sábado, 19 de septiembre de 2015

Políticas que regulan la ingeniería verde y la sustentabilidad

Políticas que regulan la ingeniería verde y la sustentabilidad


Existe un vínculo cercano, aunque con frecuencia no reconocido, entre la política y el diseño de ingeniería. Las políticas son con frecuencia dirigidas para la protección del bien público en la misma manera que la química y la ingeniería verdes están dirigidas para la protección de la salud humana y el medio ambiente.

La política puede ser un regulador poderoso que influencia los diseños de ingeniería en términos de qué material y fuentes de energía se  usan a través de subsidios y regulaciones estrictas sobre emisiones.

REGLAMENTOS
Un reglamento es una restricción legal promulgada por las agencias administrativas gubernamentales mediante la creación de reglas soportadas por una amenaza de sanción o multa. Mientras que los reglamentos ambientales tradicionales se enfocaban en las liberaciones de final de tubería, existe un área de políticas de emergencia enfocada en el diseño sustentable. Dos de los ejemplos más establecidos incluyen las iniciativas de responsabilidad extendida del producto (EPR) y la cobertura de sustancias específicas.

La EPR, así como la directiva de desperdicios de equipo eléctrico y electrónico (WEEE,) de la Unión Europea (UE), mantienen la responsabilidad en los fabricantes originales de los productos durante su ciclo de vida. La directiva de la WEEE pretende minimizar el impacto de los bienes eléctricos y electrónicos en el medio ambiente al incrementar la reutilización y el reciclaje y al reducir la cantidad de equipos eléctricos y electrónicos enviados a rellenos sanitarios.

Otra propuesta de políticas para llevar al diseño de ingeniería hacia metas  sustentables es la de bloquear sustancias específicas que son preocupantes.
Un ejemplo muy cercano a la directiva de la WEEE es la Restricción de Sustancias Peligrosas (RoHS,) de Estados Unidos. La RoHS está enfocada en “la restricción del uso de ciertas sustancias peligrosas en equipos electrónicos y eléctricos”. Esta directiva bloquea el posicionamiento en el mercado estadounidense de nuevos equipos eléctricos y electrónicos que contengan más
de los niveles acordados de plomo, cadmio, mercurio, cromo hexavalente y retardadores de flama de bifenil polibromado (PBB) y éter difenil polibromado (PBDE).

PROGRAMAS VOLUNTARIOS
Otra estrategia de política para la promoción de la ingeniería verde es el establecimiento de programas voluntarios. Estos programas no se rigen por la ley o son aplicables, pero pretenden promocionar y motivar comportamientos deseables. El gobierno, la industria o las organizaciones no gubernamentales de terceros pueden patrocinar estos programas. Mientras que existen muchas variedades diferentes de programas voluntarios, dos tipos que han sido establecidos con éxito son:
 1. ecoetiquetar
2. compras preferenciales.

Las empresas que cumplen los estándares ambientales para su producto o servicio específico pueden aplicar una ecoetiqueta.
Las ecoetiquetas pretenden proporcionar un indicador al consumidor sobre el desempeño ambiental del producto (por ejemplo, “empaje reciclado” o “emisiones no tóxicas”).



Para apoyar aún más estos programas, muchas organizaciones están implementando estas políticas preferentemente ambientales o de compra preferencial. Estas políticas pueden implementarse por cualquier organización (hasta su colegio o universidad) y establecer obligatoriamente una preferencia para comprar productos desde artículos de oficina hasta computadoras hasta químicos industriales con perfiles de salud ambiental y humana  mejorados. Al especificar compras de este tipo, las organizaciones están creando una demanda en el mercado para productos y servicios con impactos  reducidos en la salud humana y el medio ambiente, una herramienta muy poderosa para conducir a la innovación en esta área para reducir los costos de estos productos mediante economías de escala.

DISEÑO PARA EL MANEJO DEL TÉRMINO DE VIDA

DISEÑO PARA EL MANEJO DEL TÉRMINO DE VIDA

Es imperativo considerar el término de vida de un producto o sistema, incluyendo las construcciones, en la fase de diseño, ya que las opciones se hacen a partir de las estructuras de montaje, sujetadores y el número y tipo de materiales. Una estrategia para direccionar esta cuestión es el diseño para el desmontaje (DfD), el cual es el diseño para el desmantelamiento eventual (todo o en parte) para la recuperación de sistemas, componentes y materiales.
El DfD pretende maximizar el valor económico y minimizar los impactos ambientales a través de la reutilización, reparación, remanufactura y reciclaje.
Este proceso de diseño incluye el desempeño de los montajes, componentes, materiales, técnicas de montaje o construcción, y sistemas de información y manejo para lograr esta meta.


La recuperación de materiales maximiza el valor económico y minimiza los impactos ambientales a través de:
·         la reutilización
·         reparación
·         re manufactura
·         reciclaje.


Medición de la sustentabilidad

Un indicador, en general, es algo que apunta hacia una cuestión o condición.

Su propósito es el de mostrarle qué tan bien está funcionando un sistema.

Si existe un problema, un indicador puede ayudarle a determinar qué dirección tomar para direccionar la cuestión. Los indicadores son tan variados como los tipos de sistemas que monitorean.



























EVALUACIÓN AMBIENTAL DEL CICLO DE VIDA (LCA)

CICLO DE VIDA
Las consideraciones del ciclo de vida toman en cuenta el desempeño ambiental de un producto, proceso o sistema durante todas las fases de adquisición de materias primas para refinar dichos materiales, la manufactura, el uso y el manejo de fin de vida.




EVALUACIÓN AMBIENTAL DEL CICLO DE VIDA (LCA)


LCA es un método sistemático para medir el impacto medioambiental de productos y procesos, y la LCA de comprobación proporciona información importante sobre el impacto medioambiental durante el diseño del producto.

·         Los cuatro indicadores tradicionales de LCA, que incluyen la huella de carbono, el consumo de energía total, el impacto en el aire y el impacto en el agua.
·         Los datos utilizados para realizar la LCA de comprobación provienen de la base de datos de inventario del ciclo de vida (LCI)

 La idea de las consideraciones del ciclo de vida es la de proteger en contra de la  aplicación de la ingeniería verde y el diseño sustentable en solo una etapa del ciclo de vida. Para capturar efectivamente estos impactos a través del ciclo de vida total del producto, proceso o sistema, se deben considerar los impactos ambientales para el ciclo de vida total, al usar una evaluación del ciclo de vida (LCA).
La LCA es tecnología avanzada para examinar el impacto ambiental total a través de cada etapa del ciclo de vida.






Las LCA se pueden utilizar para identificar procesos, componentes, materiales y sistemas que son contribuyentes principales para los impactos ambientales, comparar distintas opciones dentro de un proceso particular con el objetivo de minimizar los impactos ambientales, y comparar dos productos o procesos diferentes que proporcionen el mismo servicio. Este análisis puede entonces proporcionar lineamientos en donde existen las oportunidades para las decisiones de diseño para mejorar el desempeño ambiental.













Una vez que la meta, el alcance y la unidad funcional han sido definidas, el siguiente paso de una LCA es el de desarrollar un diagrama de flujo para los procesos que se están evaluando y llevar a cabo un análisis de inventario.

El segundo paso en la LCA : El análisis de inventario .
Ésta involucra la descripción de todas las entradas y salidas en el ciclo de vida de un producto, comenzando con lo que compone al producto, de dónde vinieron dichos materiales, a dónde van, y las entradas y salidas relacionadas con dichos materiales componentes durante su vida entera. También es necesario incluir las entradas y las salidas durante el uso del producto, tal como el uso de electricidad o baterías. El propósito del análisis de inventario es el de cuantificar qué viene y qué sale, incluyendo la energía y el material asociados con cada etapa en el ciclo de vida.



Las entradas incluyen todos los materiales, renovables y no renovables, y la energía. Es importante recordar que las salidas incluyen los productos deseados y los subproductos y los desperdicios como las emisiones al aire, el agua y la tierra.
Mientras que algunas de estas fuentes de datos son públicos y pueden encontrarse en la internet, otras requieren una suscripción pagada para el acceso a los datos o se incluyen en el software de compra de evaluación del ciclo de vida.

El tercer paso en la LCA  es conducir una evaluación del impacto. Este paso involucra la identificación de todos los impactos ambientales asociados con las entradas y salidas detalladas en el análisis de inventario. En este caso, los impactos ambientales a través del ciclo de vida se agrupan en temas amplios. Los impactos ambientales pueden incluir factores de estrés como el agotamiento de recursos, el uso de agua, potencial de calentamiento global, agotamiento del agujero de ozono, toxicidad humana, formación de smog y uso de suelo. Este paso con frecuencia involucra algunas suposiciones sobre qué impactos a la salud humana y ambientales resultarán de un escenario de emisión dado, el cual es similar a una evaluación de riesgo.

Resultado de imagen para impacto AMBIENTAL

El paso final en la evaluación del impacto puede ser controversial, ya que con frecuencia involucra el pasar estas amplias categorías de impacto ambiental para arrojar un solo marcador para el desempeño ambiental global del producto, proceso o sistema que se está analizando. Esto es con frecuencia una consideración de la sociedad, la cual puede variar entre las culturas.
Por ejemplo, las naciones de las islas del Pacífico Sur pueden dar mayor peso al cambio climático, dada su vulnerabilidad a elevarse a nivel del mar, mientras que otros países pueden dar mayor peso al impacto a la salud humana.
En consecuencia, el marcador de impacto total puede ser distorsionado por los factores de peso. También, para un inventario de ciclo de vida idéntico, las decisiones resultantes de la evaluación del impacto pueden variar de país a país o de organización a organización.

Finalmente, la LCA puede proporcionar una penetración hacia las oportunidades para la mejora del impacto ambiental de un producto, proceso o sistema dados. Esto puede incluir la selección de una de dos opciones o la identificación de áreas para la mejora de una sola opción. La LCA es extremadamente valiosa para asegurar que el impacto ambiental se está minimizando durante todo el ciclo de vida y que los impactos no se están cambiando de una etapa de vida a otra. Esto lleva a un sistema que está globalmente optimizado para reducir los efectos adversos para el producto, proceso o sistema específico.



busquen este documento y mírenlo como información adicional de un LCA


diseño para el medio ambiente

El diseño para el medio ambiente (DFE) o el ecodiseño, es una propuesta a un diseño en el que las cargas ambientales son intencionalmente consideradas y eliminadas en donde sea posible en la fase de diseño. Las estrategias de DFE incluyen reducción de fuente, recuperación de material, y cuando éstas fallan, el uso de materiales tratables como opuesto a materiales no tratables.
Cuando los impactos sociales, económicos y ambientales se consideran para largo plazo en la fase de diseño, el esfuerzo puede considerarse como un diseño sustentable.







Conceptos fundamentales

La Ingeniería Verde y el diseño sustentable involucran diversos conceptos fundamentales, incluyendo la inherencia, el ciclo de vida, pensamiento sistémico, resiliencia, criterios de desempeño, proporcionar servicios y análisis financiero.


INHERENCIA

Como se mostró en la ecuación de riesgo del capítulo anterior, el riesgo es una función de peligro y exposición:

Riesgo = f (peligro, exposición)
 En la química verde, el riesgo es minimizado al reducir o eliminar el peligro. A medida que el peligro intrínseco es reducido, existe una menor dependencia de los controles de exposición y por lo tanto menor probabilidad de falla.
La meta final serían los materiales o químicos completamente benignos de tal manera que no exista necesidad de controlar la exposición.
Esto es, los químicos y los materiales no causarían daño si fueran liberados hacia el ambiente o los seres humanos fueran expuestos a ellos.



La química verde, la cual surgió como un área cohesiva de investigación  en 1991, se define como el diseño de productos y procesos que reducen o eliminan el uso y la generación de sustancias peligrosas. La propuesta de la química verde fue delineada en el marco de los 12 principios de la química verde (Anastas y Warner, 1998) y ha funcionado como el documento lineal para el campo.

Ingeniería Verde


¿Qué es la “ingeniería verde”?



La Ingeniería Verde es el diseño, descubrimiento e implementación de soluciones de ingeniería con una conciencia de los beneficios potenciales y los problemas en términos del medio ambiente, la economía y la sociedad a través del tiempo de vida del diseño.
La meta de la Ingeniería Verde es la de minimizar los impactos adversos y simultáneamente maximizar los beneficios a la economía, la sociedad y el medio ambiente.
Los impactos adversos del diseño de ingeniería convencional, con frecuencia implementados sin una perspectiva de sustentabilidad, pueden encontrarse a nuestro alrededor en la forma de ineficiencias de uso del agua, agotamiento de materiales finitos y recursos de energía, congestión urbana y degradación de sistemas naturales como resultado de la actividad humana.
Los beneficios mutuos resultantes del diseño de la ingeniería verde incluyen una economía competitiva y en crecimiento en el mercado mundial, calidad de vida mejorada para todas las especies, y protección y restauración mejorada de los sistemas naturales.

Los principios de la Ingeniería Verde (Anastas y Zimmerman, 2003), listados en el recuadro siguiente, proporcionan una estructura para el entendimiento de la ingeniería verde. También representan técnicas que se pueden utilizar para hacer más sustentables las soluciones de ingeniería.






Al final, la estructura de los 12 principios es una herramienta para ayudar concientemente y transparentemente en el direccionamiento de las opciones de diseño relevantes para los retos de sustentabilidad.

El diseño es la etapa de la ingeniería en donde la mayor influencia puede ser lograda en términos de egresos sustentables.

En la etapa de diseño, los ingenieros son capaces de seleccionar y evaluar las propiedades del egreso final. Esto puede incluir ingresos materiales, químicos y de energía; la efectividad y la eficiencia; la estética y la forma y, las especificaciones pretendidas como la calidad, la seguridad y el desempeño.

La etapa de diseño también representa el tiempo para la innovación, lluvia de ideas y creatividad, ofreciendo una oportunidad para integrar las metas de sustentabilidad en las especificaciones del producto, proceso o sistema. La sustentabilidad no debe ser vista como una restricción de diseño. Debe ser utilizada como una oportunidad para que las ideas o diseños existentes salten y conduzcan soluciones innovadoras que consideran los beneficios e impactos sistemáticos durante la vida del diseño.

También es importante advertir que en la fase de diseño es cuando el ingeniero tiene la oportunidad de incorporar eficiencia incrementada; reducir el desperdicio de agua, materiales y energía; reducir costos y, lo más importante, impartir nuevos desempeños y capacidades.

Prevención de la contaminación, diseño para el  ambiente, ecología industrial, sustentabilidad

Sin importar su naturaleza, el desperdicio consume recursos, tiempo, esfuerzo y dinero, primero en su creación y luego en su manejo y gestión.
Los desperdicios peligrosos requieren aún mayores inversiones para su monitoreo y control. Como se ha dicho previamente, la creación, manejo, almacenaje y disposición de desperdicios no añade valor al producto o servicio.
En adición, los mecanismos tradicionales de manejo de desperdicios con frecuencia mueven desperdicios de un medio a otro, como el agua o como el relleno sanitario.

Se podría argumentar que durante el siglo xx, la ingeniería se enfocó mucho más en estrategias de diseño para lidiar con desperdicios como el tratamiento o disposición, en lugar de tecnologías innovadoras disruptivas basadas en eficiencias.
En respuesta a los reglamentos, subsidios, leyes y capital invertido, se hizo mucho más importante hacer que los procesos ineficientes e insustentables existentes continuaran a través del uso de intervenciones tecnológicas elegantes y caras en lugar de entablarse en el diseño fundamentalmente eficiente y sustentable.
El resultado de propuesta sesgada es un extenso portafolio de ingeniería  sobre las maneras de monitorear, controlar y remediar el desperdicio.
La ingeniería verde pretende reenfocar estos esfuerzos en diseños eficientes y sustentables. Esto significa evitar el desperdicio en primer lugar en donde quiera que sea practicable y eliminar el concepto de desperdicio en donde quiera que sea posible.

La prevención de la contaminación está enfocada en el incremento de la eficiencia de un proceso para reducir la cantidad de contaminación generada.
Esta es la idea del incrementalismo o la ecoeficiencia, en donde el sistema actual es ajustado para ser mejor que antes.
Esto no toma en cuenta que el diseño actual puede no ser el mejor o el más apropiado para la aplicación actual. Esto es porque, el producto, proceso o sistema actual no fue diseñado con la intención de reducir el desperdicio y el impacto ambiental.



La Ley de prevención de contaminación enfocó la atención de la industria, gubernamental y pública en reducir la cantidad de contaminación a través de cambios efectivos en costo en la producción, operación y uso de materias primas.

Establece una jerarquía de prevención de contaminación como sigue:
Reducción de fuente—El desperdicio (sustancia peligrosa, agente tóxico o contaminante) debe ser evitado desde la fuente (antes del reciclaje, tratamiento o disposición).
Reciclaje. El desperdicio generado debe ser reutilizado ya sea en el proceso en el que fue creado o en otro proceso.
Tratamiento. El desperdicio que no puede ser reciclado debe ser tratado para reducir su riesgo.
Disposición. El desperdicio que no es tratado debe ser dispuesto en una manera ambientalmente sana.

El permitir más grados de libertad de diseño y al moverse corriente arriba hacia oportunidades para rediseñar el producto, proceso o sistema, ofrece una mayor oportunidad de minimización de desperdicio o aún la eliminación de desperdicio.

Mientras existen muchas barreras actuales, incluyendo la científica, técnica o económica, para el diseño de cero desperdicio es importante advertir que el concepto de desperdicio es humano.

En otras palabras, no hay nada inherente en los materiales, energía, espacio o tiempo que los haga desperdiciarse.
Se desperdician sólo porque aún nadie ha imaginado o implementado un uso definido para éstos.

Si la creación de desperdicio no puede ser evitada bajo ciertas condiciones o circunstancias, los diseñadores e ingenieros pueden considerar mecanismos alternativos para explotar efectivamente estos recursos para propósitos de valor agregado. Por ejemplo, el desperdicio podría utilizarse benéficamente como materia prima al capturarlo y reciclarlo/reutilizarlo dentro del proceso, la organización o más allá.

La ecología industrial es el desplazamiento de los procesos industriales de sistemas (sistemas tipo 1) lineares (vuelta abierta), en los que las inversiones e recursos y capital se mueve a través del sistema para volverse desperdicios, a sistemas de vuelta cerrada en donde los desperdicios se vuelven entradas para nuevos procesos (sistemas tipo 3) (Graedel y Allenby, 1995). La figura 7.4 muestra la diferencia entre los sistemas tipo 1, 2 y 3.


Esquema de los ecosistemas tipo 1, 2 y 3 


En este ecosistema, los desperdicios son reciclados de vuelta hacia el sistema.

 a) El ecosistema tipo 1 es un sistema industrial tradicional en  donde las inversiones de recursos y capital se mueven a través de un sistema para convertirse en desperdicios.
 b) El ecosistema tipo 2 tiene algo de ciclo y genera algo de desperdicio.
c) El ecosistema tipo 3 es un sistema de vuelta cerrada en donde los desperdicios se vuelven entradas para nuevos procesos.


Evaluación de riesgo


Evaluación de riesgo

Las evaluaciones del riesgo crean preguntas como éstas: ¿Qué problemas de salud son causados por químicos y sustancias liberadas en el hogar, lugar de trabajo y medio ambiente? ¿Cuál es la probabilidad de que los seres humanos logren experimentar un efecto de salud adverso cuando son expuestos a concentraciones específicas de químicos? ¿Qué tan severa sería la respuesta adversa?

Los cuatro componentes de una evaluación de riesgo completa son:
 1) evaluación del peligro,
 2) evaluación de la dosis-respuesta,
 3) evaluación de la exposición 
4) caracterización del riesgo.
La figura siguiente  ilustra cómo estos cuatro elementos se integran.










 Una evaluación de riesgo organiza y analiza un gran conjunto de información incrustada en los cuatro componentes para determinar si algún peligro ambiental resultará en un impacto adverso en los seres humanos o en el medioambiente. El peligro ambiental podría ser la exposición a un químico específico o a un elemento más amplio tal como el cambio climático.

Una evaluación del peligro no es una evaluación del riesgo. Una evaluación del peligro consiste en una revisión y análisis de datos de toxicidad, evidencia de peso de que una sustancia provoca varios efectos tóxicos y la evaluación de si los efectos tóxicos en un contexto ocurrirán también en otros contextos. La evaluación del peligro determina si un químico o una sustancia están o no vinculados con una preocupación particular de la salud, mientras que una evaluación del riesgo tomará en cuenta la evaluación del peligro, así como la evaluación de la exposición.
Las fuentes de datos de toxicidad incluyen los estudios de pruebas de ensayo, estudios de animales y estudios de seres humanos. Los estudios de prueba de ensayo son rápidos y relativamente fáciles, así es que se utilizan por lo común para cribar químicos.

El mejor estudio para determinar el impacto en los seres humanos es el estudio epidemiológico. La epidemiología es el estudio de las enfermedades en las poblaciones de seres humanos o animales, específicamente cómo, cuándo y en dónde ocurren.
Los epidemiólogos intentan determinar qué factores están asociados con las enfermedades (factores de riesgo) y qué factores pueden proteger a la gente o a los animales contra la enfermedad (factores protectores).

Los estudios epidemiológicos se dividen en dos clases básicas dependiendo si los eventos ya han ocurrido (retrospectiva) o si los eventos pueden suceder en el futuro (prospectiva).
Los estudios más comunes son los estudios retrospectivos a los cuales también se les llama estudios de control de caso.
 Un estudio de control de caso puede comenzar cuando se observa el brote de una enfermedad y sus causas no son conocidas, o cuando la enfermedad es poco común dentro de la población en estudio.
Sin embargo, estas clases de estudios tienen dificultades que se resumen la tabla siguiente:


EVALUACIÓN DE LA EXPOSICIÓN

El propósito de la evaluación de la exposición es el de determinar la extensión y frecuencia de la exposición humana a químicos específicos. Algunas de las preguntas que se responden mediante la evaluación de la exposición se enlistan en la tabla siguiente:




















La evaluación de la exposición también puede determinar el número de personas expuestas y el grado de absorción mediante varias rutas de exposición.
Recuerde que el estudio de la evaluación de la exposición también deberá determinar la exposición de los individuos promedio en la sociedad y de los grupos de alto riesgo (por ejemplo, trabajadores, niños, mujeres, grupos en desventaja económica, adultos mayores, residentes de área).
Los niños en general tienen una dieta más limitada que puede llevar a exposiciones relativamente más altas pero intermitentes. También hacen cosas como gatear y llevarse a la boca manos y objetos, lo cual resulta en una exposición incrementada a los químicos mediante la ingestión oral.

Los Adultos mayores y los incapacitados pueden tener estilos de vida sedentarios, lo cual cambia su exposición. Las mujeres embarazadas y en lactancia generalmente consumen más agua, lo que puede llevar a una diferente evaluación de la exposición.

Por último, las muchas diferencias psicológicas entre los hombres y las mujeres, como el peso corporal y las tasas de inhalación, pueden llevar a diferencias importantes en las exposiciones.
La evaluación de la exposición también puede ser aplicada a una ubicación  específica. Como se mencionó antes , la exposición adicional podría estar asociada con el hecho de vivir cerca de una carretera, incinerador, relleno sanitario o fábrica. Podría también estar asociada con el hecho de vivir o trabajar en un tipo particular de edificio, beber de una fuente de agua específica, o comer un tipo y cantidad particular de alimento. Se consideran muchos detalles, y un estudio científico va junto con cada uno de estos escenarios.

CARACTERIZACIÓN DEL RIESGO

la caracterización del riesgo toma en cuenta los tres primeros pasos en la evaluación del riesgo (evaluación del peligro, evaluación de la dosis respuesta y la evaluación de la exposición).
La caracterización del riesgo está específicamente determinada al integrar información sobre la dosis-respuesta y las evaluaciones de exposición.
El proceso se desarrolla de forma diferente para los carcinógenos y los no carcinógenos.
Una pregunta importante es, ¿cuál es un nivel de riesgo aceptable? Los creadores de política y los científicos han determinado que un riesgo ambiental aceptable es un riesgo de vida de 1 oportunidad en un millón (10) de un efecto adverso, y un riesgo inaceptable es 1 oportunidad en1 000 (10_6_3) de un efecto adverso.

En los ejemplos de las dos siguientes subsecciones, una caracterización de riesgo se puede utilizar para determinar una concentración admisible de un químico en el aire, agua o tierra para un riesgo aceptable. También se puede utilizar para determinar el riesgo ambiental resultante para un químico particular en una concentración dada y el escenario de exposición para dicho químico en un medio ambiente particular.