética en sectores económicos claves que sirvan de base para determinar los objetivos de eficiencia energética nacional. 2. Identificar dentro de los sectores prioritarios los grupos objetivos que son pequenos en número pero que muestran un alto potencial de ahorro de energía. 3. Realizar un análisis energético de muestra a los usuarios finales para determinar la línea base y evaluar los ahorros potenciales de energía; determinar medidas costo efectivas y que cuentan con alto potencial replicación. Fuente: ESCAP, 2011 Para más información del porque es importante ahorrar energía puede revisar el siguiente video: [http://www.youtube.com/watch?v=xydQE9Zlljg] 83 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias Lección 22 Principios básicos del uso de la energía Con el fin de aplicar diversas estrategias que generen un ahorro y uso eficiente de la energía se deben tener en cuenta los principios de la energía y su uso. La energía se utiliza en diversas formas ya sea para mover un auto, iluminar, mover una bomba, operar un horno o aire acondicionado. El principio fundamental de la energía es que esta no puede ser creada o destruida solo se transforma. Las principales formas de energía son las siguientes: Energía química. Aglomera átomos que se denominan moléculas o componentes tales como el gas natural, propano y petróleo que al ser quemados liberan energía, lo cual es una transformación de altas temperaturas de calor energético a diferentes formas de trabajo. Energía térmica. Se genera por el movimiento microscópico de los átomos y las moléculas, es referida a calor y presenta dos tipos: La energía o calor sensible aglutina las moléculas o átomos en las sustancias como el agua, a un mayor movimiento la sustancia se calienta más y se denomina sensible porque se puede tomar la temperatura directamente con un termómetro y la energía o calor latente es la que genera cambios en los estados de las sustancias por ejemplo de agua a vapor. Energía mecánica. Es la energía por movimiento físico como la generación de energía por contacto y movimiento de dos trozos de madera. Energía eléctrica: Implica el movimiento eléctrico y se utiliza en diversas funciones. Hoy por hoy se busca optimizar su eliminando las pérdidas de calor lo cual se debe combinar con la energía mecánica. La energía secundaria en especial la electricidad y la energía térmica son manejadas en las instalaciones desde su compra hasta su uso final como se describe a continuación: La electricidad se mueve de un punto a otro y en este proceso de transmisión ocurren pérdidas y se convierte en diversas formas de energía tales como la iluminación, la energía mecánica de un motor o calor. La siguiente figura muestra los diferentes patrones de la transmisión eléctrica. Por ejemplo un sistema de refrigeración convierte la energía en dos alternativas de eléctrica a mecánica y luego a calor utilizando un motor y un compresor. Para minimizar las compras de electricidad se podría: Asegurar el propósito del uso final de cada una de las aplicaciones requeridas. Minimizar la cantidad de energía requerida en los puntos de uso. Minimizar las pérdidas entre medidor y puntos de uso. La energía térmica se transmite de forma similar a la electricidad. En el contexto industrial, una caldera convierte la compra de gas natural en vapor que se utiliza en los 84 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias procesos de forma directa o en vapor o calefacción de espacios generándose perdidas como se muestra en la figura 24. Para reducir la cantidad de energía térmica comprada se requiere: Asegurar el propósito de los usos finales en cada una de las instalaciones. Minimizar la cantidad de energía requerida en punto final de uso (minimizar calentamientos en horas no requeridas. Minimizar las pérdidas entre el medidor y punto de uso final (asegurar la eficiencia de los equipos). Examinar el diseño de los sistemas mecánicos para verificar los requerimientos de racionalización actuales y evitar sobre cargas. Figura 23 Patrones de transmisión de la electricidad Fuente: CIPEC, 2009 Figura 24 Pérdidas de energía térmica en una caldera Fuente: CIPEC, 2009 85 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias La unidades básicas de energía en el sistema métrico internacional es el joule (J) y la energía en forma de electricidad se expresa en vatios-hora. Las tasas de energía a través del tiempo se trabajan como potencia o que tan rápido un trabajo es realizado y se mide en julios por segundo (J/s) donde uno equivale a un vatio. La potencia eléctrica o la demanda usada en un circuito dependen del voltaje que es medido en voltios y la corriente que es medida en amperios. Cuando ambas actúan juntas para producir un trabajo se genera la potencia que es medida en vatios (Potencia (vatios) = Voltaje (voltios) X Corriente (amperios)). La demanda es la tasa de uso de la energía eléctrica y se refiere al promedio de la potencia medida en un periodo de tiempo dado. La transferencia de la energía térmica o calor se da por un diferencial térmico que se puede ser por conducción (se da por contacto entre dos cuerpos), radiación (la energía se transfiere por ondas electromagnéticas) y convención (implica la transferencia por el movimiento de un fluido ya sea un gas o líquido). La figura 25 muestra los procesos de transferencia de calor en un bloque de 600C, una superficie, cuarto y aire a 200C. Figura 25 Procesos de transferencia de energía térmica Fuente: CIPEC, 2009 Para más información sobre conceptos básicos de energía revisar la siguiente página web: [http://openlearn.open.ac.uk/mod/oucontent/view.php?id=399545&section=2.1] 86 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias Lección 23 Análisis energético El análisis energético debe permitir determinar donde se está desperdiciando la energía, donde se debe reparar o mantener un equipo o instalación y cuáles serían las inversiones que permitirán un uso racional de la energía. Los objetivos de este análisis es determinar las áreas o procesos con mayor uso de energía y los factores que lo determinan, establecer las oportunidades de mejora en el desempeño energético y requerimientos de mantenimiento o reparación de equipos, maquinaria o mantenimiento done la producción más limpia es fundamental. El siguiente cuadro muestra una lista de chequeo para determinar las posibilidades de mejora en una planta industrial. 1 2 1 2 2 1 1 1 0 1 1 1 1 3 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 3 3 2 Puntos totales del proceso Puntos totales 0 Controles economizadores 1 Recuperación de energía 2 Mantenimiento preventivo 0 Medidor de combustible Controles automáticos 1 Medidor de vapor Varias perdidas 2 Procedimientos estándar de operación Alguna perdida Localización / Proceso Puntaje máximo Caldera principal Planta occidental caldera Ninguna perdida No. Aislamiento deficiente Comentarios: ______ Aislamiento promedio Fecha: ______ Buen aislamiento Cuadro 18 Lista de chequeo para determinar opciones de producción más limpia desde el punto de vista energético 14 9 2 11 39% Rango del Puntaje 0-20 20-40 40-60 60-80 80-100 Acción requerida Se requiere una acción correctiva inmediata Se requiere una acción correctiva urgente Se requiere una acción correctiva Se requiere una evaluación del potencial de mejora No se requiere acción correctiva Fuente: CIPEC, 2009 En la revisión energética es fundamental determinar el nivel de detalle requerido de información teniendo en cuenta el alcance y los procesos a revisar (ver figura 26). En cada uno de los procesos se debe establecer cuáles son los datos requeridos especialmente para diseñar los balances energéticos por ejemplo: a. Costos históricos y análisis de consumo: Análisis del consumo de gas vs. producción y temperatura, resumen de los diferentes usos de energía a partir de datos históricos; b. Análisis comparativo de la 87 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias electricidad y gas natural: energía eléctrica o gas natural vs. usos y producción, ahorros potenciales estimados; c. Precalentamiento de hornos: test de combustión (presiones) balance de energía, ahorros estimados de acuerdo a temperaturas finales apropiadas; d. Sistema de aireación: revisión del balance de aire, determinar energía y costos para los flujos estimados, estimar ahorros balanceando las presiones, estimar ahorros en las estaciones de trabajo. Figura 26 Alcance de la revisión energética en un sistema simplificado de consumo de energía Información agregada facturas Facturas y medidores Datos sub-mediciones Equipos y requerimientos técnicos Planta A Planta B Proceso A Equipo A Equipo B Departamento C Departamento B Departamento A sub-mediciones Compañía / Planta Proceso B Equipo D Proceso Proceso Proceso C Equipo E Equipo C Departamento Equipo F Equipo Fuente: CIPEC, 2009 Un punto clave en el análisis del consumo de energía vs. los costos para determinar cuál es el desempeño interno de la planta y comparar con plantas similares. En entender el sistema tarifario y los componentes de los costos de energía permite establecer los ahorros potenciales. La figura 27 muestra dos ejemplos de cómo se pueden tabular los costos de energía vs. el consumo. Después de determinar la relación de costo – consumo de energía, se deben determinar cuáles son los factores que influencian el uso de la energía como son las cantidades de producción, el clima (temperatura exterior del aire) y tiempo de ocupación. En este proceso se podrían seguir las siguientes etapas: a. Recolectar los datos de energía y producción; b. Realizar un análisis de regresión para determinar los factores que influyen en el consumo y establecer la línea base con relación al consumo; c. Establecer la suma acumulativa (cusum) para determinar las desviaciones de la línea base; d. Determinar el objetivo de reducción de energía. La información cuantitativa que se requiere en este tipo de análisis incluye: datos de la factura de energía (demanda eléctrica y de combustibles, consumo y costos), medidas de consumo por nivel (total en el edificio, procesos, departamentos, sistema, etc.) y otras variables que influyan en el consumo (temperatura, horas de trabajo, personas por área, etc.). La figura 28 muestra un ejemplo de análisis de regresión. 88 Equipo UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias Figura 27 Tabulación del consumo de energía vs. los costos Electricity Consumption Data Location: ABC Facility [ F:\ISO50001EMS\AudittoolCanada\[Electricity Cost.xls]Electicity Consumption Data ] Billed kW 1,800.0 1,900.0 1,400.0 1,850.0 1,870.0 2,200.0 1,560.0 1,570.0 1,950.0 2,300.0 2,100.0 2,400.0 2,400.0 Energy kWh 1,006,703 1,206,383 842,286 1,102,176 1,213,021 1,339,599 850,195 948,747 1,213,798 1,373,054 1,347,059 1,024,475 13,467,496 Days 30 31 28 31 30 31 30 31 31 30 31 30 364 Daily kWh 33,557 38,916 30,082 35,554 40,434 43,213 28,340 30,605 39,155 45,768 43,454 34,149 Load Factor 78% 85% 90% 80% 90% 82% 76% 81% 84% 83% 86% 59% Demand Cost $21,250 $22,750 $15,250 $22,000 $22,300 $27,250 $17,650 $17,800 $23,500 $28,750 $25,750 $30,250 $274,500 78% #2 Oil Consumption Data Season Consumption S/W W W W S S S S S S W W W Litre 6,100 7,525 7,162 3,662 450 525 25 125 1,125 3,525 5,788 8,238 44,250 Days Energy GJ 229 283 269 138 17 20 1 5 42 133 218 310 1,664 30 31 28 31 30 31 30 31 31 30 31 30 364 GJ per Day 7.6 9.1 9.6 4.4 0.6 0.6 0.0 0.2 1.4 4.4 7.0 10.3 4.6 Demand Cost Delivery Cost Supply Cost $1,891 $2,333 $2,220 $1,135 $140 $163 $8 $39 $349 $1,093 $1,794 $2,554 $13,718 Other Cost $15 $15 $15 $15 $15 $15 $15 $15 $15 $15 $15 $15 $180 Adjust (+/-) Total Cost $2,039 $2,512 $2,392 $1,231 $165 $190 $24 $58 $389 $1,185 $1,936 $2,749 $14,870 M onthly Fuel Cost Daily Energy Consumption $3,000 12.0 10.3 10.0 9.6 $2,500 7.6 $2,000 7.0 $1,500 6.0 4.4 4.4 $1,000 4.0 1.4 $500 dic-99 nov-99 oct-99 sep-99 ago-99 feb-99 dic-99 oct-99 nov-99 sep-99 ago-99 jul-99 jun-99 abr-99 feb-99 mar-99 ene-99 may-99 $0 jul-99 0.2 jun-99 0.0 abr-99 0.6 may-99 0.6 0.0 mar-99 2.0 ene-99 8.0 9.1 Fuente: CIPEC, 2009 89 12/01/1999 11/01/1999 10/01/1999 9/01/1999 8/01/1999 7/01/1999 6/01/1999 Location: ABC Facility [ F:\ISO50001EMS\AudittoolCanada\[Fuel Cost.xls]Fuel Consumption ] Billing Date 01/01/99 02/01/99 03/01/99 04/01/99 05/01/99 06/01/99 07/01/99 08/01/99 09/01/99 10/01/99 11/01/99 12/01/99 Totals/Max 12/01/1999 11/01/1999 9/01/1999 10/01/1999 8/01/1999 7/01/1999 6/01/1999 4/01/1999 5/01/1999 Energy Cost 5/01/1999 2/01/1999 1/01/1999 12/01/1999 11/01/1999 10/01/1999 9/01/1999 8/01/1999 7/01/1999 6/01/1999 5/01/1999 4/01/1999 3/01/1999 Demand Cost $100,000 $80,000 $60,000 $40,000 $20,000 $0 9 3/01/1999 Total Cost $64,701 $70,607 $51,501 $67,606 $70,287 $78,080 $54,304 $58,677 $71,536 $80,337 $76,699 $74,418 $818,752 85% 90% 80% 90% 82% 84% 83% 86% 76% 81% Daily Energy (kWh/day) 2/01/1999 Sub Total $71,615 $79,191 $57,394 $75,315 $78,941 $87,688 $60,190 $65,267 $80,164 $90,192 $86,412 $81,234 $913,604 59% 1/01/1999 12/01/1999 11/01/1999 10/01/1999 9/01/1999 8/01/1999 7/01/1999 6/01/1999 5/01/1999 4/01/1999 3/01/1999 2/01/1999 1/01/1999 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 2/01/1999 3,000.0 2,500.0 2,000.0 1,500.0 1,000.0 500.0 0.0 1/01/1999 Adjust (+/-) ($11,147) ($13,204) ($9,263) ($12,132) ($13,252) ($14,716) ($9,438) ($10,429) ($13,308) ($15,111) ($14,731) ($11,685) ($148,415) Monthly Load Factor (%) M onthly Demand (kW) 50,000 40,000 30,000 20,000 10,000 0 Energy Cost $50,365 $56,441 $42,144 $53,315 $56,641 $60,438 $42,540 $47,467 $56,664 $61,442 $60,662 $50,984 $639,104 4/01/1999 Metered Power kW Factor 1,800.0 1,900.0 1,400.0 1,850.0 1,870.0 2,200.0 1,560.0 1,570.0 1,950.0 2,300.0 2,100.0 2,400.0 2,400.0 3/01/1999 Billing Metered Date kVA 1/01/1999 2/01/1999 3/01/1999 4/01/1999 5/01/1999 6/01/1999 7/01/1999 8/01/1999 9/01/1999 10/01/1999 11/01/1999 12/01/1999 Totals/Max UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias Figura 28 Ejemplo análisis de regresión y línea base Fuente: CIPEC, 2009 90 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias En el análisis energético, también se debe determinar las tendencias en el uso de la energía. En el perfil de la demanda se deben tener en cuenta los siguientes conceptos: Demanda pico en cuanto a tiempo, magnitud y duración; carga nocturna o cuando las áreas están desocupadas, demanda en el arranque y finalización, efectos del clima, el ciclo de cargas, interacciones por ejemplo incremento en la demanda por efecto de la operación de ventiladores, efectos de producción u ocupación y problemas en las áreas. La figura 29 muestra un ejemplo del perfil de demanda energética. Figura 29 Análisis del perfil de la demanda energética Fuente: CIPEC, 2009 Todas estas herramientas son fundamentales para determinar los potenciales de ahorro energético de acuerdo a los usos y demandas de energía requeridos en la organización. Lo que permite determinar procesos y horas potenciales de ahorro. Para más información sobre costos de energía en Colombia ver los siguientes links: [http://www.superservicios.gov.co/home/web/guest/info-energia] [http://www.creg.gov.co/html/i_portals/index.php?p_origin=internal&p_name=content&p_id=MI3&p_options=] 91 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias Lección 24 Inventario en el uso de energía y valoración de costos y beneficios El inventario de uso de energía permite determinar donde se utiliza la electricidad, cuanta se utiliza y en qué velocidad en cada uno de los procesos. Para realizar el inventario se debe seleccionar un periodo de tiempo típico de la planta y se debe determinar el consumo y la demanda de tal forma que se pueda correlacionar con las facturas de energía. El cuadro 19 muestra un inventario de cargas por procesos. Cuadro 19 Inventario de cargas por procesos Load Inventory for: ABC Manufacturing Facility Peak Demand Energy # Description of Load Group kW % 1. 2. 3. 4. 5. Motors Lighting Heating Process Other 28 4 5 9 1 60% 9% 10% 19% 2% 47,247 5,640 6,000 4,000 920 74% 9% 9% 6% 1% Facility Totals 47 100% 63,807 100% Monthly Utility Bills 55 kW 12,000 kWh Difference from Bills -8 -15% 51,807 432% Breakdown of Demand Process 19% % Breakdown of Monthly Energy Process 6% Heating 9% Other 2% Other 2% Motors Heating 10% Lighting Heating Lighting 9% kWh Motors 60% Process Other Motors Lighting 9% Lighting Heating Motors 74% Process Other Fuente: CIPEC, 2009 También es importante determinar los flujos de energía de los procesos en cuanto al tipo y sus funciones y realizar un balance energético para determinar las posibles pérdidas que se dan en el proceso. La figura 30 y el cuadro 20 presentan el desarrollo de un balance de energía y el inventario de usos de la energía para una empresa de procesamiento de pescados para un período de 10 horas, el calor de fusión del agua se asume como 360 Kj/kg, la cantidad procesada en el período se asume a un equivalente de 1000 kg de agua como capacidad de calor y la temperatura de referencia del agua es 10°C. 92 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias Figura 30 Sistema de procesamiento y diagrama de flujo de energía Fuente: CIPEC, 2009 Cuadro 20 Inventario de los usos de energía Flujo de energía Cálculos básicos de energía Energía (MJ) Combustible No. 2 Electricidad Gas caliente de combustión Pérdidas por despresurización Vapor caliente Gases húmedos de escape 127 L por día 150 KWh por día 20% de energía al interior de la caldera 1% de combustible 79% de energía dentro de la caldera Calor sensible (1000 L/s 20°C a 30°C) Calor latente (1000 L/s de 50% a 70% de humedad relativa) Agua caliente de rebose 450 L por día a 90°C 4937 MJ 539 MJ 990 MJ 49MJ 3900MJ 430MJ 1260MJ 1690MJ total 170MJ 93 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias Agua caliente de vertimiento Calentamiento materia prima Agua tibia de vertimiento Electricidad banda transpor. Calor y ruido Congelación producto Electricidad del compresor Condensación agua enfriam. Calor de los alrededores 15000 L por día a 90°C Equivale a 1000Kg de agua que se incrementa de 10°C a 90°C 15000L a 15°C 3kw por 10 horas Todo de la energía banda transportadora Producto enfriado de 15°C a 0°C Producto enfriado a 0°C Producto congelado de 0°C a -30°C (equivale 1000 kg agua) 11.6Kwh por 10 horas 33L/min. de 10°C a3 0°C Menor calor de agua de enfriamiento del producto menor electricidad al compresor 1700MJ 340MJ 315MJ 108MJ 108MJ 63MJ 360MJ 483MJ 420MJ 1680MJ 777MJ Fuente: CIPEC, 2009 El inventario y el balance energético son herramientas fundamentales para la aplicación de estrategias de producción más limpia porque permite determinar oportunidades de ahorro de energía por ejemplo al analizar cada flujo de energía por procesos y las variables de operación (temperatura, humedad, tasas de flujo, características de material) es posible optimizar el sistema y lograr ahorros considerables de energía. Teniendo en cuentas estos resultados podría optarse por optimizar el suministro de energía por medio de la recuperación de calor, aplicación de bombas de calor, opciones de cogeneración, cambio de combustibles, mantenimiento, entre otras. Muchas de estas medidas pueden ser inmediatas y requerir pocos recursos. Para determinar las estrategias de producción más limpia que permitan una mayor eficiencia y ahorro de la energía se debe realizar un análisis costo beneficio. En cuanto ahorro estos se pueden definir de la siguiente forma: Ahorros de energía: están dados por energía ahorrado (Kwh) x tasa de incremento de energía ($/kwh usualmente la última tasa de energía). Ahorros en la demanda: Se miden los efectos de los picos de energía y el ahorro de la demanda es dado por: Kw ahorrados X incremento de tasa de demanda ($/kw). Ahorros por combustibles térmicos se calculan por combustibles térmicos ahorrados = punto de energía ahorrado / Eficiencia del calentamiento de la planta y ahorro de costos de combustibles = (combustibles energéticos ahorrados x incremento de los costos de combustibles) / Contenido energético del combustible. Ahorros indirectos de electricidad que se pueden dar en los aires acondicionados con la siguiente formula: KWh ahorrados en el aire acondicionado = Kwh ahorrados Iluminación / coeficiente del desempeño. 94 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias Los tipos de costos que se deben evaluar al implementar la medida incluye los costos iniciales para implementar el cambio, vida útil del cambio con respecto al anterior, costos de mantenimiento y costos de calentamiento. El cuadro 21 muestra los ahorros por cambios en iluminación. Cuadro 21 Ejemplo ahorros de iluminación Ahorros eléctricos KWh ahorrados en iluminación Incremento de costos de electricidad Ahorro costos de electricidad (20000x0.06) Ajustes por incremento de calor Eficiencia del sistema de calentamiento (combustible No. 2) Contenido de energía combustible No. 2 Costos combustible No. 2 Kwh incrementados en calentamiento (20000/0.75) Incremento petróleo No.2 (26667/10.5) Incremento de pesos en calentamiento (2540 X 0.25) Ahorros netos (1200-635) 20000 KWh / año $0.06 / Kwh $1200 / año 0.75 10.5 Kwh/litro 0.25 $/litro 26667 Kwh 2540 litros $635/año $565 (47% no ajustado) Fuente: CIPEC, 2009 Al realizar el análisis económico el retorno a la inversión se puede calcular como la relación entre los costos de capital y los ahorros anuales. El cuadro 22 ilustra un ejemplo de la instalación de una nueva caldera con un costo total de U$100.000 que se pagara en dos cotas, los ahorros esperados en total son U$48.000 por año. El cuadro 22 muestra el flujo de caja de la compra de la nueva caldera. Cuadro 22 Flujo de caja de la compra de una nueva caldera Gastos de capital: U$100000 Ahorros esperados: U$48000 Año Costos Ahorros Flujo de caja neto Valor neto proyectado 90% entrega / comisión y 10% garantía desempeño con pago a Mitad del primer año, cantidad total en los años restantes (Valores en $000) 0 1 2 3 4 (90.0) (10.0) .0 .0 .0 .0 24.0 48.0 48.0 48.0 (90.0) 14.0 48.0 48.0 48.0 (90.0) (76.0) (28.0) 20.0 68.0 un año 5 .0 48.0 48.0 116.0 Fuente: CIPEC, 2009 Otro indicador es la tasa de retorno de la inversión que es la relación flujo anual neto de caja sobre los costos de capital expresado en porcentaje. A mayor tasa implica una mejor inversión. El cuadro 23 muestra el análisis económico de un cambio de iluminación donde se tiene en cuenta la situación actual, los costos del cambio y los costos de operación actuales y futuros. En el análisis de las nuevas opciones de producción más limpia en el campo de la energía es también importante tener en cuenta las mejoras en desempeño ambiental relacionadas con disminución de emisiones de gases efectos invernadero, 95 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias menor uso de recursos y utilización de combustibles más amigables con el medio ambiente. Cuadro 23 Análisis económico de un cambio de iluminación Situación actual Se cuenta con cuatro lámparas fluorescentes por instalación 192 vatios Horas de operación 3000 horas / año Costo de lámpara existente U$2 Costo del balastro existente U$10 Tasas de electricidad: Demanda U$7/kw/mes Energía 0.08/Kwh Nueva iluminación: El cambio implica remplazar las 4 lámparas y los dos balastros por dos lámparas de tecnología LED, un balastro electrónico y la instalación de un reflector Lámparas U$10 Balastro electrónico U$35 Kit del reflector U$20 Mano de obra U$15 Total U$80 Costos de operación actuales KWh 192Wx(1/1000)x3000hr/año 576 KWh KWh U$ 576KWh x U$0.08/KWh U$46.08 Demanda U$ 192 x 1/1000 x 12 mos. X U$7 U$16.13 Remplazo U$ 3000 hr./año / 20000 hr. X U$2/ lámpara x 4 lámparas U$1.20 Remplazo balastro 3000hr./50000hr. X U$10 / balastro x 2 balastros U$1.20 Costos totales de operación U$64.61/año Costos de operación propuesto KWh 58Wx(1/1000)x3000hr/año 174KWh KWh U$ 174KWh x U$0.08/KWh U$13.92 Demanda U$58 x 1/1000 x 12 mos. X U$7 U$4.87 Remplazo U$ 3000 hr./año / 20000 hr. X U$5/ lámpara x 2 lámparas U$1.50 Remplazo balastro 3000hr./100000hr. X U$35 U$1.05 Costos totales de operación U$21.34/año Ahorros U$64.61-U$21.34 U$43.27/año Retorno de la inversión U$80/U$43.27 año 1.85 años Fuente: CIPEC, 2009 Para más información sobre análisis costo beneficio consultar el siguiente link: [www.retscreen.net] 96 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias Lección 25 Oportunidades de producción más limpia en sistemas energéticos: Calderas, aire comprimido, bombas e iluminación En esta lección se identificaran los flujos energéticos en los principales sistemas energéticos y se describirán diferentes oportunidades de producción más limpia con el fin de mejorar el desempeño energético. Calderas Las calderas son utilizadas para generar vapor y agua caliente para calentamiento de áreas o requerimientos especiales de los procesos. La eficiencia de la caldera depende de una óptima relación entre combustible y aire. Una menor cantidad de aire genera una combustión incompleta que genera perdida de combustible y un exceso de aire incrementa los gases de combustión. Los cuadros 24 y 25 muestran los flujos de energía y las oportunidades de producción más limpia en el sistema de calderas. Cuadro 24 Flujo de energía en el sistema de calderas Flujo de energía Pérdidas humedad en el ducto Pérdidas secas en el ducto Descripción Factores claves Instrumentos utilizados en la evaluación Humedad contenida en el combustible y formada en la combustión Calor sensible de los gases de combustión Análisis de los gases de combustión (CO2) y temperatura Analizador de gases de combustión Pérdidas en la chaqueta Pérdidas por radiación en la superficie de la caldera Temperatura de la superficie, área y pérdidas de radiación Termómetro de no contacto o temperatura infrarroja medida con dispositivo Pérdidas por purgas (sistema de vapor) Agua descargada del vapor de la caldera para remover sólidos y excesos de químicos del agua de la caldera Tiempo, temperatura, volumen Combustible en residuos sólidos (cenizas) y gases de combustión Cantidad rechazada seca y contenido de calor Analizador avanzado de combustión con detección de combustibles en los gases de combustión Agua caliente o vapor entregado Flujo y temperatura (presión del vapor) Medidores de la planta de vapor o de agua caliente Pérdidas por combustible no quemado (predomina en carbón y biomasa) Entrega de calor al sistema de distribución Fuente: CIPEC, 2009 Cuadro 25 Oportunidades de producción más limpia en el sistema de calderas Etapa Determinar el requerimiento Ajustar el requerimiento Descripción Documentar las pérdidas de la caldera cada hora Para agua caliente determinar los requerimientos de temperatura y flujo Para vapor determinar requerimientos de flujo, presión y calidad del vapor Asegurar que la temperatura de la caldera y la presión de operación operan dentro de los menores rangos posibles. Minimizar los tiempos de espera calientes en la caldera. 97 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias Maximizar la eficiencia Optimizar el suministro Monitorear el desempeño general de la caldera (de combustible a vapor o agua caliente) Verificar regularmente la eficiencia de combustión de la caldera. Verificar y ajustar los excesos en el nivel de aire. Verificar y ajustar los tratamientos de agua requeridos por la caldera. Mantener los sistemas de control calibrados. Realizar mantenimientos periódicos a todo el sistema. Instalar un economizador de no condesados para capturar el calor de los gases de combustión. Instalar un condensador de gases de combustión para capturar el calor adicional de estos gases. Fuente: CIPEC, 2009 Aire comprimido Estos sistemas presentan altos costos de operación por requerir temperatura térmica y eléctrica. Se considera que con medidas adecuadas estos costos se pueden reducir en un 30% donde se deben verificar los usos actuales de energía. Los cuadros 26 y 27 muestran los flujos de energía y las oportunidades de producción más limpia en un sistema de aire comprimido. Cuadro 26 Flujo de energía en el sistema de aire comprimido Flujo de energía Descripción Pérdidas en el motor Se genera calor en la transformación de potencia eléctrica a mecánica Pérdidas del compresor Ineficiencia termodinámica Calor rechazado por el aire de enfriamiento Pérdidas en el sistema de distribución Aire comprimido en el uso final El calor generado durante la comprensión es rechazado al entregar aire a la temperatura requerida Perdidas en el sistema del compresor al punto de uso final Trabajo realizado por el aire Factores claves Tasa de eficiencia del motor y condiciones de operación (voltaje, potencia, carga, etc.) Tipo de compresor, especificaciones y condiciones de operación Instrumentos utilizados en la evaluación Tasa de eficiencia del motor, temperatura y tacómetro para medir las cargas. Flujo de aire (agua) y temperatura Se estima a partir de la entrada de energía al sistema y especificaciones. Temperatura y flujo. Tasa de flujo y presión del aire Detectores de pérdidas ultrasónicos Presión y flujo en cada aplicación Medición del flujo de aire comprimido y presión estimada Fuente: CIPEC, 2009 Cuadro 27 Oportunidades de producción más limpia en el sistema de aire comprimido Etapa Determinar el requerimiento Ajustar el requerimiento Maximizar la eficiencia Descripción Determinar los requerimientos de aire comprimido en cuanto a flujos, presión, calidad (temperatura, contenido de humedad y combustible, etc.), puntos de distribución del sistema. Eliminar pérdidas utilizando detectores ultrasónicos, aislando válvulas o equipos no requeridos. Eliminar usos innecesarios. Determinar los tratamientos adecuados de acuerdo a la calidad del aire requerida. Asegurar que la capacidad del compresor es acorde a la demanda. Optimizar el sistema de compresión con un sistema de control. Asegurar las mínimas condiciones de presión en cada uno de los procedimientos. Determinar los flujos y las condiciones de presión requeridas. Verificar todo el sistema de tuberías para evitar excesos de presión. Asegurar la temperatura adecuada en la planta de compresión. 98 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias Verificar la eficiencia del compresor y el motor determinando posibilidades de cambio. Optimizar el suministro Instalar sistemas de recuperación de calor ya sea para el agua o el aire frio. Fuente: CIPEC, 2009 Bombas En el sistema de bombas es fundamental analizar características tales como presión, caudal, velocidad y potencia. Los cuadros 28 y 29 muestran los flujos de energía y las oportunidades de producción más limpia en un sistema de bombas. Cuadro 28 Flujo de energía en bombas Flujo de energía Pérdidas en el sistema de distribución eléctrico Pérdidas en el motor Pérdidas en válvulas Pérdidas en el filtro Entrega de aire (agua) Descripción Factores claves Instrumentos utilizados en la evaluación Calor desde la resistencia de los cables Perdida de voltaje en el cableado Medidor de potencia Calor generado en el motor de la conversión eléctrica a potencia mecánica Calor y presión generado por la fricción en la válvula Calor y presión generado por la fricción del flujo de aire La cantidad de aire (agua) entregado al uso final (p.e., intercambiador de calor) Tasa de eficiencia del motor, condiciones de operación Posición y presión de la válvula Presión a lo largo de los filtros Diferencial de presión y flujo logrado en el punto de uso Temperatura del motor, tacómetro Medición del diferencial de presiones Medición del diferencial de presiones Medición de flujo y presión Fuente: CIPEC, 2009 Cuadro 29 Oportunidades de producción más limpia en bombas Etapa Determinar el requerimiento Ajustar el requerimiento Maximizar la eficiencia Optimizar el suministro Descripción Determinar los flujos de aire o agua requeridos con respecto al tiempo. Determinar los rangos de presiones requeridos. Determinar si los requerimientos de flujos son fijos o variables. Proveer y utilizar el manual de controles. Contar con controles automáticos. Realizar balances de agua y aire. Eliminar las perdidas en el sistema de conducción. Realizar actividades de mantenimiento periódico (lubricación, limpieza, etc.). Reducir la presión y resistencia en los ductos. Seleccionar e instalar bombas y motores más eficientes. Considerar el uso de turbinas pequeñas de vapor con el fin de reducir presión en las válvulas. Verificar posibilidades de recuperación de calor. Fuente: CIPEC, 2009 Iluminación Consume uno de los mayores porcentajes de electricidad requeridos por las plantas. La prioridad de este sistema la calidad y el confort visual. Los cuadros 30 y 31 muestran los flujos de energía y las oportunidades de producción más limpia en un sistema de bombas. 99 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias Cuadro 30 Flujo de energía en el sistema de iluminación Flujo de energía Perdidas en la conversión de electricidad a luz Pérdidas en las áreas Pérdidas por sobre iluminación Pérdidas por sobreuso Descripción Factores claves Instrumentos utilizados en la evaluación Potencia en vatios de la entrada a la salida de luz Especificaciones de las lámparas Medidores de iluminación Características físicas de los cuartos Exceso de luces y pobre iluminación por distribución o consistencia Encendido de la iluminación cuando no es requerido Color de paredes y ubicación de ventanas Medidor de iluminación, determinación de la reflexión Requerimiento de altos niveles de iluminación Medidor digital de iluminación Ocupación vs. ilumianción Sensores de movimiento e iluminación Fuente: CIPEC, 2009 Cuadro 31 Oportunidades de producción más limpia en el sistema de iluminación Etapa Determinar el requerimiento Ajustar el requerimiento Maximizar la eficiencia Optimizar el suministro Descripción Nivel de iluminación requerido Requerimientos de color Requerimientos de calidad Necesidades de iluminación temporales (horas por día) Utilizar los manuales de encendido y apagado Control de los encendidos de acuerdo a requerimientos Utilizar sensores de movimiento e iluminación Verificar nuevas tecnologías Realizar un análisis de iluminación Utilizar tecnología LED Diseño y mantenimiento del sistema de iluminación Verificar posibilidades de iluminación natural Fuente: CIPEC, 2009 Para más información sobre opciones de producción más limpia en sistemas energéticos consultar el siguiente link: [oee.nrcan.gc.ca/Publications/infosource/Pub/cipec/BoilersHeaters_foreword.cfm] 100 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias UNIDAD 2. SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE TECNOLOGIAS y PROCESOS DE PRODUCCIÓN MÁS LIMPIA CAPÍTULO 6. AHORRO Y USO EFICIENTE DE MATERIALES E INSUMOS Y MANEJO DE RESIDUOS SÓLIDOS Los procesos de producción más limpia aborda procesos que buscan el ahorro de las materias primas e insumos, la eliminación de materiales peligrosos dentro de la cadena productiva y la reducción en cantidad y grado de peligrosidad de los residuos generados a través de una estrategia ambiental preventiva integrada a todo el ciclo de vida de los productos y servicios. En este capítulo se pretende explicar cómo la producción más limpia es fundamental para optimizar el uso de los materiales e insumos mientras se reduce la generación de los residuos sólidos garantizando los estándares de calidad del producto o servicio. El capítulo se divide en 5 lecciones que trataran los siguientes temas: El capítulo muestra una introducción al ahorro y uso eficiente de materiales e insumos teniendo en cuentas las recomendaciones de la producción más limpia. La lección 27 muestra como la producción más limpia se puede aplicar en el proceso de compras con el fin de minimizar efectos ambientales y optimizar recursos. La lección 28 muestra diversas estrategias para el manejo y manipulación de sustancias peligrosas. La lección 29 y 30 ilustra todas las aplicaciones de las estrategias de producción más limpia en el tema de residuos sólidos. Lección 26 Introducción al ahorro y uso eficiente de materiales e insumos Las organizaciones buscan hoy por hoy fomentar el consumo racional, eficiente y socialmente responsable de todos los materiales e insumos que se requieren en cada uno de los procesos o actividades administrativos como parte de las actividades diarias y una forma de concientizar al personal y disminuir costos de producción. Las compañías buscan desarrollar la generación e implementación de programas organizacionales que fomenten el uso responsable de los materiales e insumos necesarios para el desarrollo de todas las actividades tales como cafeterías, oficinas, áreas administrativas, de mantenimiento, laboratorios, almacenes, áreas recreativas, transporte, etc. Las acciones propuestas en este tipo de programa deben fomentar ahorros en el consumo que generan disminuciones en la generación de residuos y la preferencia por utilización de productos biodegradables o renovables y/o generados en procesos verdes y/o socialmente responsables donde se pueda analizar todo el ciclo de vida del producto. Este tipo de programas se aplican a los procesos tecnológicos valorando aspectos tales como: Selección de la tecnología, Uso eficiente de los recursos especialmente los no renovables, optimización de procesos y reducción de residuos. Además, es importante realizar 101 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias evaluaciones a los proveedores y clientes con el fin de determinar potenciales de mejora en cuanto a las áreas ineficientes, mal manejo de insumos y materiales y generación de residuos (ver figura 31). Figura 31 Ciclo del análisis de minimización o uso eficiente de materiales e insumos Fuente: ONUDI, 2004 Las estrategias de producción más limpia para el ahorro y uso eficiente de materiales e insumos busca promover buenas prácticas y cambio de hábitos en acciones cotidianas que tienen efectos positivos por ejemplo en la disminución en el consumo del papel o la disminución en el costo de la recolección de residuos peligrosos. Los principales lineamientos que debe tener un programa de producción más limpia para un manejo eficiente de materiales e insumos implica: Asegurar el uso eficiente de los insumos, equipos y materiales en la organización. Asegurar el uso eficiente del papel de oficina especialmente en áreas administrativas. Asegurar que quienes presten servicios como los contratistas (mantenimiento, aseo y limpieza, cafeterías, etc.) cumplan con los lineamientos de uso eficiente de materiales e insumos. Asegurar la compra a proveedores con certificación ambiental, técnica y socialmente responsables. Privilegiar el uso de materiales e insumos ambientalmente amigables siempre que esto sea posible al mantener las condiciones de calidad. Privilegiar la práctica de comercio justo siempre que se cumpla con criterios ambientales y de responsabilidad social. 102 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias Para poder lograr un uso eficiente de materiales e insumos se podrían aplicar las siguientes estrategias: Reducir los requerimientos de materiales para productos y servicios analizando toda la cadena productiva. Reducir la intensidad energética y en materiales no renovables de los productos y servicios. Reducir la dispersión de tóxicos. Fomentar el reciclaje de materiales. Maximizar el uso sustentable de recursos renovables. Extender la durabilidad de los productos. Capacitar al personal en estrategias o prácticas de uso eficiente, de materiales e insumos de todo tipo. Capacitar al personal involucrado con el proceso de compras de los materiales e insumos en temas de certificación ambiental a empresas, requerimientos técnicos y de calidad y empresas socialmente responsables. Capacitar al personal de la institución en temas de materiales y productos ambientalmente amigables. Capacitar al personal en técnicas de reducción y ahorro en el consumo de los insumos y materiales de acuerdo al puesto de trabajo. Capacitar al personal en la importancia del “comercio Justo”. Contar con mecanismos de comunicación estratégicas de las acciones y resultados generados por el programa de tal forma que se mantengan los cambios en hábitos concientizados a través del programa. Para mejorar el uso de insumos y materiales se requiere en muchos casos la sustitución o cambio de los mismos el siguiente cuadro muestra las principales opciones que se deben tener en el manejo de la materias primas e insumos. Cuadro 32 Principales opciones para la sustitución o cambio de materiales e insumos Opción Sustituir los solventes orgánicos por agentes acuosos Sustituir los solventes halogenados Sustituir los productos petroquímicos por bioquímicos Seleccionar los materiales con menos impurezas Ejemplo Barnices solubles en agua, los agentes limpiadores alcalinos con base acuosa para desengrasar metales. La substitución de aerosoles en las unidades limpiadoras, en la producción de materiales aislantes y unidades refrigerantes; solventes de hidrocarburo libres de halógenos en la limpieza en seco en lugar de percloroetileno (per). Los agentes limpiadores con sosa o colza como base; sustancias colorantes naturales en vez de agentes de tinte con una base petroquímica; lubricantes sobre bases biológicas. Combustibles que contienen menos azufre (gas natural en lugar de carbón); minerales que contienen substancias menos peligrosas; uso de cartón corrugado claramente separado en la industria del embalaje; uso de agua desionizada para preparar las soluciones del proceso. 103 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias Uso de residuos como materias primas Uso de materiales biodegradables Reducir el número de componentes Uso de sustancias libres de metales pesados En general: uso de materiales menos tóxicos y peligrosos Uso de fibras de mucílago de la producción química de pulpa para la industria del ladrillo, productos a partir de materiales reciclados (vidrio, papel,...). Sustancias activas del lavado biodegradable. Menos plástico en la fabricación de automóviles; uso de tornillos estandarizados para muebles de ensamblaje casero. Substancias libres de metales pesados en pinturas y barnices (especialmente plomo y cadmio). Galvanizando libre de cianuro; el cromado sobre la base de cromo (III) en lugar de cromo (VI). Fuente: ONUDI, 2004 104 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias Lección 27 Estrategias de producción más limpia en el proceso de compras El proceso de compras juega un papel muy importante en la protección preventiva del medio ambiente ya que todos aquellos procesos y productos dañinos al ambiente que no se compren, no causarán problemas ecológicos después durante el uso o su eliminación. La adquisición desde una perspectiva ecológica es por tanto, el primer paso hacia la eliminación de residuos y emisiones y consecuentemente un campo de acción importante para cada compañía desde la perspectiva de la producción más limpia. El grado en que una compañía es capaz de asegurar la protección del entorno empieza en el momento de seleccionar las plantas y procesos de producción y en la adquisición de materias primas y otros materiales del proceso. Los problemas ambientales son importados a la compañía a través de inversiones y compras, pero pueden evitarse en un alto grado por una gestión consciente y orientada hacia los resultados. Tomando decisiones acertadas desde el punto de vista ambiental, el departamento de compras tiene un considerable poder para prevenir el daño ecológico. Las medidas tomadas en este departamento, serian por lo tanto la verdadera raíz de los asuntos ambientales y son por tanto, extremadamente efectivas en la profilaxis de los problemas. La producción más limpia en el proceso de compras esta dado por los siguientes factores: las compras son el primer paso o la fuente para evitar o disminuir los residuos, emisiones o vertimientos generados en el proceso productivo, las compras son fundamentales en evitar que materiales tóxicos, peligrosos o altamente contaminantes ingresen a la cadena productiva, las compras promueven la calidad del producto o servicio y una buena gestión de las compras generaría un amplio potencial de ahorro en los costos (50% de los costos de la compañía). El proceso de compras desde una perspectiva de la producción más limpia se justifica por una serie de razones tales como: Productos desechables: 93% de los recursos no se convierten en productos, 80% de los productos se botan después de usarse una sola vez y 99% de los materiales se convierten en desechos después de 6 semanas. Aceleración: Cada dos años el surtido completo de productos se renueva. Una reducción evidente del ciclo de vida. En el proceso de compras "compatible ambientalmente" puede ser entendido como una medida que significa que el producto como tal no es tan ambientalmente compatible, sino que se refiere a ciertas ventajas con relación a las propiedades ecológicas en comparación con otros productos que sirven para el mismo propósito. Un ejemplo típico sería el papel de copia fabricado de papel reciclado en oposición al papel fabricado con blanqueadores con base de cloro. Esta primera aproximación por tanto pregunta acerca de la compatibilidad relativa de un producto. Este concepto puede entenderse también como como la descripción de productos y/o servicios que no causan ningún daño ecológico 105 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias relevante (“compatibilidad ecológica absoluta”). Una bicicleta, por ejemplo es un medio de transporte ecológicamente compatible. Existe la posibilidad de comparar dos tipos de bicicletas diferentes para determinar la más compatible de las dos (Ej. material usado durante la producción, tipo de esmaltado, calidad, vida) pero tal comparación ya tiene lugar en una escala ecológica muy sofisticada. Para determinar la compatibilidad ecológica se pueden utilizar los siguientes modelos de evaluación: Análisis de ciclo de vida: Implica el análisis de la cuna a la tumba de los productos donde los efectos ambientales en las diferentes fases del ciclo de vida y en la optimización del producto se debe establecer cuál es la fase del ciclo más dañina al entorno. El cuadro 33 presenta criterios ecológicos sobre el ciclo de vida. Cuadro 33 Criterios ecológicos sobre el ciclo de vida Ciclo de vida del producto Materias primas y auxiliares Fósil Renovable Escaso Regional Eficiencia de uso de materiales Consumo de agua Etc. Emisiones (agua, suelo, aire) Solventes Metales pesados, plomo SO2, NOx, etc. Los envases desprenden formaldehido Etc. Energía Vía de producción de energía (hidroeléctrica, petróleo, energía solar, carbón) Etc. Consumo de energía Vía de producción de energía Etc. Materiales Producción Polvo, calor etc. FCKWRuido Etc. Uso Reparable Largo tiempo de vida Sistema de envase Etc. Consumo de energía Vía de producción de energía Etc. Fin del ciclo / tratamiento / eliminación Reciclable Posibilidad de regreso / recogida Etc. Contenido tóxico (a la salud, al entorno) Formación de emisiones/materiales tóxicos Etc. Consumo energía Fuente: ONUDI, 2004 Los principales criterios que se deben tener en cuenta desde la perspectiva de la producción en el proceso de compras son los siguientes: Materiales/tecnología: Selección de materiales, uso de material reciclado. Fabricación: Consumo de energía, toxicidad Distribución: Optimización de vías o de materiales de envase, etc. Uso: Consumo de energía, emisiones Período de uso: Protección contra corrosión, posibilidad de actualización, tiempo de vida largo, etc. Reparación: Fácil acceso, desmantelable Mantenimiento: Repuestos intercambiables, fácil limpieza Reciclable: Reutilizable, reciclable Orientación al uso: Multi-funcional, nuevas maneras/ formas de uso 106 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias Para establecer un proceso de compras teniendo en cuenta los lineamientos de producción más limpia se deben tener en cuenta los siguientes elementos: Registre todos los productos Defina los requerimientos de los productos Halle sus propiedades ecológicas Evalúe productos y suministradores Organice su sistema de compras: centralizado/descentralizado Optimice la adquisición Controle los resultados: productos identificados con eco-etiquetas Motive e integre al personal en el proceso de compras para seleccionar productos acordes a los requerimientos de producción Considere la viabilidad técnico – económica y social Esté al tanto de los problemas de calidad: procedimientos nuevos que requieren entrenamiento transición en la sustitución de materias primas Métodos de negociación efectivos con los proveedores Evite la inseguridad –muchos productos solo tienen un “leve toque ecológico“ A continuación se presenten ejemplos de compañías que han aplicado los principios de producción más limpia en el proceso de compras: Cuadro 34 Ejemplos de opciones de producción más limpia en tres compañías Compañía Desserta: Productora de Yogures Opciones de producción más limpia en el proceso de compras Neckermann: Compras por internet Wo-Wo: Productor de persianas Uso de envases de yogurt más ligeros: Reducción de 43 t/a de envase de producto. Cambio de material plástico grueso a otro enrejillado: reducción de 2/3 material de embalaje y mejor efecto de refrigeración. Llenado de leche en contenedores rodantes: Reducción del 30%. Ahorro en el folio de 14.500 kg/a. Bolsas más grandes en cambio de cajas de cartón para enviar los productos: Reducción de 20t en el peso de los envases. Reducción de transporte por mejor uso del espacio de carga en los camiones: Reducción de 89.000 km/a. Uso alternativo a nivel interior de las cajas de cartón: Reducción de 47t en cajas. Capa intermedia más fina en las cajas de cartón para el envío de los productos: Reducción de 16.5t peso de envase. Cambio a una nueva goma libre de iso-cianato: Reducción de 2000 piezas (aprox. 1 t/a) Nueva planificación de ruta, nuevos camiones de bajas emisiones contaminantes: Reducción de 4,5% ahorro de combustible. Sistema multi-vía (cajas de cartón) con los suministradores: Reducción de 13t/a de cartón. Fuente: ONUDI, 2008 Para más información sobre compras desde la perspectiva ambiental ver la siguiente guía de la UNDP: [http://www.undp.org/content/dam/undp/documents/procurement/documents/UNDP_Consideraciones%20 ambientales%20en%20las%20adquisiciones_Vol%201.pdf] 107 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias Lección 28 Estrategias de producción más limpia para el manejo de sustancias químicas y peligrosas Entre 60.000 y 100.000 agentes químicos diferentes se usan en la industria manufacturera, en el comercio y en los servicios de los países occidentales industrializados. Pocas de esas sustancias se comercializan como materiales puros – muchas son vendidas como preparados o productos finales. Sin embargo, algunas sustancias químicas son realmente producidas como subproductos del proceso de fabricación -como productos intermediarios, residuos y emisiones-. Independientemente de la fuente de la sustancia química y las preparaciones usadas, producidas o emitidas por la compañía, está claro en cualquier caso, que muchas de estas sustancias son un peligro potencial para la salud (ONUDI, 2008). El impacto ambiental de los agentes químicos al entorno y a la salud humana generalmente tiene un efecto combinado. Los solventes orgánicos, por ejemplo, contribuyen a la formación de ozono cerca del nivel del suelo, pero si se manipulan de forma inadecuada pueden causar también efectos severos a la salud. En algunas sustancias, el peligro a la salud humana es la mayor preocupación (por ejemplo, cianuro), en otras, es el impacto ambiental (por ejemplo los clorofluorcarbonados -CFC). Sin embargo, existen muchas razones por las que el impacto ambiental y el peligro a la salud pueden y quizás deben- ser considerados como una sola y simple fuente de peligro. Esta es la razón por la que las sustancias con un efecto perjudicial sobre la salud y el entorno, son a veces referidas como sustancias peligrosas o materiales peligrosos de trabajo. Los materiales e insumos utilizados por la organización se consideran sustancias peligrosas cuando se caracterizan con una propiedad peligrosa para la seguridad de los trabajadores y/o para las regulaciones de agentes químicos. Estos materiales se clasifican en las siguientes categorías: Sustancias inflamables o explosivas, Sustancias que afectan la salud humana y Sustancias que afectan el entorno. En las regulaciones de seguridad y salud ocupacional y de sustancias químicas, las propiedades peligrosas se asignan a subcategorías tales como cáustico, irritante, fibrogénico, radioactivo, infeccioso, biológicamente inerte, etc. Los productos clasificados como “peligrosos” llevan una etiqueta en el envase y/o en el contenedor que identifica las propiedades peligrosas por un símbolo e identificación de peligro. En muchos casos un material se puede caracterizar por múltiples propiedades peligrosas (por ejemplo: tolueno es peligroso para la salud (ligeramente tóxico) y es también muy inflamable. Las estrategias de producción más limpia para el manejo de sustancias químicas y peligrosas consideran que se deben tener en cuenta los siguientes puntos: 108 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias Caracterización e identificación de las sustancias con el fin de evitar un manejo inadecuado y prevenir incidentes. Etiquetado debe ser unificado y seguir los parámetros legales o el libro naranja de las naciones unidas. Evaluación establecer el grado de peligrosidad a través de matrices de compatibilidad especialmente en el almacenamiento. Fuentes de información establecer con los proveedores de las sustancias la entrega de fichas de seguridad o características de las sustancias. Cumplimiento legal establecer los requerimientos legales para la manipulación de estas sustancias. Manipulación (cuidadosa y preventiva) teniendo en cuenta los requerimientos de las hojas de seguridad. Almacenamiento y transporte siguiendo los requerimientos de hojas de seguridad y naciones unidas. Instrucciones de trabajo: Establecer cada uno de los requerimientos de manipulación en los sitios de trabajo. Según la legislación europea de sustancias químicas los peligros están dados por: Peligro de fuego o explosión, peligro a la salud y peligro al entorno. Por lo general estos materiales deben identificar el peligro, incluir el símbolo, carácter de la identificación, advertencia de riesgos (frases R) e información de seguridad (frases S) y la clasificación. A continuación se presentan ejemplos de identificación sustancias químicas y peligrosas. Figura 32 Identificación de sustancias químicas y peligrosas Peligro de fuego y explosión 109 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias Peligro a la salud Peligro al entorno o al medio ambiente Fuente: Legislación europea sobre sustancias químicas Las hojas de datos de seguridad son fundamentales para un manejo adecuado y preventivo de las sustancias químicas donde se incluyen todas las características de los productos, medidas en caso de accidente y eliminación segura del producto (ver figura 33). En el almacenamiento de sustancias químicas y peligrosas se deben tener ciertas consideraciones para minimizar los riesgos asociados con el almacenamiento de materiales peligrosos. Las precauciones de seguridad son indispensables si la organización usa grandes cantidades de agentes químicos. Los siguientes aspectos deber ser tomados en consideración: Separación espacial de los agentes almacenados según sus propiedades: Las sustancias que pueden causar una reacción fuerte (Ej. ácidos fuertes y soluciones alcalinas), así como sustancias capaces de liberar productos de reacción tóxica (ácidos + soluciones de 110 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias hipoclorito de calcio) deben ser almacenadas separadamente. La figura 34 proporciona un esquema simplificado para el almacenamiento común de materiales peligrosos de trabajo. Almacenamiento de líquidos en bandejas colectoras cercanas al nivel del piso. Si hay un accidente (Ej. Se rompe un contenedor o tiene salideros), esto evitará que el líquido se filtre en los materiales almacenados debajo. Separe el almacenamiento de sustancias que pueden extinguirse con agua de las que no. No almacene agentes químicos en el puesto de trabajo No mantenga cantidades mayores que los requerimientos de un día de cualquier sustancia peligrosa en el lugar de trabajo. Extraiga diariamente del almacén central los requerimientos. Mantenga registros de almacenamiento. La lista debe incluir el tipo, cantidad y riesgo potencial de la sustancia almacenada. Sustitución de sustancias de alto riesgo. En particular, se deben sustituir aquellas sustancias con un alto potencial de incendio, daños a la salud humana (por ejemplo, hidrocarburos clorinados, productos que contienen metales pesados y sustancias solubles en agua como los tensoactivos no degradables). Figura 33 Ejemplo de hoja de seguridad Fuente: UNIDO, 2008 111 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias Figura 34 Esquema simplificado para el almacenamiento de materiales peligrosos Fuente: UNIDO, 2008 Para mayor información de identificación de sustancias químicas y hojas de seguridad consultar las siguientes páginas web: [http://www.dowagro.com/es/prod/etiquetas.htm] [http://www.arpsura.com/index.php?option=com_content&view=article&id=49&Itemid=102] 112 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias Lección 29 Producción más limpia y la generación de residuos Los residuos generados en la producción de un bien o servicio por lo general en su mayoría son materias primas y materiales del proceso que se adquieren a altos costos y que no se logran transformar en productos comerciables o en materias primas para ser usados como insumo en otro proceso productivo y que requieren un tratamiento de disposición final. Por lo tanto, la minimización de residuos implica aumentar el grado de utilización de los materiales e insumos y en la medida que se incrementa la eficiencia ecológica donde el ideal sería la utilización del 100% de los residuos lo cual garantizaría un proceso productivo libre de residuos. Para cualquier compañía, la minimización de residuos no es sólo una meta ambiental sino más aún, y principalmente, una estrategia orientada en el aumento en el grado de utilización de los insumos y materiales lo que implica una optimización económica al reducir los costos de tratamiento de los residuos sólidos que en muchos casos sueles ser costosos. Las ventajas de aplicar las perspectivas de producción más limpia en la generación de residuos son los siguientes: Cumplimiento con los aspectos legales. Hacer evidentes las cantidades de los residuos generados y los costos. Se documentan la cantidad y costo de los residuos peligrosos y convencionales y aceite desechado, y se pueden tomar medidas para evitar o reciclar estos residuos. Seguridad de la eliminación, optimización de los costos. Un buen sistema de logística de residuos asegura que tanto los residuos re-utilizables, como riesgosos o peligrosos, sean adecuadamente separados y ya no terminen en la sección más cara de su manejo. Hay una reducción de los residuos y de los costos de eliminación y reciclaje. Imagen/motivación. Podrá motivar a sus colegas porque, para muchas personas, un sistema de separación de residuos es a menudo el ejemplo más claro de una política medioambiental activa. Usted contribuirá a proteger el ambiente y a economizar recursos. Gestión medioambiental. Un buen sistema de gestión de residuos es una parte integral de la gestión de residuos y de producción más limpia en su compañía; también es una condición previa para lograr la certificación bajo normas como la ISO 14001. Desarrollo de rellenos sanitarios El precio del relleno sanitario subirá de nuevo en el futuro, reflejando la escasez de este servicio. Se planea que sólo los residuos tratados térmicamente pueden ser colocados en los rellenos (situation en Austria). Las compañías que ya han reducido sus residuos industriales tienen una ventaja en el futuro. 113 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias Los residuos sólidos se pueden generar por múltiples factores tales como la tecnología, el personal, las materias primas, los productos, el capital, los procesos y los proveedores. Teniendo en cuenta estos elementos se pueden plantear diversas actividades de producción más limpia que generen una reducción de los residuos donde se puede trabajar desde la fuente con modificaciones de producto o proceso, reciclaje interno o externo (ver figura 35). Figura 35 Alternativas para el manejo de residuos Fuente: ONUDI, 2008 Las modificaciones del producto pueden generar una mejor situación ecológica en cuanto a la producción, utilización y eliminación del producto dada por la substitución del producto por otro, al aumento de la longevidad por el uso de materiales diferentes o cambios en el diseño del producto. En este contexto, el término de "diseño ecológico" se ha posicionado en los últimos años. Sin embargo, muchas compañías ven como una barrera la modificación de los productos. Por ejemplo: Eliminar las rejillas de un baño galvánico, normalmente hecho a mano, puede ser automatizado para evitar la pérdida por goteo; predefiniendo los intervalos de limpieza, los colores y herramientas. En cuanto a las modificaciones del proceso estas pueden generar reducciones significativas de residuos donde cambios en la gestión que implica entrenamiento y motivación del personal, cambios con respecto al funcionamiento de los equipos, instrucciones de manipulación para materiales y recipientes, etc. La sustitución de materiales e insumos especialmente los peligrosos o modificaciones tecnológicas podrían ser muy útiles en las mejoras de las prácticas de producción y reducción de residuos. Otras opciones que pueden considerar las empresas en caso que las medidas anteriores no funcionen podrían ser: el reciclaje dentro del proceso de producción original, o de productos a ser usados como material de insumo en otro proceso de producción o la explotación ulterior para un propósito diferente, (bajo ciclo) o la recuperación y el uso 114 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias parcial de una sustancia residual o la recuperación de materiales y reintegración al ciclo económico. En el análisis de los residuos generados en fundamental tener en cuenta el punto de entrada es decir el proceso de compra, en la salida que implica la cuantificación de los residuos generados y en el punto de uso o unidad de producción. Los residuos teniendo en cuenta estos conceptos pueden clasificarse por categorías con el fin de dar una solución para su manejo (ver cuadro 35). Cuadro 35 Principales categorías de los residuos sólidos y alternativas de solución Categoría del residuo Materiales auxiliares usados Ejemplo Restos de placas, papel, residuos de barniz, agentes colorantes en aguas residuales provenientes de productores textiles Cenizas de combustibles, petróleo y grasa sobre las placas metálicas, cáscaras y semillas en el procesamiento de frutas Yeso de la precipitación del gas de escape, fango del tratamiento de aguas residuales Aceites, solventes, brochas de pintar, catalizadores Sustancias producidas al inicio o al cierre Productos no comerciales, recipientes llenos sólo parcialmente Lotes mal producidos, rechazados Productos no comerciales Materias primas no usadas Impurezas / sustancias secundarias de las materias primas Subproductos no deseados Residuos y materiales de mantenimiento Materiales de manipulación, almacenaje, muestras, análisis, transporte Pérdidas debido a la evaporación Materiales de disturbios y fugas Material de embalaje Paños de filtrar, aceites lubricantes, trapos de limpiar Residuos del laboratorio o de la limpieza de recipientes, bienes estropeados o dañados Pérdida de solventes debido a recipientes abiertos, evaporación durante el barniz / la limpieza, etc. Agentes fijadores de aceites, impurezas en materias primas o productos debido a la manipulación inexperta, pérdida de calor (fuga) Cartón, folio de aluminio, paletas, madera Alternativa de solución Cambios en la tecnología, automatización, uso cuidadoso, entrenamiento del personal, uso de diferentes materias primas, mejora en el mantenimiento de la reserva Uso de diferentes materias primas, búsqueda de otras posibilidades de explotación Re-utilización como producto nuevo, perfeccionamiento tecnológico, cambios en el proceso Reciclaje interno, limpieza y mantenimiento, verificar la dosificación Programación perfeccionada de las operaciones, entrenamiento del personal, tecnología perfeccionada, lotes más grandes de producción, reciclaje interno Tecnología perfeccionada, entrenamiento del personal, automatización, aseguramiento de la calidad Vida útil mejorada, materias primas diferentes, producción/servicios externos, mantenimiento Verificar la logística, producción/servicios externos Entrenamiento del personal, uso racional de insumos y materiales, materias primas diferentes Gestión de la calidad, mantenimiento mejorado, automatización, entrenamiento Lineamientos de compra, envases retornables, reciclaje Fuente: ONUDI, 2004 En el siguiente link encontrara información sobre la gestión de residuos sólidos y reciclaje: [http://www.metrovancouver.org/services/solidwaste/Pages/default.aspx] 115 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias Lección 30 Estrategias de producción más limpia para minimización de residuos sólidos En muchas organizaciones se desconocen los residuos sólidos como problema y se desconocen en muchos casos los requerimientos legales para su manejo y la composición y cantidad de residuos generados ya que nadie se preocupa por su disposición, clasificación o destino final considerándolo responsabilidad de otros. Al no contar la organización con procedimientos establecidos para el manejo de residuos sólidos y no concientizar al personal sobre los procesos adecuados para la gestión de los mismos se generan cantidades excesivas de materiales re-utilizables o con potencial de riesgo en los residuos finales incrementando los costos de tratamiento y volúmenes en rellenos sanitarios. Para solucionar la problemática anterior las organizaciones deben desarrollar una estrategia para implementar una gestión adecuada de los residuos sólidos teniendo en cuenta los lineamientos de la producción más limpia. A continuación se presentan algunas de las actividades que se pueden realizar en este tipo de proyectos: Discutir el proyecto con la dirección y el equipo medioambiental de la organización. Esta esta es importante para conseguir el apoyo de la alta dirección y los recursos necesarios de tal forma que se establezca el sistema de gestión de residuos de la organización. Establecer cuales son los requisitos legales que aplican a la compañía en el tema de la gestión y manejo de residuos sólidos. Evaluar el grado de cumplimiento de la legislación aplicable al tema de residuos estableciendo las medidas necesarias para garantizar su cumplimiento y aplicación en la organización. Definir el tipo de residuos generados en cada una de las áreas de la compañía. Para ellos comience con una visión global de los residuos generados. Para ellos se puede dividir la organización por áreas o procesos estableciendo cada una de las actividades que generan residuos (ver cuadro 36). Recopilar datos cuantitativos de la generación de residuos como volúmenes, tipo, costos de eliminación, opciones de reciclaje, valoración de residuos, etc. El período de análisis debería ser de dos años (ver cuadro 37). Realizar una visita de campo para identificar potenciales de mejora y debilidades en el manejo de residuos sólidos, dialogue con el personal sobre las posibilidades de mejoras en el manejo de residuos, tome un registro fotográfico para evidenciar fortalezas y debilidades, revise los recipientes de residuos para verificar el grado de segregación y separación de los mismos, analice los contenedores, colores clave para diferentes tipos de residuos, lugares, etiquetas y señales, puntos de recogida descentralizados, adaptación del punto central de recogida, etc. Analizar los resultados para determinar potenciales de mejora y corregir las falencias en la gestión y socializar los mismos. 116 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias Aplicar las medidas específicas y evaluar su impacto en la gestión de residuos sólidos. Cuadro 36 Inventario de residuos por áreas Compañía: XX Número Area de de la Planta posición B Sección de cocción F G K M O Período: XX Descripción de la actividad Tipos de residuo Sistemas de recolección de residuos peligrosos Limpieza, pesaje y trituración MST, GM, TR de la malta y el arroz, macerado, separación por decantación, cocción del mosto Laboratorio Análisis químicos, control de la CR, GM, AP Contenedor de 15 L. calidad Administración Administración, ventas, AP, K, B, PW, GM, T, BA, gfB, Contenedor de 10 L. mercado, limpieza WG Talleres de Mantenimiento, ensamblaje de K AP, K, B, PW, MV, SCH, GM, AL: 10 lt. Latas de metal WO: 200 lt. Tanque de metal BA: Mantenimiento plantas AL, WO, BA, LST, WA, OS Contenedor de baterías WA: 240 lt. Tanque de plástico Punto central de Punto de colección para 12 m³ para AP/K, 12 m³ para KF/KK, 6 m³ para SCH, 6 m³ para recolección de desechos no peligrosos WG (coloreado), 1100 L para WG (blanco), 1100 L para MV, 12 residuos m³ para GM Almacenamiento de Almacenamiento de químicos, WA, WO, AL AL: contenedores de metal de 10 L, WO: barril de metal de 200 material peligroso residuos peligroso L (carrito de colección) WA: contenedor plástico de 240 L Identificación: Desechos de vidrio (WG) Baterías (BA) Malta agotada (GA) Cajas plásticas (KK) Empaque de metal (MV) Desechos de metal (WM) Desechos biológicos (B) Estiba de madera (HP) Desechos de empacado (PW) Separador de aceite (OS) Desecho de pintura (AL) Etiquetas (E) Cartón (K) Tubos fluorescentes (LST) Sobras de comida (SP) Desecho de papel (AP) Levadura agotada (FH) Tierra de infusorios (KG) Impurezas de la malta (MK) Cartucho de colores (T) Latas de aluminio (AD) Desecho peligroso de oficina (gfB) Agentes refrigerantes (CA) Residuos de molienda (MSP) Cebada agotada, húmeda (TR) Aceite residual (WO) Residuo industrial (GM) Láminas de plástico (KF) Polvo de malta (MST) Desechos del taller (WA) Fuente: ONUDI, 2008 Cuadro 37 Descripción del flujo de residuos Fuente: ONUDI, 2008 En la formulación de programas de producción más limpias para la gestión de residuos sólidos se deben tener en cuenta: Generar compromiso de los empleados en sus áreas de trabajo, informar sobre la correcta separación de residuos (guías de separación), 117 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias establecer un sistema de contenedores adaptados (ver figura 36), rediseñar puntos de recolección de residuos y motivar a todo el personal involucrado. La figura 37 muestra los factores de éxito en una gestión de residuos sólidos. Figura 36 Ejemplo de sistema de contenedores Fuente: ONUDI, 2008 Figura 37 Factores de éxito en la gestión de residuos sólidos Gestor de residuos. Ambientalmente responsable Gestión de residuos sólidos Administración / empleados Personal de limpieza Motivación Información Fuente: ONUDI, 2008 Algunas de las medidas que se pueden definir en la gestión de residuos son las siguientes: Optimización de la gestión de residuos (nuevos contenedores, establecimiento de nuevos puntos de recolección, identificación/etiquetado). Separación de residuos tanto como sea posible (ejemplo: metales) – incremento de las ganancias. Uso de contenedores de “ida y vuelta” o grandes Re-utilización de ciertos materiales Reciclaje interno (ejemplo: reciclaje de solventes) 118 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias Uso de trapos de limpieza no desechables (sistema de arrendamiento de textiles) Empleo del empaque de “ida y vuelta” La siguiente figura muestra la cadena de diferentes residuos desde su generación hasta su disposición final. Figura 38 Cadena de generación de residuos Fuente: http://heuramedioambiente.wordpress.com/tag/valorizacion/ En los siguientes links se encuentra más información son sobre el manejo de residuos sólidos: [http://www.gdrc.org/uem/waste/disposal.html] [http://www.epa.gov/osw/index.htm] 119 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Selección de tecnologías limpias Bibliografía Chacón A., Potocnjak C., 2009. 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