Evaluación del Ciclo de Vida de la Producción de Café: Impactos

Evaluación del ciclo de vida aplicada a la producción de café: investigar los impactos
ambientales para ayudar a la toma de decisiones para mejoras a nivel de empresa
RESUMEN
La producción de café ha crecido en casi un 200 por ciento desde 1950; después
del petróleo, es el producto comercializado más importante del mundo. Aunque solo
se cultiva en áreas tropicales y ecuatoriales (es la principal exportación de muchos
países en desarrollo), la mayoría del café se consume en el mundo desarrollado (los
Estados Unidos y la Comunidad Europea importan dos de cada tres bolsas de café
combinadas producido en el mundo). Teniendo en cuenta que la cadena del café es
muy amplia e involucra a muchas compañías de diferentes tipos y tamaños, cada
decisión ambiental, en cualquier punto de la cadena del café, debe tomarse bajo
una perspectiva de "pensamiento del ciclo de vida". Fue con esta intención que se
aplicó la metodología de Evaluación del Ciclo de Vida para analizar los impactos
ambientales relacionados con un negocio de café ubicado en Sicilia. Los límites del
sistema se definieron para incluir todos los pasos del ciclo de vida: desde el cultivo
del café hasta su distribución a los consumidores, el consumo y la eliminación. El
objetivo del estudio era identificar los "puntos críticos" en las etapas del ciclo de vida
del producto en las que las mejoras ambientales eran fáciles de lograr y sugerir
alternativas para minimizar el impacto ambiental de las fases de producción,
mejorando así los procesos y el rendimiento de la empresa.
INTRODUCCIÓN
La producción de café ha crecido en casi un 200 por ciento desde 1950; después
del petróleo, es el producto comercializado más importante del mundo.
Aunque se cultiva solo en áreas tropicales y ecuatoriales (es la principal exportación
de muchos países en desarrollo), la mayor parte del café producido se consume en
los países desarrollados (Estados Unidos y la Comunidad Europea importan
conjuntamente dos de cada tres bolsas de café producido en el mundo) 1. Teniendo
en cuenta que la cadena del café es muy amplia e involucra muchos tipos diferentes
de empresas de diferentes tamaños, cada decisión ambiental, en cualquier punto
de la cadena del café, debe tomarse utilizando el "pensamiento del ciclo de vida".
La gestión medioambiental se ha vuelto cada vez más importante para las empresas
productivas e innovadoras y, a menudo, involucra a los proveedores aguas arriba y
las empresas aguas abajo. Una empresa que desea implementar un sistema de
gestión ambiental interno eficaz debe analizar, en primer lugar, los impactos
ambientales de su proceso de producción y sus productos / servicios.
Inevitablemente, esto implica identificar los factores de impacto que se encuentran
al inicio o al final de la tubería y, por lo tanto, fuera de los límites físicos de la propia
esfera productiva de actividad de la empresa2. Life Cycle Assessment (LCA) está
dejando su huella como una de las herramientas más interesantes disponibles para
la gestión para la evaluación y el control ambiental. LCA amplía la visión de un
productor dándole una visión más generalizada de los impactos ambientales de la
línea de producción. El negocio tiene que involucrar a los proveedores aguas arriba
y las compañías aguas abajo para recopilar datos de inventario de acuerdo con los
límites del sistema analizado. Este documento presenta un análisis ambiental de un
negocio de café que adopta la metodología LCA. El análisis se llevó a cabo en una
empresa en Sicilia (Italia) que tuesta y distribuye café. La razón para aplicar LCA a
este negocio es examinar las formas en que la propia empresa impacta en el medio
ambiente para identificar cómo reducir esos impactos y aumentar la sostenibilidad
ambiental de la empresa en línea con el "pensamiento del ciclo de vida". El objetivo
del estudio es obtener datos relacionados con el uso de energía, la gestión de
residuos y el consumo de materias primas con el fin de identificar los "puntos
críticos" en las etapas del ciclo de vida del producto en las que las mejoras
medioambientales son fáciles de lograr y sugerir alternativas para minimizar El
impacto ambiental de las fases de producción, mejorando así los procesos y el
rendimiento de la empresa.
MÉTODOS
El análisis de los impactos ambientales de una empresa de café ubicada en Sicilia
se investigó mediante la aplicación de la evaluación del ciclo de vida (LCA). LCA es
una metodología utilizada para analizar y evaluar las cargas ambientales y los
posibles impactos ambientales de un material, producto o servicio a lo largo de todo
su ciclo de vida, desde la extracción y procesamiento de materias primas, hasta la
fabricación, transporte, uso y disposición final. El sistema del producto estudiado
está delimitado del entorno circundante por "límites del sistema" que definen los
procesos que se incluirán en el estudio y los cálculos se realizan sobre la base de
una "unidad funcional" (por ejemplo, 1 tonelada del producto estudiado).
De acuerdo con las normas ISO, un estudio de ACV consta de los siguientes pasos:
-definición de objetivo y alcance: la razón para llevar a cabo el estudio está
claramente definida; se describe el producto, proceso o sistema de servicio que se
evaluará, especificando los procesos individuales que se incluirán en el estudio; se
elige una unidad funcional para el cálculo;
-análisis de inventario: las entradas y salidas (energía, materiales y emisiones) de
cada proceso incluido en el sistema del producto se cuantifican y recopilan; los datos
recopilados están relacionados con la unidad funcional;
-evaluación de impacto: los resultados del análisis de inventario se agrupan en
diferentes categorías de impacto según el tipo de problema ambiental al que
contribuyen: clasificación; las contribuciones a todas las categorías de impacto
ambiental se cuantifican individualmente: caracterización; se comparan las
categorías ambientales a las que contribuye cada proceso: valoración;
interpretación: los resultados se interpretan y traducen en oportunidades para
reducir los impactos ambientales del sistema del producto.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Objetivo y definición del alcance. El objetivo del estudio es examinar las formas en
que la empresa de tostado y distribución de café tiene un impacto en el medio
ambiente para identificar cómo reducir sus impactos y aumentar la sostenibilidad
ambiental del producto desde una perspectiva del ciclo de vida. Es importante
determinar los aspectos ambientales del procesamiento del café e incluir los
impactos ambientales relacionados con las etapas del ciclo de vida que no sean los
relacionados únicamente con la propia empresa. La empresa desea utilizar la
información obtenida del estudio LCA como punto de partida para el desarrollo de
su configuración de gestión ambiental. Esto significa recopilar información sobre el
ciclo de vida completo del producto y utilizar esta información para mejorar la
ecoeficiencia de la empresa. La unidad funcional se definió como 1 kg de café
envasado entregado al consumidor final. El negocio tiene una amplia gama de
productos, pero la unidad funcional se eligió para evitar la asignación (de acuerdo
con ISO 14041), sin distinción entre los diversos productos (por ejemplo, diferentes
mezclas, diferentes tipos de envases, café tradicional y descafeinado, etc. ) Los
límites del sistema se definieron para incluir todos los pasos del ciclo de vida desde
el cultivo del café hasta su distribución a los consumidores, el consumo y la
eliminación. La producción de maquinaria y equipo está excluida del sistema. En la
Figura 1 se presenta el ciclo de vida del café: los pasos en los cuadros punteados
no se incluyen en el estudio.
Análisis de inventario. El análisis de inventario incluye las siguientes etapas:
A) Cultivo. Para este paso se recopilaron datos de literatura, en particular para uso
de energía, fertilizantes y pesticidas. Los datos de producción de fertilizantes y
pesticidas se incluyeron utilizando bases de datos disponibles comercialmente,
mientras que las emisiones de nitrógeno y fósforo y las emisiones de pesticidas se
cuantificaron utilizando métodos de estimación.
La producción promedio de café por hectárea varía en relación con el tipo y las
características de la tierra en la que se planta, junto con otros factores ecológicos,
así como con la edad de las plantas. El rendimiento aproximado varía de 2 a 6,5
quintales de producto terminado por hectárea. Asumimos un rendimiento promedio
de 4.25 quintales / hectárea.
Los granos de café se pueden procesar de dos maneras: el método seco o el
húmedo. Asumimos que solo el método seco (también llamado natural) se usó para
procesar los granos de café y que las bayas de café se secaron al sol y usando
máquinas (suponiendo un consumo de combustible pesado de 0.11 l / kg) 7 y que
el Todo el proceso se realizó a mano. Esto es muy común en plantaciones pequeñas
o medianas y en regiones donde las temperaturas son más cálidas y el suministro
de agua limpia y fresca no es abundante. El método seco produce un solo residuo,
la piel interna o el casco externo, que asciende a aproximadamente 0,99 t por 5,5 t
de granos de café.
B) Procesamiento. Para este paso, se recopilaron datos específicos del sitio para
cada proceso básico contenido en el cuadro de la empresa del diagrama de flujo del
sistema.
Los insumos directos de material y energía de la etapa de procesamiento y
envasado del café son: café verde (o bayas secas); electricidad (para alimentar el
equipo); gas natural (para la etapa de tostado) y materiales de embalaje. Los
resultados directos son: café tostado en envases primarios y secundarios;
emisiones a la atmósfera (de la combustión de gas natural en el tostador) y
desechos (polvo y restos de la limpieza y paja de café del tostado).
C) Embalaje. La compañía utiliza muchos tipos diferentes de envases primarios y
secundarios para café tostado (latas de aluminio, filtros de papel, etc.). Todos estos
se han incluido en el análisis de inventario (datos específicos del sitio), mientras que
las bases de datos disponibles comercialmente se han utilizado para la fabricación
de materiales de embalaje.
D) Transporte. Las principales actividades de transporte tienen lugar en diferentes
etapas del ciclo de vida de la siguiente manera:
1. Pesticidas y fertilizantes para cafeteros;
2. Café verde de los productores a las instalaciones de la empresa cafetera;
3. Embalaje de los fabricantes a las instalaciones de la empresa cafetera;
4. Envasado de café de las instalaciones de la compañía de café a mayoristas
locales y puntos finales de venta;
5. Envasado de café de las instalaciones de la empresa de café a mayoristas
nacionales e internacionales;
6. Café envasado de cada mayorista nacional e internacional a los puntos finales de
venta.
El punto 1 no está incluido en el cálculo del transporte. Se recopilaron datos
primarios para los puntos 2 y 3 con respecto a las distancias recorridas y las
cantidades entregadas. Los datos primarios para el punto 4 fueron recolectados
sobre el consumo de diesel para las cantidades entregadas (transportadas usando
vehículos de la compañía). En relación con el punto 5, fue extremadamente difícil
determinar las entregas realizadas por los transportistas a cada mayorista. Por lo
tanto, las estimaciones de la distancia promedio entre la fábrica y una ciudad de
mercado (discriminando entre tres áreas de mercado: regional, nacional e
internacional) se hicieron sobre la base de los datos proporcionados por la empresa.
El punto 6 no está incluido en el cálculo del transporte, ya que era casi imposible
recopilar datos precisos sobre las cantidades entregadas a nivel regional, nacional
e internacional a cada supermercado y tienda, y desde estos puntos de venta a cada
consumidor. Por estas razones, este paso está claramente subestimado.
E) Consumo. El paso del consumo es muy difícil de medir y / o estimar porque
depende de muchos factores diferentes: la nacionalidad y los gustos del consumidor
(las cantidades de café y agua utilizadas para hacer el café francés y el espresso
italiano difieren mucho) o el tipo y marca de café máquina utilizada (en particular
para el consumo de energía) entre otros y estas diferencias son muy significativas
(+ -30%). Sin embargo, para obtener información general, se utilizaron datos
seleccionados de un estudio Pré Consultant LCA9 e información específica
proporcionada por Illycaffè Spawere. Los datos para el mercado internacional se
refieren a dos cafeteras de filtro diferentes utilizadas por los hogares en toda
Europa9: una cafetera eléctrica de aluminio con una jarra termo (máquina A) y una
cafetera para usar en una estufa de gas ordinaria (máquina B); Supusimos que el
50% del café entregado en el mercado internacional se preparó con el primer tipo
de máquina y el 50% con el segundo. Asumimos además el uso de filtros de
monodosis de 7 gramos. Los datos para el mercado italiano se refieren a una
máquina de café exprés eléctrica (máquina C) utilizada por los hogares en toda
Italia15, suponiendo que se usan 7 gramos de café para una sola taza de café
exprés.
El uso de cafeteras profesionales no está incluido porque son mucho más
complicadas (generalmente tienen otros accesorios que consumen más energía).
El consumo de agua (para la preparación del café y la limpieza de la máquina) y el
azúcar también se excluyen, ya que se supone que tienen poca importancia para
todo el ciclo de vida del producto y también son demasiado difíciles de modelar.
F) Eliminación. La gestión de residuos incluye envases, café molido y café molido.
Asumimos que todos estos materiales fueron eliminados sin ningún tipo de reciclaje.
La calidad de los datos y los supuestos se expresan en la descripción previa de las
etapas incluidas en el análisis de inventario. En general, se recopilaron datos
específicos en el sitio para los aspectos más importantes del ciclo de vida; o se
obtuvieron de literatura científica y / o bases de datos disponibles comercialmente
donde los datos in situ no estaban disponibles. El período de referencia para la
recopilación de datos fue el año 2001. El software LCA utilizado fue TEAM 3.0 de
Ecobilan.
Evaluación de impacto: principales resultados. El paso de evaluación de impacto se
realizó investigando ocho categorías diferentes de impacto (Tabla. 1); Los
ecopuntos se utilizaron como factor de ponderación general y para el análisis de
sensibilidad. La Figura 2 muestra las contribuciones individuales de las etapas del
proceso (en%) a los resultados de la categoría donde el total de todas las
contribuciones a cada categoría de impacto se establece en 100%.
De la figura se puede ver que las etapas de cultivo y consumo tienen el mayor
impacto. La etapa de cultivo es la que más contribuye a la ecotoxicidad terrestre y
la eutrofización (contribuciones superiores al 97%); la etapa de consumo es la que
más contribuye a la acidificación del aire, la ecotoxicidad acuática, la toxicidad
humana, el efecto invernadero, el agotamiento de la capa de ozono y la formación
de oxidantes fotoquímicos (la contribución supera el 68% para todas las categorías
citadas). La etapa de eliminación contribuye a la ecotoxicidad acuática (después del
consumo) y a la eutrofización (después del cultivo). Las contribuciones realizadas
por el transporte son muy limitadas, pero influyen en la formación de oxidantes
fotoquímicos, el efecto invernadero, la toxicidad humana y la acidificación del aire
(después del consumo y el cultivo) y el agotamiento de la capa de ozono y la
ecotoxicidad acuática (después del consumo pero antes del cultivo). Las
contribuciones de las etapas de procesamiento y envasado son casi insignificantes
(menos del 1,7% para todas las categorías).
Las categorías de impacto investigadas se presentan en las Figuras 3 a 10 para
mostrar las contribuciones relativas hechas por los principales contaminantes a los
problemas ambientales examinados, divididos de acuerdo con las etapas del ciclo
de vida en que ocurren. La Figura 11 muestra un factor de ponderación general
basado en ecopuntos16 relacionado con la energía y los desechos, las emisiones
al aire y las emisiones de agua para cada etapa del ciclo de vida considerado.
Es evidente que las emisiones a la atmósfera son las más relevantes y la etapa de
consumo representa los mayores impactos. Se realizó un análisis de sensibilidad
para hacer una evaluación en profundidad de la evaluación del impacto ambiental
al examinar los efectos de variar los datos del caso base para ciertos parámetros.
Estos parámetros y cambios realizados en ellos se muestran en la Tabla 2. Cada
parámetro se modificó independientemente de todos los demás para que la
extensión de sus efectos en el caso base pudiera evaluarse solo. Por lo tanto,
ningún caso de sensibilidad representa la mejor o la peor situación bajo la cual estos
sistemas podrían operar. La Figura 12 muestra los resultados del análisis de
sensibilidad utilizando un factor de ponderación general basado en ecopuntos de
energía y residuos, emisiones al aire y emisiones de agua para cada una de las
variables consideradas.
A partir del análisis de sensibilidad, es evidente que el uso exclusivo de la cafetera
de estufa de gas (máquina B) en lugar de una mezcla de estufa de gas y cafeteras
eléctricas tiene el mayor efecto positivo en el sistema analizado, mientras que el uso
exclusivo de la cafetera eléctrica ( máquina C) tiene el peor efecto. La eficiencia
energética en el paso de consumo también mejoraría el equilibrio ecológico del
sistema, mientras que los otros supuestos (localizados en los pasos de cultivo) solo
hacen pequeñas diferencias en comparación con el caso base.
CONCLUSIONES
Para una mejor comprensión de la importancia de la gestión ambiental realizada
bajo una perspectiva de ciclo de vida, la Figura 13 muestra los puntos ecológicos
aplicables únicamente a la empresa (es decir, a partir de la Figura 1, los pasos
incluidos en el cuadro de la empresa más el paso relacionado con la distribución
realizada por los vehículos de la empresa) . Un análisis de los impactos ambientales
realizados solo a nivel de la compañía para realizar mejoras ambientales dirigiría la
gestión hacia la focalización casi exclusivamente en la etapa de distribución (p. Ej.,
Mejoras al parque de vehículos de la compañía) y la etapa de tostado de café (p.
Ej., Mejora del consumo de energía, emisiones al aire y desechos administración).
En consecuencia, a nivel de empresa, las principales mejoras ambientales que
podrían abordarse son las siguientes.
Emisiones al aire: principalmente debido al consumo de combustible de vehículos
para entregas locales (todos los vehículos utilizados para entregas locales
funcionan con combustible diesel) y, en menor medida, de la combustión de
combustibles fósiles en el asador (gas natural). Las mejoras en el consumo de
combustible permitirían reducir las emisiones al aire.
Consumo de energía: el consumo de electricidad se refiere a un solo
pasos de procesamiento y para montacargas que funcionan con baterías eléctricas.
Las mejoras en la eficiencia energética también permitirían reducir las emisiones al
aire.
Gestión de residuos: la gestión de residuos a nivel de empresa se relaciona
principalmente con la paja del café. En la actualidad, estos desechos sólidos se
eliminan junto con otros desechos urbanos. Aunque la compañía estaría interesada
en buscar un uso alternativo, se le ha desanimado a tomar cualquier iniciativa
debido a las pequeñas cantidades en cuestión. Bajo una perspectiva de ciclo de
vida, la empresa debe enfocar su toma de decisiones de gestión ambiental de
manera diferente y concentrarse principalmente en las etapas de cultivo y consumo.
Uso de recursos naturales: aunque no se han incluido todos los datos relacionados
con el cultivo, es evidente (ver Figura 2) que este paso tiene un impacto significativo
en todo el ciclo de vida del café, por lo tanto, es fundamental que la empresa incluya
los datos en sus consideraciones ambientales Ciertamente, se podrían lograr
mejoras ambientales eligiendo proveedores de café orgánicos y / o sostenibles.
Residuos sólidos: a nivel de la empresa, los principales residuos sólidos son la paja
de café, pero cuando también se tiene en cuenta el paso del consumo, los granos
de café constituyen la mayor proporción de residuos sólidos (aparte de los
materiales de embalaje). En lugar de desecharse, el café molido podría usarse como
alimento para los gusanos y para el compost. La empresa debe colocar
contenedores para el compostaje de residuos de alimentos en cada punto de
consumo al que entregan. Estos se pueden recolectar cuando se realizan entregas
posteriores y se utilizan contenidos para el compostaje en una granja de gusanos.
Los gusanos procesarían el café molido en fertilizantes. Las cantidades obtenidas
mediante la recolección de café molido de esta manera junto con el café molido
producido en las instalaciones de la empresa podrían permitirle iniciar una empresa
a pequeña escala para la producción de vermicultura o compost.
Consumo de energía: otros métodos para aumentar la sostenibilidad ambiental de
la empresa podrían implicar la creación de proyectos en colaboración con
fabricantes
de
máquinas
de
café
donde
dichos
proyectos
emprendan
investigaciones conjuntas destinadas a mejorar la eficiencia energética. El
desperdicio de energía también podría prevenirse mediante campañas de
información para aumentar la conciencia del consumidor (tanto a nivel profesional
como doméstico).
Empaque: a pesar de que este paso no tiene un gran impacto, investigar más
alternativas reciclables a los tipos actuales de empaques utilizados podría ser muy
útil.
De lo anterior, LCA emerge claramente como una herramienta útil para proporcionar
información para una gestión ambiental efectiva bajo una perspectiva de ciclo de
vida, y como una que no limita las oportunidades de mejora a los confines físicos de
una empresa sola.