Sistemas eficientes

La búsqueda del desarrollo sostenible requiere un enfoque de sistemas para el diseño de productos industriales y sistemas de servicios. Aunque muchas empresas han adoptado objetivos de sostenibilidad, el desarrollo real de sistemas sostenibles sigue siendo un reto debido a la amplia gama de factores económicos, ambientales y sociales que deben tenerse en cuenta a lo largo del ciclo de vida del sistema.

Las prácticas tradicionales de ingeniería de sistemas tratan de anticipar y resistir las interrupciones, pero pueden ser vulnerables a factores imprevistos. Una alternativa es diseñar sistemas con «resiliencia» inherente aprovechando propiedades fundamentales como la diversidad, la eficiencia, la adaptabilidad y la cohesión.

El trabajo previo sobre diseño sostenible se ha centrado en gran medida en las mejoras de la eficiencia ecológica. Por ejemplo, las empresas han descubierto que la reducción de la intensidad de materiales y energía y la conversión de residuos en productos secundarios de valor crean valor para los accionistas y para la sociedad en general.

Para fomentar un pensamiento sistémico más amplio, se presenta un protocolo de diseño que incluye los siguientes pasos: identificación de la función y los límites del sistema, establecimiento de requisitos, selección de tecnologías apropiadas, desarrollo de un diseño de sistema, evaluación del rendimiento previsto y diseño de un medio práctico para la implementación del sistema. El enfoque fomenta la consideración explícita de la resiliencia tanto en los sistemas de ingeniería como en los sistemas más amplios en los que están integrados.

Los sistemas conectados y distribuidos, desde las redes eléctricas hasta las empresas comerciales e incluso economías enteras, son más frágiles y robustos que las poblaciones de entidades aisladas.
Duncan J. Watts

Sistemas constructivos sostenibles.

Muchos arquitectos e ingenieros han adoptado los conceptos de edificios «verdes» o sostenibles. Según el Departamento de Energía de los Estados Unidos, los edificios consumen alrededor del 33% de toda la energía utilizada en los Estados Unidos y el 66% de toda la electricidad, lo que representa alrededor del 35% de todas las emisiones de dióxido de carbono.

Ejemplos de prácticas de diseño sostenible incluyen la eficiencia energética, el uso de materiales locales, el respeto por el entorno natural, la utilización de servicios ecológicos (por ejemplo, calefacción y refrigeración) y la sensibilidad hacia el bienestar humano. Aparte de los obvios beneficios energéticos y medioambientales, los estudios sugieren que los edificios sostenibles también mejoran la satisfacción y la productividad de los empleados.

El protocolo LEED, desarrollado por el U.S. Green Building Council, es ampliamente utilizado para evaluar el desempeño ambiental desde una perspectiva de «edificio completo» a lo largo del ciclo de vida de un edificio. A un nivel superior del sistema, varias instituciones académicas y de investigación, como la Universidad de California en Berkeley, han desarrollado planes y directrices para campus sostenibles.

Sistemas de procesos sostenibles.

Durante la última década, el campo de la ingeniería de sistemas de procesos se ha expandido gradualmente desde un enfoque tradicional en la tecnología de procesos y la economía para incorporar temas de sostenibilidad tales como la seguridad de los procesos y las emisiones ambientales.

La sinergia entre el rendimiento del proceso y la sostenibilidad queda bien reflejada en el concepto de ecoeficiencia, que mide el valor producido como producto por unidad de insumo de recursos. Las reducciones en la intensidad de la mano de obra, el consumo de energía, los riesgos del proceso y la generación de residuos tienden a traducirse en menores requerimientos de capital, menores riesgos económicos y menores costos de operación y mantenimiento.

Las nuevas tecnologías, como la intensificación de los procesos y los microreactores, han demostrado la posibilidad de que aumenten en orden de magnitud el rendimiento de los procesos y la productividad del capital. Al mismo tiempo, se han producido avances significativos en el campo de la química verde, también conocida como química sostenible, que busca nuevas vías y catalizadores para la síntesis y el procesamiento químico benigno para el medio ambiente.

Por ejemplo, Dow Chemical y otras empresas están utilizando nuevos métodos de procesamiento para convertir la biomasa renovable (por ejemplo, soja, maíz, celulosa) en materiales útiles como adhesivos y plastificantes.

Sistemas de Cadena de Suministro Sostenible.

Productos como los automóviles y las computadoras, que implican una serie de procesos de fabricación y ensamblaje discretos a lo largo de la cadena de suministro, pueden generar una huella ecológica significativa en términos de materiales, energía y uso del suelo, así como de residuos y emisiones industriales. Fabricantes como General Motors y HP han utilizado una variedad de «diseño para el medio ambiente».

técnicas para reducir la intensidad de recursos de sus sistemas de fabricación y logísticos.

Estas técnicas incluyen la simplificación de la arquitectura del producto para reducir el número de piezas y operaciones de ensamblaje (lo que también permite un mantenimiento y desmontaje más fácil); la utilización de materiales reciclados o componentes reacondicionados; la prevención de sustancias con propiedades indeseables como carcinogenicidad, toxicidad, inflamabilidad, agotamiento de la capa de ozono o persistencia en el medio ambiente; la reducción del uso de energía eléctrica y térmica a través de modificaciones en el proceso o la eficiencia en el transporte (por ejemplo…, geometría de producto mejorada para la carga de paletas); utilizar técnicas de mejora de la calidad y de fabricación «ajustada» (por ejemplo, reabastecimiento de inventario justo a tiempo) para reducir el trabajo en curso y la chatarra; y colaborar con clientes y proveedores para agilizar la cadena de suministro y reducir al mínimo los residuos.

Sistemas sostenibles del ciclo de vida del producto.

Algunas empresas han comenzado a mirar más allá de la cadena de suministro que controlan y consideran el ciclo de vida completo de sus productos y servicios, incluyendo la extracción de recursos, la adquisición, el transporte, la fabricación, el uso de productos, el servicio y la disposición al final de la vida útil o la recuperación de activos.

Por ejemplo, BASF Corp. ha adoptado una nueva herramienta de análisis de ecoeficiencia para ayudar a identificar productos y procesos que consumen menos energía y generan menos residuos que las alternativas, manteniendo o mejorando el valor comercial de los productos.

La herramienta se ha aplicado a más de 100 productos y procesos diferentes, tales como micropavimentos de asfalto, fibra de nylon, materiales de construcción, recubrimientos de automóviles, plásticos y adhesivos.

Los análisis resultantes han influido en las decisiones empresariales de BASF en relación con las inversiones de capital, las técnicas de producción, las adquisiciones y el posicionamiento del producto. La metodología de BASF combina la evaluación de los impactos ecológicos del ciclo de vida (incluyendo el consumo de materias primas y energía, las emisiones de aire y agua, y los riesgos potenciales para la salud) con un análisis económico de los costes del ciclo de vida.

Los datos económicos y ecológicos se grafican en un gráfico, revelando la ecoeficiencia de un producto o proceso en comparación con los productos y procesos de la competencia.

Redes industriales sostenibles.

Las compañías que trabajan aisladamente pueden lograr mejoras incrementales en el tratamiento de los temas de sostenibilidad; sin embargo, un enfoque más poderoso es que las compañías optimicen colectivamente sus actividades como parte de una red de ecología industrial. En pocas palabras, la ecología industrial es un marco para transformar los sistemas industriales de un modelo lineal a un modelo de circuito cerrado que se asemeja a los flujos cíclicos de los ecosistemas, en los que los desechos de una criatura se convierten en los nutrientes de otra criatura.

En lugar de exportar residuos industriales y de consumo para su eliminación fuera del sistema, la ecología industrial sugiere la eliminación del concepto mismo de residuo mediante el diseño de vías innovadoras para la conversión de residuos en subproductos útiles. El ámbito de aplicación del «sistema» engloba a todas las empresas participantes, así como al entorno natural en el que operan.

Ejemplos simples son comunes: los fabricantes de cemento incineran residuos contaminados en hornos de cemento como sustituto de los combustibles fósiles, reduciendo efectivamente las emisiones de calentamiento global; las empresas eléctricas reciclan las cenizas volantes de sus calderas para mezclarlas con cemento y capturar el calor residual para aplicaciones locales; los recicladores de equipos electrónicos recuperan partes y materiales de dispositivos desechados y los reciclan para una variedad de usos secundarios.

Un ejemplo más avanzado de ecología industrial es un complejo en Kalundborg, Dinamarca, donde se han desarrollado relaciones «simbióticas» entre varias instalaciones grandes y una multitud de instalaciones más pequeñas. Los principales socios son una central eléctrica de carbón, una refinería, una fábrica de placas de yeso y una planta farmacéutica y enzimática gestionada por Novo Nordisk.

 

Deja un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *