0.1 Objetivo de la introducción

La última década del siglo XX significó un cambio importante en la manera de afrontar los problemas ambientales causados por la actividad humana. De hecho, ha representado un paso más en la evolución del pensamiento ambiental (Tabla 0.1). Pero si la década se ha caracterizado por algo, ha sido por la introducción progresiva del concepto de la prevención; es decir, evitar los problemas ambientales en su origen en lugar de corregir los problemas creados. En este largo periodo se ha demostrado que es mucho más rentable evitar los impactos negativos que corregirlos una vez estén creados. La ventaja de la prevención se ha hecho evidente cuando ha sido necesario hacer grandes inversiones en la corrección de los impactos de actividades anteriores, para las cuales se asumía erróneamente que no había coste cuando se externalizaban los efectos ambientales (en cualquier caso, no había coste para aquellos productores que externalizaban la contaminación). Dentro de este proceso de cambio de mentalidad hacia la prevención en origen, no cabe duda de que la producción más limpia (P+L) ha desempeñado un papel significativo. La P+L es la metodología de prevención más difundida en cualquier parte del mundo entre las pequeñas y medianas empresas (PYME), por ello se ha utilizado en este manual.

El propósito de este capítulo de introducción es orientar al estudiante en:

• el objetivo del documento,
• el alcance y contenido del documento,
• la estructura general del documento de modo que sirva de guía para su mejor uso,
• los objetivos particulares que se esperan conseguir con su publicación y transferencia del contenido a los lectores.

0.2 Introducción curricular

Las universidades educan a los técnicos que en el futuro, sea como educadores a varios niveles o como profesionales de las industrias e instituciones, tendrán una influencia definitiva en el comportamiento empresarial y social. Las universidades tienen, por lo tanto, la responsabilidad de concienciar a los estudiantes, proveerlos con los conocimientos necesarios y entrenarlos en la práctica de las herramientas de gestión, que al fin y al cabo, pueden hacer posible un desarrollo sostenible. Las universidades disponen de la capacidad para desarrollar el marco conceptual de este objetivo y tienen que desempeñar este papel en la formación e investigación que le son propias, en la información pública y en la asistencia al desarrollo de estrategias y políticas adecuadas a los objetivos.

Como parte de esta tarea, corresponde a las universidades:

• Formar profesionales con capacidad para actuar de forma ambientalmente correcta en diferentes campos científicos y tecnológicos.
• Establecer programas de formación completa en la gestión ambiental y las herramientas disponibles para una gestión eficaz.
• Incorporar un cierto nivel de formación ambiental en los programas de todas las disciplinas para asegurar que todos los universitarios adquieren suficientes conocimientos ambientales para actuar responsablemente.
• Establecer programas específicos de formación técnica en la conservación de recursos, la reducción de corrientes residuales, las técnicas de reciclaje y valorización y la resolución integrada de problemas ambientales.
• Dotar los programas de contenido teórico y experimental, impulsando la investigación en todas las materias mencionadas.

0.3 Objetivo del manual

El objetivo del documento es poner al alcance del estudiante una actualización de los principios y la metodología de la P+L, y prepararlo para la acción futura. Está destinado al uso de los estudiantes universitarios y profesionales que quieran adquirir una formación completa en la P+L, la metodología de más difusión enfocada a la prevención, o bien saber los conceptos principales para incorporarlos a una visión más heterogénea de las técnicas ambientales.

El manual no es ni informativo ni enciclopédico, sino que pretende ser formativo en la aplicación de la metodología y en los elementos que apoyan a la metodología. Está pensado como una guía para la introducción de la P+L a futuros profesionales, aprovechando una experiencia conseguida durante el periodo de desarrollo de la P+L.

El manual se puede utilizar como autoformación, o bajo la tutoría de un profesor que dirija la instrucción de los estudiantes. Esta tutoría es particularmente interesante en los casos de estudio y en las aplicaciones que se dan al final de los capítulos, porque, a menudo, las posibles maneras de interpretar las exposiciones, o de enfocar las soluciones, no tienen una forma única. Incluso en las cuestiones de autoexamen intercaladas en el texto, bajo circunstancias específicas, se les puede encontrar una respuesta más apropiada que la que se da en el documento. Los tutores pueden aplicar su propia formación y experiencia para juzgar si las acepciones de los estudiantes quedan dentro de un contexto razonable.

0.4 Alcance y contenido del manual

Como otros muchos textos que quieren transferir los resultados de muchas experiencias concretas bajo la forma de una metodología, los capítulos deben dividirse por la funcionalidad de su contenido, más que por el sector industrial en el cual se puedan aplicar las experiencias. Esta sería otra posibilidad de formarse en la P+L, que se cree menos apropiada (y más difícil de aplicar) en el contexto universitario.

Afortunadamente, y como complemento, hoy en día existe gran cantidad de referencias de aplicación en casi todos los sectores industriales, a las cuales el lector tendrá que acceder cuando quiera aplicar la metodología. Varios libros y manuales escritos dan descripciones detalladas para un sector determinado. Pero todavía se puede conseguir mucha más información vía internet.

El manual está dividido en los siguientes capítulos:

• Capítulo 1: Prevención en origen y P+L

  En el capítulo 1 se explica cómo se integra la P+L dentro de los objetivos de gran alcance del desarrollo sostenible. La Conferencia de Río de 1992 marca un impulso decisivo en esta dirección e incorpora el medio ambiente junto con los factores económicos y sociales como marco del desarrollo. Con el fin de conseguir rectificar los patrones anteriores de producción y consumo se confirma la necesidad del desarrollo y transferencia de tecnologías limpias.

  El Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA) define el patrón para la P+L, un programa de ecoeficiencia, con ventajas ambientales y económicas, particularmente destinado a las pequeñas y medianas empresas (PYME). Este capítulo revisa el proceso de desarrollo del concepto de la P+L y su introducción en diferentes regiones del mundo, la Mediterránea entre ellas, y se pone de manifiesto el papel que pertenece a los gobiernos en la P+L.

• Capítulo 2: P+L y empresa (PYME)

  En el capítulo 2 se revisa la relación entre P+L y empresa y se define la pequeña y mediana empresa (PYME). Frente a la unanimidad a la cual se ha llegado en la metodología de la P+L, se observan por otro lado grandes diferencias en la manera cómo se consigue introducir esta metodología entre las grandes corporaciones industriales o en la PYME y en los factores que influyen positivamente o dificultan la adopción de la P+L. Pese a que hayan oportunidades independientemente del tipo de empresa, las barreras en la aplicación de la P+L son muy diferentes según la dimensión y capacidad económica de aquella.

• Capítulo 3: P+L y sistemas de gestión ambiental

  En el capítulo 3 se analiza la relación de la P+L con otras herramientas para la mejora ambiental. Unas están destinadas a la reflexión o a emplearse como indicadores que analizan hasta qué punto el desarrollo es sostenible o no. Otras consisten en herramientas o estrategias dirigidas a orientar un mejor uso de los recursos, como por ejemplo la ecología industrial, el eco-diseño, el análisis del ciclo de vida, etc., y muy particularmente los Sistemas de Gestión Ambiental (SGA). En este respecto, las normas de la serie ISO 14000 se han adoptado mundialmente como una sistemática específica de los SGA. En el marco de la Unión Europea también se publicó un esquema de gestión y auditoría ambiental, el EMASEMAS, el cual asume actualmente la sistemática de las ISO 14000 e incluye entre sus objetivos el de la prevención ambiental. La Directiva europea de integración de la prevención y el control de la contaminación (conocida como IPPC) incluye igualmente la prevención y la aplicación de las mejores tecnologías disponibles (MTD) y, por lo tanto, implícitamente, la aplicación de la P+L.

• Capítulo 4: Aspectos económicos de la P+L

  El capítulo 4 revisa los aspectos económicos que se requieren para poner de manifiesto las ventajas de la P+L. Para que la dirección de una empresa esté objetivamente convencida del interés en invertir en P+L tiene que tener una visión económica correcta de los costes implicados en la generación de las corrientes residuales, y ha de poder constatar cómo la aplicación de medidas de ecoeficiencia le ayudará a reducir estos costes y hacerla más competitiva. En este capítulo se revisan aspectos de la contabilidad ambiental, los criterios de asignación de costes a una actividad y/o producto determinado, y los criterios de análisis financiero que se pueden emplear para determinar la viabilidad de las oportunidades de P+L y poner de manifiesto que la P+L aporta tanto ventajas económicas como beneficios ambientales.

• Capítulo 5: Metodología de la P+L

  La metodología de aplicación de la P+L se describe en el capítulo 5. La característica más importante de la P+L es haber adoptado una metodología simple y coherente, de fácil implantación en las PYME. En el capítulo se detallan los componentes de un programa y de una evaluación de P+L y se revisa el papel que desempeña todo el personal de la empresa, empezando por la dirección y con la figura básica de un coordinador que lidere y organice pensando que se trata de un esfuerzo colectivo. Se describen las etapas que se deberán seguir para generar opciones ecoeficientes, las cuales tienen que ser evaluadas técnica y económicamente, y se pone de relieve la conveniencia de actuar con criterios de prioridad, y de hacer evidentes los beneficios conseguidos con la P+L. Se introduce la evaluación del riesgo por toxicidad de las materias, la reducción del cual está incluida en la definición del PNUMA para la P+L.

• Capítulo 6: Opciones generales de prevención en origen

  Para cada sector hay unas opciones de P+L específicas, unidas a la tecnología que les caracteriza, pero también existen una serie de oportunidades que son comunes a casi todos los sectores industriales. En el capítulo 6 se hace una relación de estas opciones de P+L en diferentes etapas del ciclo productivo, empezando por las más generales que incluyen las Buenas Prácticas Ambientales (BPA) que tiene que seguir toda planta industrial. A continuación se describen diferentes oportunidades que van desde lo que se puede hacer en un departamento de compras hasta la aplicación de la P+L en la operación y mantenimiento, con una referencia específica a la selección de disolventes alternativos.

• Capítulo 7: P+L en la industria química

  En el capítulo 7 se introduce el caso específico de integración de la P+L en la industria química, probablemente el sector dónde se pueden encontrar la mayoría de opciones que se hayan en todos los otros sectores y, además, otras opciones que le son específicas. Por su complejidad, valor económico e impacto ambiental, la industria química ha sido objeto de numerosos estudios para mejorar la ecoeficiencia de los procesos. En el capítulo se describe cómo los conceptos de ecoeficiencia y P+L se están introduciendo en los laboratorios de búsqueda y desarrollo bajo denominaciones como la de química verde. Se describe la jerarquía de los procesos unitarios y cómo se debe enfocar la búsqueda de opciones de P+L en la reacción química, etapa característica de la industria, para la cual son necesarios conocimientos científicos y tecnológicos especializados. Con más detalle se describe el caso de los procesos discontinuos, más propios de las PYME.

• Capítulo 8: Ahorro de agua en la P+L

  En el capítulo 8 se revisan los conceptos principales en la gestión industrial del agua. El agua había sido considerada un recurso de fácil acceso y de coste muy bajo comparado con las otras materias primas. Hasta hace poco, en los países industrializados el ahorro de agua no había recibido una atención suficiente por parte de los fabricantes. Cuando se ha hecho evidente que el recurso no era ilimitado, que los procesos de fabricación tienen una gran dependencia del agua y que el agua de calidad tenía un coste creciente, se ha iniciado una acción específica de conservación y recuperación del recurso. En este capítulo se describen posibles vías de conservación del agua y de reciclaje de aguas residuales. Se dan ejemplos de sistemas efectivos de ahorro de agua en el caso de las etapas de enjuague de la industria de los tratamientos de superficies, que consumen grandes cantidades de agua. Se introduce la tecnología de separación por membranas, como un ejemplo de las tecnologías modernas a la cual se da más atención por parte de los investigadores.

• Capítulo 9: Ahorro energético y P+L

  Como en el capítulo anterior, el capítulo 9 tiene un objetivo específico, en este caso dirigido a la energía como otro componente particular de la P+L. El interés por el ahorro energético fue una prioridad industrial por razones económicas tras la crisis energética de 1973, mucho antes de organizarse la P+L. De hecho, la experiencia energética ha servido para adquirir rápidamente una metodología de la P+L. Aunque el interés específico por el ahorro energético decayó, se ha reavivado dentro de los programas de P+L por su importancia en el cambio climático. En el capítulo se describe el sistema de energía y se analizan las herramientas principales de evaluación energética, así como algunas opciones de mejora. Se utiliza la industria de la cerveza para poner de relieve algunas aplicaciones específicas.

• Capítulo 10: Progreso y futuro de la P+L

  En el capítulo 10 se describe como valorar las mejoras que resultan de la aplicación de la P+L, su conexión con el proceso innovador y la participación de la P+L en la transición a un futuro sostenible. El desarrollo sostenible depende de la capacidad innovadora para conseguir un factor X de multiplicación de la eficiencia en el uso de los recursos. La gestión de la transición a una sociedad sostenible necesita también cambios institucionales en la gestión del conocimiento y la aplicación de una política tecnológica que enfoque correctamente la trayectoria futura. Muchas industrias podrán aprovecharse de su experiencia en la P+L para enfocar adecuadamente su papel en esta transición.

• Capítulo 11: La práctica de la prevención en las universidades (manual del profesor)

  Dentro de las universidades no se suele disponer de la capacidad de propiciar a todos los estudiantes la realización de prácticas reales de P+L dentro de una industria, especialmente cuando la participación en los cursos es importante. En este capítulo se describen oportunidades de acercarse a la realidad industrial con elementos asequibles a todo el mundo. La Fábrica de Ingenio es una práctica de grupo, dentro del tipo de juegos de empresa, que permite explorar en un entorno parcialmente real la capacidad adquirida en la formación más teórica. Una aplicación más concreta de la P+L es hacer la evaluación de la gestión de la cocina familiar (la fábrica alimentaria que todo el mundo tiene al alcance) observando la analogía existente entre los procesos que tienen lugar al cocinar y los procesos de fabricación real. Otra aplicación es hacer una evaluación de los laboratorios de las facultades experimentales, para hacer después una relación de opciones de P+L. Finalmente, se expone el diagnóstico de una facultad como un caso práctico de fácil aplicación en cualquier facultad universitaria.

0.5 Estructura del documento

Cada capítulo contiene una parte teórica con la correspondiente tabla de contenidos y una parte práctica que incluye una serie de ejercicios destinados a hacer una parada de examen y una reflexión, más que una autoevaluación.

Por otra parte, en la mayor parte de los capítulos encontramos también:

• Referencias a fichas MedClean del CAR/PL, las cuales permiten acceder a descripciones de casos reales relacionadas con el contenido del capítulo.
• Un caso de estudio, para profundizar en la reflexión y para facilitar la discusión de las vías futuras de progreso en el objeto de estudio.
• La mayoría de los capítulos se completan con una propuesta de actividades que ayuden al estudiante a pasar a la acción, para salvar las limitaciones de un documento sobre papel. Ni que decir tiene que, dentro de lo posible, se recomienda al estudiante que consiga el acceso a una experiencia real en una fábrica de cualquier sector industrial.

1.1 Objetivo

La Producción más Limpia (P+L) está relacionada con la industria y el medio ambiente. La industria es un instrumento económico y social del bienestar y la calidad de vida, pero, a la vez, la industria ha comportado conflictos ambientales. Por tanto, se enmarca dentro de los objetivos del desarrollo sostenible. En muchos países del área mediterránea se ha adoptado la P+L para la prevención en origen de la contaminación.

El objetivo del capítulo es:

• Introducir el concepto de la P+L, definido por el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA) y por otras instituciones.
• Describir el proceso de desarrollo del concepto de la P+L y su introducción en los países del área mediterránea.
• Destacar la función de la P+L como programa de ecoeficiencia, con ventajas ambientales y económicas.
• Describir el papel que se atribuye a los gobiernos en la P+L.

1.2 Desarrollo sostenible y P+L

El concepto de desarrollo sostenible [1], [2] empieza a formar parte del vocabulario usual a partir de la publicación, en 1987, del informe Our Common Future [3], también conocido como Informe Brundtland, preparado por la Comisión de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente y el Desarrollo. El objetivo de la Comisión era enlazar los problemas del medio ambiente con los del desarrollo, combinando la lucha contra la pobreza con la economía y la ecología. Las primeras líneas de acción del desarrollo sostenible se definieron en 1992 en la Agenda 21 [4].

En su búsqueda para dar forma al desarrollo sostenible, el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA) lanzó el concepto de la Producción más Limpia (P+L) en 1989, definido como la forma de producir que requiere, conceptualmente y en el procedimiento para llevarla a cabo, que sean consideradas todas las fases del ciclo de vida de un producto o de un proceso con el objetivo de prevenir o minimizar el riesgo para los humanos y para el medio ambiente, a corto y largo plazo.

1.3 Escala jerárquica de la gestión ambiental

Cuando se demostró que la dilución de los contaminantes en el medio ambiente era una forma insostenible de gestión ambiental, se introdujeron los tratamientos después del proceso (equivalente al inglés end-of-pipe), que pretenden eliminar o reducir los problemas de las corrientes residuales originadas en los procesos, de forma externa al proceso de fabricación y, por tanto, una vez se han originado estas corrientes residuales. En la escala de gestión de corrientes residuales (Lista 1.1), hoy en día estos tratamientos son considerados como la penúltima opción. En orden de preferencia, sólo están por delante de la disposición controlada.

La P+L permite evitar o reducir las necesidades de tratamientos después de proceso de las corrientes residuales. Por ejemplo, en el sector del curtido de pieles, aplicar una técnica de alto agotamiento de los baños de cromo como medida de P+L permite un ahorro de materias primas al mismo tiempo que una disminución de la carga contaminante de los efluentes.

1.4 Definición de la P+L

La Producción más Limpia (en inglés Cleaner Production) ha sido definida por el PNUMA[5] como:

La aplicación continua de una estrategia de prevención ambiental integrada en los procesos, productos y servicios con el objetivo de incrementar su ecoeficiencia y reducir sus riesgos para los seres humanos y el medio ambiente. La P+L se aplica:

• A los procesos de producción: conservando las materias primas y la energía, eliminando materias primas tóxicas y reduciendo la cantidad y toxicidad de todas las emisiones y residuos.
• A los productos: reduciendo los impactos negativos a lo largo del ciclo de vida de un producto, desde la extracción de las materias primas hasta su disposición final.
• A los servicios: incorporando la preocupación ambiental en el diseño y suministro de servicios.

La incorporación de la P+L requiere cambios en la actitud que garanticen una gestión ambiental responsable y creen una política nacional rectora, así como que se evalúen las opciones tecnológicas.

La definición del PNUMA ha sido adoptada en la mayoría de países del Mediterráneo[6] tal cual o con diferencias menores. Únicamente no existe una definición oficial ni formulación oficiosa de la P+L en aquellos países de la Unión Europea que vinculan la P+L directamente con el desarrollo sostenible (Italia) o la asimilan con las mejoras técnicas disponibles (Grecia).

1.5 Orígenes de la P+L

1.6 P+L y ecoeficiencia

La ecoeficiencia es una estrategia que combina la mejora ambiental con los beneficios económicos. Como estrategia, permite conseguir procesos de producción más eficientes mientras reduce el consumo de recursos y la contaminación (figura 1.2). La ecoeficiencia impulsa la innovación y la competitividad y, por tanto, puede abrir significativas oportunidades empresariales. Su meta es hacer crecer las economías cualitativamente, más que cuantitativamente. En resumen, busca crear más valor con menos impacto.

Figura 1.2 La P+L y la ecoeficiencia en la prevención en origen de la contaminación

El concepto llano de ecoeficiencia ha sido adoptado por el Consejo Empresarial Mundial para el Desarrollo Sostenible (WBCSD, World Bussiness Council for Sustainable Development) y la Organización para la Cooperación y el Desarrollo (OCDE). El WBCSD ha pasado de utilizar la ecoeficiencia como concepto simple (así lo hacía en 1991) a designarlo como una herramienta para mejorar el comportamiento de las empresas. El WBCSD ha reconocido el paralelismo entre la ecoeficiencia y la P+L; ambos conceptos se conformaron casi al mismo tiempo y han seguido un desarrollo paralelo mediante el intercambio de know-how y de experiencias, reforzándose mutuamente [15], [16].

También la OCDE promueve el concepto de la ecoeficiencia. Las oportunidades están abiertas a todo tipo de empresas, aunque la fórmula de aplicación de la ecoeficiencia suele variar de las grandes empresas a las PYME.

Para la OCDE, la ecoeficiencia expresa la eficiencia con que se utilizan los recursos para cubrir las necesidades humanas. Puede considerarse como la relación entre la producción o servicios obtenidos (output) y la suma de presiones ambientales generadas (input). Esta relación puede referirse a una empresa, a un sector industrial o a la economía en conjunto. Los estudios de la OCDE confirman las experiencias en P+L al estimar que los fabricantes han encontrado formas rentables para reducir entre un 10 y un 40% el uso de materias, energía y agua, por unidad de producción. Y, por otra parte, también dicen que tecnologías comprobadas pueden reducir el uso de sustancias tóxicas en un 90% o más.

1.7 El papel de los gobiernos en la prevención

La OCDE atribuye a los gobiernos la responsabilidad de establecer un marco político que reduzca la distancia entre los intereses sociales y privados, y que refuerce la consistencia de los esfuerzos que las empresas deben llevar a cabo para mejorar el conjunto de aspectos asociados a sus actividades, tales como el económico, laboral, ambiental, etc. En cuanto a instrumentos a utilizar, la OCDE establece, junto a la reglamentación y los incentivos económicos, la creación de un clima favorable a la innovación que permita abrir nuevas opciones para la mejora de aquellos aspectos. Los gobiernos también juegan un importante papel en la comunicación para mejorar la comprensión pública sobre la diferencia entre la prevención de los residuos y actividades más tradicionales como el reciclaje [17].

Para la OCDE, la P+L y la ecoeficiencia son las iniciativas instrumentales que han permitido aumentar la eficiencia en la prevención de los residuos. Esta organización solicita una estrategia gubernamental que preste atención prioritaria a aquellos residuos o materias que presenten un riesgo intrínseco o efectos indirectos significativos en su extracción, uso y gestión.

1.8 Caso de estudio: La P+L en los países mediterráneos

Desde mediados de los años noventa, los países del área mediterránea han mostrado un progreso continuo en la adopción de medidas que, directa o indirectamente, favorecen la implantación de la P+L [6], [12]. Durante este período se han creado, o están en proceso de implantación, centros nacionales de P+L en la mayoría de países del este y el sur del Mediterráneo.

No sólo han sido los centros nacionales de P+L los que han impulsado este progreso, sino que también participan otras instituciones, como las cámaras de comercio e industria, las universidades y otros centros, como algunos especializados en energía.

En cambio, en los países del norte del Mediterráneo, los centros dedicados específicamente a la P+L son muy pocos, con la excepción de España, porque la P+L se ve como un apartado más de los programas generales adoptados por los organismos que tienen a su cargo la gestión de los residuos.

2.1 Objetivo

La P+L es igual de conveniente y aplicable para cualquier empresa, independientemente de su dimensión, pero no son iguales los medios de los que éstas disponen para su implantación. El objetivo del capítulo es revisar las relaciones entre P+L y empresa, con una especial referencia a la pequeña y mediana empresa (PYME):

• Cómo se define una PYME y su papel en los procesos modernos de producción.
• Las diferencias en la forma de introducción de la ecoeficiencia dentro de las grandes corporaciones industriales o en la pequeña y mediana empresa.
• La atención preferente que se ha dado a las PYME en los programas de P+L y el incremento de competitividad que puede representar su implantación.
• Los factores que influyen positivamente o dificultan la adopción de la P+L.

2.2 Estructura de la producción industrial

La producción industrial tiene lugar en empresas de características muy diversas en función:

• del sector tecnológico al que pertenecen,
• de su dimensión,
• o de la estructura según la que están organizadas.

Incluso en los países más industrializados, se encuentran empresas de estructura y funciones muy simples. En el otro extremo se encuentran las grandes corporaciones con múltiples centros de producción y muchas empresas que, independientemente de su tamaño, aplican modernos procesos de producción de una cierta complejidad.

La ecoeficiencia tiene oportunidades en todo tipo de empresas. De hecho, muchas empresas englobadas en el concepto de PYME tienen a menudo una capacidad de aplicación de mejoras innovadoras que no tienen las grandes empresas con estructuras excesivamente centralizadas.

2.3 ¿Qué es una pequeña y mediana empresa (PYME)?

Las PYME, en general, tienen unas características que las distinguen de las grandes empresas [19]:

• Falta de posición dominante en el mercado.
• Estructuras de gestión menos definidas, a menudo de propiedad familiar y gestionadas por los propietarios.
• Actúan sin apoyo de empresas participadas, lo cual a menudo va unido a un acceso más difícil a la financiación y a la asistencia exterior.

La pequeña y mediana empresa (PYME) no tiene una definición específica, sino que depende en cierta medida del territorio donde se aplica y además varía en el tiempo, especialmente en cuanto a los factores económicos. También tiene que hacerse una distinción entre pequeña empresa y microempresa.

2.4 Las PYME en el área mediterránea

La contribución relativa de las PYME en el impacto ambiental del Mediterráneo no puede precisarse, pero probablemente es grande, porque no menos del 80-90% de todas las empresas son PYME, su contribución a la producción total es importante y son preponderantes en sectores tradicionalmente contaminantes, como el textil, el curtido de pieles, la impresión, los recubrimientos de superficies, etc.

En algunos países, la fácil disponibilidad de suelo industrial, la demanda de productos de consumo baratos y la abundante mano de obra sin formación han favorecido el desarrollo de PYME de bajo nivel tecnológico dentro de las ciudades. Muchas de estas empresas han disfrutado de una protección y tolerancia gubernamentales que les han permitido seguir gestionándose de manera ineficaz y poco productiva. En estos casos, el modelo de desarrollo ha contribuido a la aparición de puntos negros de contaminación.

Algunos países del noreste del Mediterráneo están atravesando un proceso de reestructuración económica como resultado de las reformas políticas después de la caída del comunismo y el inicio de un proceso de liberalización gradual del mercado. La desaparición de la planificación central ha ido acompañada de reformas legales e institucionales y un proceso de privatización. Aunque no todos con la misma velocidad, estos países están demostrando un alto grado de compromiso social y adoptando mejoras tecnológicas, que conviven con tecnologías obsoletas y contaminantes. En esta situación, las PYME han iniciado un proceso propio de desarrollo y contribución a la producción industrial.

2.5 Comportamiento ambiental y competitividad

Para compatibilizar sus procesos con los requisitos ambientales, las grandes empresas suelen tener su propio equipo, con suficientes conocimientos y experiencia en la gestión ambiental, o bien tienen suficientes recursos para contratar los servicios exteriores adecuados a sus nuevas necesidades. En cambio, las PYME a menudo tienen una percepción sesgada de lo que P+L es y dificultades para aplicarla, y así convertir parte de los requisitos normativos en un factor favorable.

Por otro lado, muchas PYME tienen una capacidad innovadora y una flexibilidad de adaptación a las condiciones del momento superior a la de las grandes empresas. Estas PYME pueden aprovechar que la complejidad industrial requiere sistemas de producción descentralizados y flexibles capaces de adaptarse más fácilmente a las oleadas de cambios impuestos por el mercado. La P+L tiene los ingredientes necesarios para ser el trampolín desde el cual avancen hacia una estrategia innovadora. En el caso contrario, las empresas con una percepción cerrada de la cuestión ambiental pueden perder la oportunidad de hacerse más competitivas aplicando medidas de ecoeficiencia y de asegurarse un lugar en el futuro industrial.

2.6 Incentivos para implantar la P+L

El primer argumento que tienen las empresas para aplicar una gestión ambiental que incluya la P+L es facilitar el cumplimiento de los requisitos legislativos. Pero, mientras otras medidas ambientales tienen un coste, las medidas de P+L tienen una justificación por sí mismas, porque representan un beneficio económico tangible o lo que puede ser una mejora empresarial menos evidente.

En resumen, los incentivos que pueden identificarse para aplicar la P+L son muy diversos y pueden incluir:

• facilitar el cumplimiento de la legislación vigente,
• mejorar la imagen empresarial,
• ventajas en la obtención de permisos y trámites simplificados,
• ahorro de materias primas y energía,
• ahorro en la gestión de las corrientes residuales: tratamientos y/o depósitos controlados,
• beneficios económicos en la explotación,
• ventajas con las compañías aseguradoras,
• reducción de las posibles responsabilidades civiles y penales,
• mejores condiciones de trabajo en cuanto a higiene y seguridad,
• un valor más seguro para los accionistas, etc.

2.7 La cadena cliente-proveedor

Aún es posible señalar otra razón cada vez más importante para implantar un programa de P+L en ciertas empresas. A menudo, las PYME suministran productos a grandes empresas que requieren de sus proveedores una política y un comportamiento ambientalmente correctos y demostrables. En caso contrario, una PYME puede ser excluida del catálogo de proveedores. Cada vez más, las PYME se encontrarán en la circunstancia de tener que adoptar un Sistema de Gestión Ambiental (SGA) que satisfaga al cliente, como parte integrante de una cadena de producción.

La adaptación a ciertos requisitos de los clientes industriales y de los consumidores, así como poder mostrar una correcta etiqueta ambiental, puede ser tan importante hoy en día como lo es cuando se trata de requisitos de calidad o de suministro just-in-time (JIT). De la misma manera que puede requerirse al proveedor que disponga de un aseguramiento de la calidad, como tener la ISO 9000, también se le puede requerir una garantía de calidad ambiental, como tener un sistema de gestión ambiental (capítulo 3) que incluya de alguna forma la P+L.

2.8 Dificultades para implantar la P+L

Frente a los incentivos citados, la P+L puede tener que salvar una serie de dificultades para su implantación. Para superar los obstáculos, estas dificultades deben identificarse y superarse, al mismo tiempo que se hacen explícitos los beneficios de la P+L. En muchos países mediterráneos aún hay serios obstáculos para implantar la P+L [20].

Entre las dificultades principales que se encuentran en algunos países las hay:

• A nivel del marco regulador y gubernamental
  • Ausencia de un marco reglamentario eficaz, sin los mecanismos legislativos y administrativos necesarios para estimular la P+L, junto a la falta de compromiso gubernamental o de apoyo institucional.
  • A menudo hay solapamiento en la actuación de diferentes organismos gubernamentales con motivaciones diferentes (industria y medio ambiente) y/o falta de una clara delimitación entre competencias de organismos estatales y locales.
  • Insuficiente aplicación de la normativa existente, a veces con desiguales exigencias entre regiones de un mismo país.
  • Falta de apoyo económico institucional para impulsar estudios preliminares o proyectos de demostración que evidencien las ventajas de la P+L.
• A nivel de empresa
  • Pobre posicionamiento de los empresarios, resistentes al cambio, por recelo de la innovación a alto nivel directivo o de los cambios de gestión y producción a nivel intermedio.
  • Actitud conservadora de las PYME por falta de estructura adecuada y sin experiencia en la implantación de medidas como la P+L.
  • Incapacidad de muchas empresas y falta de apoyo con expertos para aplicar sistemas de contabilidad analítica de costes que les permitan evidenciar los costes ambientales y los beneficios económicos de la P+L.
  • En varios países, falta de participación de los industriales en la redacción de políticas de desarrollo, especialmente cuando las prioridades del país están definidas por la agenda política del gobierno.
  • Desconocimiento de las ventajas de la P+L y falta de información (existente) sobre experiencias positivas en el sector pertinente.
  • Falta de recursos humanos especializados para la formación de técnicos y entrenamiento de operarios.
• A nivel financiero-económico
  • Falta de recursos económicos para implantar medidas que las evaluaciones han demostrado beneficiosas para el medio y la competitividad de la empresa.
  • Dificultades para obtener recursos financieros externos en situaciones precarias de las empresas (lo que se da a menudo) aunque las opciones de P+L tengan una rentabilidad propia.

En el ámbito macroeconómico, el escenario político internacional no reconoce la compleja relación entre economía y medio ambiente, lo cual es necesario para conseguir el desarrollo sostenible. El sistema de contabilidad nacional, del que se derivan los principales indicadores económicos que sirven para elaborar políticas y medir su efectividad, no tiene en cuenta la desaparición de los recursos naturales ni la contaminación del territorio. No contemplan, por lo tanto, el desarrollo sostenible y no favorecen el proceso de internalización de costes ambientales.

Además, algunos países del área mediterránea siguen subvencionando gastos de energía y agua de la industria, desincentivando la adopción de técnicas que hagan un uso racional de los recursos.

2.9 Caracterización de las empresas

La implantación de un programa de P+L resulta más fácil si se tiene una buena visión de las características particulares de la empresa en la que tiene que implantarse. En la etapa inicial, especialmente si la implantación de la P+L se hace con la colaboración de un consultor externo, además de los datos particulares de la empresa (dirección, responsables, sector industrial, dimensión, etc.) es conveniente obtener una caracterización de la industria en los aspectos que se indican a continuación:

• Complejidad técnica de la fabricación

  Uno de los factores más específicos de las empresas es el contexto de complejidad técnica de fabricación, en general muy relacionado con el sector industrial de que se trata. Se han propuesto hasta 10 grupos para clasificar las empresas [21], pero para enfocar la P+L es suficiente reducirlas a cuatro grupos principales:

  • Producciones unitarias o en pequeños lotes
  • Producciones en serie o en grandes lotes
  • Procesos de base química en discontinuo
  • Procesos de flujo continuo

  Cuando se fabrican productos diferentes, ayuda a la planificación de las evaluaciones conocer la distribución porcentual de los diversos productos y las secuencias de producción. Probablemente, los problemas ambientales estarán concentrados en unos pocos productos o etapas de producción, que serán los que exigirán más atención.

• Análisis de la estructura de la organización

  Para conseguir un análisis formal de la estructura de la organización pueden formularse preguntas sobre algunas de las dimensiones o variables primarias de cualquier organización [21]:

  • Especialización: ¿En qué medida las actividades de la organización están divididas en tareas especializadas?
  • Estandarización: ¿Hasta qué nivel se ha llegado en la aplicación de procedimientos y estándares?
  • Formalización: ¿En qué medida están escritas las instrucciones, procedimientos, etc.?
  • Centralización: ¿Hasta qué punto ha sido delegada la autoridad para tomar decisiones?
  • Configuración: ¿La forma de la organización es muy o poco vertical? ¿Qué porcentaje del personal está especializado? ¿Qué porcentaje de la tecnología es de apoyo exterior?
• Integración en cadenas cliente-proveedor

  En los procesos modernos de fabricación tiene gran importancia evaluar el nivel de integración y dependencia de una empresa en la cadena cliente-proveedor. Conviene conocer algunos aspectos del nivel de interdependencia entre las partes:

  • Grado de integración con el proveedor: pedidos simples frente a contratos a largo plazo
  • Grado de integración con el cliente: pedidos simples frente a contratos a largo plazo
  • Dependencia de la empresa del cliente más importante
  • Dependencia de la empresa del suministrador más importante
  • Sensibilidad de la empresa al volumen de producción de los clientes

2.10 La visión funcional y la visión de procesos

Hay dos maneras principales de ver una organización: la visión funcional y la visión de procesos.

La visión de procesos se enfoca en el trabajo en sí mismo, identificando los elementos del trabajo (procesos) que se deben ejecutar para que funcione la empresa. Esta forma de ver la empresa gana ventajas en la relación proveedor-cliente porque se corresponde con la forma que el cliente interacciona con la empresa: contratación, aseguramiento de la calidad, recepción de productos y servicios, pagos y requisitos de asistencia posventa. Los procesos fundamentales se dividen en subprocesos, y éstos, en actividades. Una comprensión clara de cuáles son los procesos (de trabajo) que tienen lugar en la empresa permitirá al empresario aplicar medidas de mejora continua y conseguir una gestión total y efectiva basada en los costes en actividades (capítulo 4).

Ejemplos de subprocesos típicos de operaciones son:

• planificación de productos
• escandallos de materias
• aprovisionamientos
• planificación de equipos e instalaciones
• transformaciones
• control de calidad
• mantenimiento

Ejemplo de análisis de actividades aplicado a un proceso de compra de materiales:

La división clásica del trabajo ha llevado a las empresas a organizarse en departamentos. Cada departamento funcional contribuye a la creación de un producto o de un servicio mediante unas tareas que pueden gestionarse aisladamente. Pero muchas actividades cruzan las líneas de los departamentos en los llamados procesos o flujos de trabajo entre departamentos. Los sistemas de gestión total de costes están detrás de esta visión de los procesos porque, entre otras ventajas, permiten asignar los costes generales sobre la base de la relación causa-efecto (capítulo 4).

Los seis procesos que se consideran fundamentales son [22]:

• Ejecutivos
• De apoyo interno
• Obtención de nuevos negocios
• Diseño de nuevos productos y servicios
• Operaciones
• Apoyo postventa

2.11 Indicadores ambientales de la actividad

Para ver la evolución del comportamiento ambiental de una empresa en algunos aspectos clave y comunicar fácilmente este comportamiento, se recomienda el uso de indicadores ambientales [23], [24]. Estos indicadores dan información del estado presente y permiten hacer un seguimiento comparativo de las mejoras conseguidas a lo largo del tiempo. Para muchas empresas puede ser más relevante adoptar formalmente el concepto de evaluación del comportamiento ambiental desarrollado en la norma ISO 14031 [25].

Para la OCDE, un indicador es un parámetro o un valor derivado de parámetros, que apunta/suministra información de/describe el estado de un fenómeno/medio ambiente/área con un significado que va más allá de lo directamente asociado con el valor del parámetro [26]. Un parámetro es una propiedad medida u observada, así como un índice es un conjunto de parámetros o indicadores, agregados o ponderados. El marco analítico más generalmente adoptado para los indicadores ambientales es el de presión-estado-respuesta (figura 2.1).

Figura 2.1 Marco para los indicadores ambientales: presión-estado-respuesta

Desde el punto de vista de la dirección empresarial los indicadores cumplen tres funciones principales:

• Alertan sobre aspectos de la gestión que se desvían del estado correcto.
• Informan sobre el comportamiento general y permiten planificar mejoras.
• Facilitan la comunicación interna y externa sobre la conformidad de la actividad.

La efectividad de los indicadores depende de la medida en que se consigue:

• Que cubran aspectos significativos relacionados con:
  • Legislación ambiental
  • Política ambiental de la empresa
• Que sean objetivos y se basen en datos disponibles y verificables.
• Que sean de fácil comprensión para los usuarios.
• Que respondan a la preocupación de las partes interesadas.
• Que permitan comparaciones.
• Que sean fáciles de aplicar y de obtenerse a un coste razonable.

En general se adopta un conjunto, no excesivo, de indicadores que cubran los diferentes aspectos ambientales.

La Universidad de Lowell ha hecho énfasis en seis aspectos principales de la producción sostenible [24] a tener en cuenta en la propuesta de un conjunto de indicadores ambientales (véase el caso de estudio del apartado 2.12.):

1. Consumo de recursos: reducir los consumos de materias, agua, energía, utilizar energías renovables, etc.
2. Corrientes residuales: reducir los impactos en el medio natural, toxicidad, efecto invernadero, etc.
3. Economía del sistema: costes ambientales, retornos defectuosos, etc.
4. Trabajadores: tasa de accidentes, formación, etc.
5. Productos: reciclabilidad, biodegradabilidad de envases, etc.
6. Desarrollo social y comunitario: relación con la comunidad vecina, trabajadores locales, etc.

2.12 Caso de estudio: La prevención de la contaminación en las industrias de proceso

Para Haas, la diferencia entre una perspectiva operacional (¿cómo podemos hacer algo mejor?) y una perspectiva estratégica (¿cómo lo podemos usar para superar a la competencia?) es inmensa [28]. Hay que tener siempre presentes ocho aspectos de la producción que están relacionados entre sí. Las decisiones en estos ocho aspectos de la fabricación son básicas para conseguir la superación estratégica. Berglund [29] ha retomado los ocho aspectos que Haas ha identificado como básicos y hace un análisis de cómo la prevención de la contaminación afecta a todos ellos:

1. Diseño del producto

   Debe conducir a productos que sean menos tóxicos, menos persistentes, más reciclables o más fáciles de tratar. Se tiene que enfocar a:

   • Prevenir que ciertos productos entren en el medio ambiente (por ejemplo, eliminación de CFC).
   • Facilitar su eliminación del medio (por ejemplo, uso de plásticos reciclables).
   • Facilitar su capacidad para ser reprocesados (por ejemplo, vehículos de fácil desmontaje).
2. Diseño del proceso

   De su experiencia en Union Carbide, los autores deducen que la prevención en las plantas industriales avanza por etapas:

   • Fase I: Los primeros esfuerzos se dirigen a las alternativas más simples, obvias, rentables; incluye Buenas Prácticas operativas, segregación de residuos, reciclaje simple sin tratamientos. Se enfocan más a la operación que al sistema físico y tienen un buen retorno económico.

   • Fase II: Emergen proyectos más complejos y más caros, a menudo asociados a modificaciones de equipos, modificaciones de proceso y control de procesos. Puede incluir la adición o adaptación de equipos auxiliares para tratamientos simples en origen, posiblemente para hacer que recirculen materias. En general tienen menor retorno inmediato de la inversión y necesitan más justificación.

   • Fase III: Se dirige a residuos intrínsecos (inherentes a la configuración fundamental del proceso), reciclajes más complejos, cambios más fundamentales en el proceso, cambios en materias primas o catalizadores, o reformulaciones del producto. Como los períodos de retorno de la inversión son más largos, son más fáciles de introducir cuando se desarrolla una nueva unidad o proceso.

3. Configuración de la planta

   Dos aspectos son especialmente importantes. El primero es la integración total de la planta; es decir, una planta que pueda usar al máximo todos los productos y subproductos dentro de la misma planta. Es más fácil conseguirlo ampliando el concepto a una cadena cliente-proveedor. El segundo aspecto es la facilidad de mantenimiento y de introducción de cambios en el proceso.

4. Información y control

   Además de un sistema que permita optimizar los rendimientos y minimizar los subproductos indeseables, hay que poder hacer un control de los residuos (o de los gestores de los residuos cuando la responsabilidad no se acaba con la entrega del residuo al gestor) y minimizar las situaciones fuera de control (disponer de un sistema robusto).

5. Recursos humanos

   Para conseguir la implicación de todos los trabajadores se considera importante su formación y entrenamiento en la identificación de oportunidades de prevención, una dedicación apropiada así como el reconocimiento y premio por las mejoras.

6. Recursos humanos

   Se consideran importantes cuatro aspectos:

   1. Encontrar nuevos procesos y modificaciones de los procesos existentes
   2. Nuevas tecnologías de separación
   3. Técnicas analíticas que faciliten la identificación de las fuentes de contaminación
   4. Apoyo para mejoras incrementales
7. Relaciones cliente-proveedor

   La prevención y reducción de residuos se consigue mucho mejor con una estrecha relación proveedor-cliente. Esto incluye los suministros tanto de equipos como de materias primas.

8. Organización

   El apoyo y el compromiso tienen que venir desde todos los ámbitos de la empresa, la cual debe estar organizada de forma que estimule el trabajo de equipo y la interacción entre todo el personal. Por ejemplo, es notable el fuerte papel que tiene el departamento contable para identificar las mejores oportunidades y para reconocer los beneficios de un programa de prevención, hecho que a veces no se tiene presente.

Berglund sugiere un grupo de características de cada área funcional, aspectos de implantación y tendencias que tienen relación con la prevención (y la P+L) (tabla 2.1).

3.1 Objetivo

Dentro del marco de un desarrollo sostenible, se han promovido varias vías de búsqueda de mejoras que tienen relación con la ecoeficiencia y la P+L. Unas están más bien destinadas a la reflexión o a ser utilizadas como indicadores de cuán (in)sostenible es el desarrollo (flujos de materia, factor 4, huella ecológica, etc.). Otras son herramientas o estrategias dirigidas a orientar un mejor uso de los recursos, desde la planificación de los sistemas y productos a la toma de decisiones, sea por parte del fabricante o desde el punto de vista del consumidor (ecología industrial, ecodiseño, análisis del ciclo de vida, etc.). Éstas últimas pueden encontrar un espacio dentro del marco general de un Sistema de Gestión Ambiental (SGA) que conviene que toda empresa tenga [30], [31].

El objetivo de este capítulo es:

• Introducir los SGA y la forma normalizada ISO 14000.
• Explicar el paso adicional en transparencia de comunicación que representa el EMAS de la Unión Europea para garantizar el comportamiento ambiental de las empresas.
• Describir la aportación que puede hacer la P+L a los SGA y la relación con las mejores tecnologías disponibles (MTD).
• Revisar algunas de las otras herramientas ambientales que tienen relación con la P+L y caben dentro de los SGA.

3.2 Sistemas de gestión ambiental (SGA)

3.2.5 Dinámica del SGA

El Sistema de Gestión Ambiental, (SGA) empieza por la declaración de una política ambiental de la empresa que contenga, como mínimo, el compromiso de cumplir con la legislación vigente y una mejora continuada de su gestión ambiental. El SGA implica una acción progresiva y continuada en cuatro etapas: planificar, actuar, comprobar y revisar. Se suele asimilar con la rueda de Deming, la cual, mediante la actividad cíclica, mejora progresivamente su comportamiento ambiental a lo largo del tiempo. Es necesario que los objetivos que se marquen en el SGA sean tan cuantitativos como sea posible.

3.3 La auditoría ambiental

La auditoría ambiental es un componente clave del SGA. Comporta una evaluación sistemática, documentada, periódica y objetiva para comprobar que la organización, la gestión y el equipamiento ambiental están funcionando correctamente y que, por ejemplo en el caso del EMAS, verifica que:

• Cumple los planes establecidos para la gestión ambiental.
• Ha sido adecuadamente implantado y mantenido.
• Se suministra información sobre los resultados de la auditoría.

Los elementos esenciales de la auditoría ambiental (ICC) son:

1. Total apoyo de la dirección, demostrado de una forma abierta en todas las etapas de la auditoría.
2. Objetividad del equipo auditor, que implica suficiente independencia de los sujetos auditados.
3. Competencia profesional del equipo auditor, cualificado y con suficiente experiencia.
4. Procedimientos bien definidos y sistemáticos para asegurar una revisión completa y eficiente de los sujetos relevantes.
5. Proceso bien documentado e informes escritos con claridad.
6. Aseguramiento de la calidad de la auditoría mediante mecanismos apropiados que le den consistencia y fiabilidad.
7. Seguimiento de los hechos identificados con aplicación de las medidas apropiadas.

3.4 Otras herramientas ambientales

3.4.1 Metabolismo y ecología industrial

El concepto de metabolismo industrial se desarrolló [37] sobre la base de la analogía entre los organismos biológicos y las actividades industriales y se define como el conjunto integrado y completo de procesos físicos que convierte las materias primas y la energía, más el trabajo, en productos acabados y corrientes residuales en una condición más o menos estable. El sistema económico actúa como mecanismo regulador del metabolismo mediante el mecanismo de precios. El alcance limitado que tiene la función metabólica puede desarrollarse incluyendo otras funciones hasta llegar a la noción de ecología industrial.

El concepto de ecología industrial se basa en la analogía que puede hacerse de los sistemas ecológicos naturales con los sistemas industriales. En la cadena alimentaria de los sistemas biológicos, unos organismos son la fuente de alimentación para otros organismos y, en general, los residuos producidos por un organismo pueden ser utilizados como fuente de materia y energía para otro organismo. Una comunidad ecológica madura se comporta como un sistema de minimización de las corrientes residuales. También los procesos y sistemas industriales son interactivos. Las corrientes residuales de unos procesos pueden ser utilizados como alimento de otros procesos. El estudio del flujo de materias dentro de un sistema industrial puede revelarnos oportunidades para el reciclaje o la reutilización de materias.

La ecología industrial busca un equilibrio global entre todas las actividades, empezando por contemplar el ciclo de vida de los productos y de los sistemas de producción. Un concepto central de la ecología industrial es la evolución del sistema industrial desde un sistema lineal insostenible hacia un sistema cíclico para conseguir aquel equilibrio [38]. P+L estaría incluida dentro de la ecología industrial como un elemento más de promoción de una producción y un consumo sostenibles.

Figura 3.2 Tránsito del sistema lineal insostenible a un sistema cíclico

Algunos ejemplos son los ecosistemas industriales del ecoparque de Kalundborg en Dinamarca [39] o el Sistema Cerrado de Soporte a la Vida de la NASA sugerido para colonias en el espacio.

Figura 3.3 Ecoparque industrial de Kalundborg (Dinamarca)

Figura 3.4 Sistema Cerrado de Soporte a la Vida de la NASA

Un ejemplo específico de aplicación del concepto de ecología industrial lo encontramos en la reintroducción en la vía alimentaria del lactosuero procedente de la fabricación de productos lácteos, tal como se describe en la ficha MedClean nº 40 (Egipto).

Desde el punto de vista de la ecología industrial se ha criticado que la P+L tiene dos limitaciones [40]. La primera es que va dirigida a los sistemas de producción existentes. La segunda es que concentra su acción en las oportunidades que mejoran la competitividad al mismo tiempo que reducen el impacto ambiental (aunque justamente es aquí donde está el máximo interés de la P+L y la razón principal de por qué la P+L es acogida por los industriales). La ecología industrial querría superar estas limitaciones dirigiendo su acción a cualquier ámbito del sistema productivo, incluyendo el diseño inicial de los productos, procesos y servicios, así como todos los impactos ambientales, incluso aquellos que no reportan ningún beneficio económico.

3.4.2 Ecodiseño

Los sistemas de producción existentes han sido la ocupación principal de la P+L en la primera década de aplicación, a pesar de que, por ejemplo, el PNUMA durante este período ha hecho explícita la incorporación de los productos en su definición. Mientras, el ecodiseño se ha desarrollado independientemente, particularmente enfocado a los envases y los productos de consumo.

El ecodiseño (y el similar DfE, Design for Environment, en Estados Unidos) integra la prevención de los impactos ambientales asociados al producto en la etapa de diseño. Como también incorpora una estrategia de máximo valor añadido de los productos, forma parte de un concepto amplio de la ecoeficiencia y puede interpretarse como la vertiente de la P+L aplicada a los productos [41] con las correspondientes barreras y estímulos para su introducción [42].

Un apropiado ejemplo de ecodiseño se encuentra en la ficha MedClean nº 8, referente a la reducción del cartón de embalaje por ecodiseño (Malta).

El ecodiseño:

• Incorpora mejoras en el concepto y la función del producto.
• Selecciona materiales de menos impacto.
• Planea la reducción del impacto del proceso de fabricación.
• Planea la disminución del impacto de la distribución: envases, embalajes, transportes.
• Optimiza el uso del producto.
• Minimiza la gestión al final de la vida útil del producto.

El diseño de plantas industriales no ha tenido la misma dedicación por parte de las instituciones públicas, pero han sido las propias ingenierías y los fabricantes los que han avanzado en la incorporación de mejoras ambientales, junto con la aplicación de las medidas de seguridad, para reducir todo tipo de riesgos [43].

Se han desarrollado varias técnicas en la metodología específica del ecodiseño. La matriz MET (tabla 3.5) y el círculo de estrategias del ecodiseño (figura 3.6) son dos ejemplos de las herramientas utilizadas para el análisis de productos existentes y la evaluación de mejoras [44].

La matriz MET es una herramienta cualitativa para hacer un análisis funcional del perfil ambiental de un producto. Para cada etapa del ciclo de la vida del producto (desde la producción de materias primas hasta la disposición final) se introducen los impactos ambientales agrupados bajo tres entradas: ciclo de los materiales, uso de la energía y emisiones tóxicas.

El círculo de estrategias permite visualizar las principales áreas donde se prevé poder mejorar el producto, puntuando el perfil entre 0 y 5.

Tabla 3.5 Ejemplo de matriz MET aplicada a una máquina de café

		Ciclo de los materiales Entrada/Salida	Uso de la energía Entrada/Salida	Emisiones tóxicas Salida
Producción y suministro exterior de materiales y componentes		cobre (material agotable) cinc (material agotable)	alto contenido energético de los materiales	retardadores de fuego en circuitos impresos mejoradores de flujo en moldeado por inyección emisiones de benceno emisiones de isocianato en pintura y encolado
Producción interior		residuos metálicos residuos plásticos	energía del proceso
Distribución			energía del transporte
Utilización	operación *	vasos de plástico (1.472 kg poliestireno) papel de filtro (90 kg) café usado (2.944 kg) cucharas de plástico (110 kg polipropileno) material de limpieza agua sucia (4.160 l) filtros de agua (20)	uso ineficiente de la energía en el hervidor
	Servicio	partes rotas fácilmente	transporte del servicio de mantenimiento
Final de vida del sistema	recuperación	no se reutilizan partes valiosas: el hervidor disposición de la máquina (37 kg) embalaje plásticos no reciclados (5 kg) placas impresas (0, 5 kg)
	Disposición			circuitos impresos (0, 5 kg) cobre ** cinc **
(*) Valores calculados para el consumo de 4 vasos de café diarios para 40 personas durante 10 años (**) Elementos que requieren atención

Figura 3.6 El círculo de estrategia del ecodiseño

3.5 Caso de estudio: Introducción del diseño basado en el ciclo de vida en las PYME

Incluso en el Canadá, país ambientalmente avanzado, cuesta encontrar evidencias de que las PYME estén actuando suficientemente de acuerdo con una estrategia ambiental coherente. Aunque la difusión de la norma ISO 14001 podría considerarse como un indicador de la concienciación ambiental, en diferentes países más bien refleja la posición de las multinacionales y sus subsidiarias. Ésta es una de las conclusiones de un estudio basado en una muestra de 386 PYME con cierta sensibilización ambiental, distribuidas en cuatro sectores de actividad: impresión, madera, metal y electricidad/electrónica [47]. Los autores dedujeron que, para la introducción del diseño basado en el ciclo de vida en las PYME, se sigue una curva de aprendizaje en cinco etapas (figura 3.7).

Figura 3.7 Curva de aprendizaje en 5 etapas

La evaluación del camino recorrido puede hacerse de acuerdo con cuatro indicadores mixtos del nivel alcanzado:

1. Diseño verde
   • Materias primas
     • escoger materias que puedan ser recicladas o menos nocivas para el ambiente
     • reducir la cantidad de materias primas
   • Energía
     • reducir la energía necesaria para usar/operar el producto
   • Vida del producto
     • alargar la vida útil del producto
   • Ecodiseño
     • diseñar el producto para acomodarlo a múltiples usuarios futuros
     • diseñar el producto para que sea fácil de reparar
     • diseñar el producto para que sea fácil de desmontar
     • diseñar el producto para que sea fácil de reciclar
     • diseñar el producto para que sea fácil de fabricar
2. Fabricación verde
   • Requisitos a los proveedores
     • seleccionar los subcontratistas basándose en su comportamiento ambiental
   • Energía
     • reducir la energía requerida para la fabricación y montaje del producto
   • Emisiones
     • reducir las emisiones contaminantes
     • tratar o capturar las emisiones contaminantes
   • Residuos
     • minimizar los residuos
     • asegurar el correcto vertido/disposición de los residuos
3. Reciclaje
   • Procedimientos
     • establecer procedimientos de reciclaje
     • establecer procedimientos apropiados para las materias peligrosas al final del ciclo de vida del producto
   • Infraestructuras
     • asegurar la existencia de infraestructuras de reciclaje
   • Envasado
     • hacer envases reciclables
4. Gestión ambiental
   • Políticas y procedimientos
     • política ambiental escrita y detallada
     • política ambiental proactiva que supera los requisitos legislativos
     • establecimiento de objetivos ambientales cuantificables
   • Monitoreo
     • monitoreo de los costes y beneficios ambientales
     • auditoría ambiental realizada con regularidad
     • reevaluación del SGA realizada con regularidad
   • Personal
     • asignación de los papeles y responsabilidades hacia los programas ambientales
     • formación apropiada del personal
     • remuneración y promoción del personal basada en los objetivos ambientales

Algunas de las conclusiones de los autores del estudio son:

• Al inicio del milenio, el nivel de implantación de la ISO 14001 es bajo y prácticamente no se ha llegado a las etapas IV y V.
• Las iniciativas ambientales de las PYME están influenciadas, sobre todo, por ser proveedoras de las grandes corporaciones o, en ciertos casos, por el deseo de imitar las tácticas de los competidores.
• Aunque las responsabilidades y la imagen, junto con los beneficios económicos, son las motivaciones principales para seguir avanzando, un valor añadido son los aspectos innovadores, de gestión, de fabricación y de proceso que ven los empresarios, asociados con la ascensión en la escala de concienciación ambiental.

De los cuatro sectores estudiados:

• El de la impresión es el que mostró los mejores resultados, probablemente por su experiencia en P+L (por ejemplo sustituyendo disolventes o utilizando prelavados) y en reciclaje (intensivo en el papel o el uso de tintas a base de soja recicladas).
• Donde presentan mejores resultados los sectores eléctrico, electrónico y mecánico es en el diseño verde y el reciclaje. El ecodiseño, el uso de materias benignas y el bajo consumo de energía de los productos son los aspectos más significativos.
• El sector de la madera ha tomado iniciativas sobre todo en P+L y para hacer sus productos más verdes (como es el caso del uso de conservantes de la madera).

4.1 Objetivo

Para que la dirección de una empresa esté objetivamente convencida del interés de invertir en P+L, debe tener una visión económica correcta de los costes implicados en la generación de las corrientes residuales y debe poder constatar cómo la aplicación de medidas de ecoeficiencia le ayudará a reducir estos costes y a hacerla más competitiva. Con la P+L se persigue obtener un beneficio simultáneo en ambos factores, el económico y el ambiental. No obstante, muchos empresarios, por falta de demostración contable, han supuesto que el beneficio en uno de los dos factores siempre actúa en contra del beneficio del otro.

En este capítulo se revisan:

• Algunos aspectos de la contabilidad ambiental necesarios para llegar a un mejor conocimiento de los costes ambientales que realmente tiene una empresa, a menudo englobados en unos costes generales.
• Criterios de asignación a una actividad y/o producto determinado de la parte correspondiente de costes comunes a varias actividades.
• Criterios de análisis financiero que pueden utilizarse para determinar la viabilidad de las oportunidades de P+L y para poner de manifiesto que la P+L aporta tanto ventajas económicas como beneficios ambientales.

4.2 Gestión contable ambiental

4.3 Técnicas contables de soporte

Existen diferentes variantes de los sistemas de contabilidad avanzada desarrollados para la evaluación de la gestión que son aplicables a la gestión ambiental y que pueden utilizarse como soporte en los programas de P+L [51], [52]. Algunas de las formas más aplicadas son:

• Evaluación total de costes

  La evaluación total de costes es el análisis global, a largo plazo, de todo el conjunto de costes y ahorros que obtiene o podría obtener directamente una organización al realizar o contemplar una inversión. También representa el proceso de integración de los costes ambientales en el análisis de los presupuestos generales.

• Costes basados en actividades

  El sistema de costes basados en actividades es un proceso en el que todos los costes de una organización, directa o indirectamente, se asignan a los productos o procesos que los generan. Tradicionalmente, muchos de estos costes están asignados a cuentas de gastos generales.

• Costes durante el ciclo de vida

  En el método de costes durante el ciclo de vida, todos los costes están identificados con un producto, proceso o actividad a lo largo de su vida, desde la adquisición de las materias primas hasta la disposición, independientemente de si los ha originado la organización que realiza la inversión, otras organizaciones o la sociedad en conjunto.

4.4 Asignación de costes

Pasar costes ambientales desde la posición de costes generales (o indirectos) a costes directos requiere un proceso de asignación de los costes ambientales a los productos o procesos que los generan. El proceso de asignación es importante porque, si se hace incorrectamente, un proceso o un producto puede estar cargando con unos costes que no le corresponden y afectar al coste real de fabricación o esconder el incentivo económico que puede representar una determinada medida de P+L. Cuanto mejor sea el conocimiento que se tenga del origen de los costes, más fácil será demostrar a la dirección la ecoeficiencia implícita en las opciones de P+L y el interés de aplicar ciertas medidas.

La base de asignación de costes tiene que ser la identificación de una relación causa-efecto entre el coste y el objetivo perseguido con una actividad determinada. Las decisiones de asignación de costes deben reflejar de forma precisa y cuantitativa las ideas básicas y criterios adoptados conjuntamente por los diferentes departamentos de la empresa. Puede ser necesario que el proceso de asignación se efectúe en etapas, a causa, por ejemplo, de dependencias cruzadas entre servicios auxiliares y tratamientos de corrientes residuales.

4.5 Análisis financiero de opciones de P+L

Cuando las opciones de P+L implican inversiones, la parte de beneficio económico implícito en la ecoeficiencia debe justificarse como en cualquier otro proyecto de producción. Para demostrar el interés en aplicar una opción de P+L, hay que aplicar las mismas herramientas de análisis financiero que se aplican en otros proyectos de la empresa, con los que se verá obligada a competir para asegurarse una parte de los recursos monetarios, siempre escasos, pero asequibles si mejoran la competitividad de la empresa. Los criterios de rentabilidad que se aplican más generalmente son [53]:

• Período de retorno de la inversión (PRI)

  El PRI se define como el tiempo necesario para que el flujo de caja diferencial acumulado compense la inversión realizada para el proyecto. El flujo de caja diferencial es el ahorro neto imputable a la implantación de la alternativa propuesta en comparación con el actual proceso productivo. Con el PRI, el empresario puede conocer el momento a partir del cual los cambios introducidos en su empresa empezarán a generar beneficios netos para su cuenta de explotación. A veces criticado por los economistas porque no tiene en cuenta el precio del dinero, es útil por su simplicidad. Se calcula como:

  

  En general, se considera suficientemente atractivo si el PRI es inferior a 3 años. Por otra parte, puede profundizarse el análisis con otras herramientas de análisis financiero.

• Valor actual neto de la inversión (VAN)

  El VAN es el valor actualizado de los beneficios diferenciales que se generan cada año. Representa los beneficios que se generarán durante la vida de la inversión medidos en su inicio. Cuanto mayor (más positivo) sea el VAN, más interesante será la inversión. Se calcula por los n años de vida útil de la inversión como:

  

  donde:

  • i es el año específico de la vida del proyecto (siendo en general el año i=0 el de aplicación de la inversión, que empieza a dar ingresos en el año i=1).
  • r es el tipo de interés (coste del dinero para la empresa o rendimiento de un excedente de recursos financieros).
• Tasa interna de rentabilidad (TIR)

  La TIR es el interés al que el valor actualizado de los beneficios diferenciales acumulados cada año iguala el valor de la inversión realizada. Cuanto mayor (más positiva) sea la TIR, más interesante será la inversión. Se calcula igualando el VAN a cero:

  

En el momento de tomar la decisión, el empresario también debe tener en cuenta los beneficios intangibles, de difícil cuantificación, pero que indudablemente se generan por la introducción de medidas de P+L.

En la ficha MedClean nº 1 encontramos un buen ejemplo de evaluación económica de oportunidades de minimización con la que se completaba el diagnóstico de prevención de la contaminación en un fabricante de baterías para coches en Túnez.

4.6 Caso de estudio: Asignación de costes en la ISO 14041

En general, no hay demasiada participación de los tecnólogos en el desarrollo de los métodos de asignación de costes [54]. Sin embargo, últimamente se observa una mayor implicación de los técnicos a raíz de la creciente introducción de la metodología de los SGA y de la aplicación de los métodos de asignación de materias y contaminantes en las evaluaciones de ciclo de vida dentro de la ISO 14041 [55]. Implícitamente, el objetivo del ACV es anticipar las consecuencias ambientales de nuestras acciones. Sin embargo, distintas formas de asignar consumos de materias y corrientes residuales en procesos multifunción resultan en diferentes tipos de información y llevan a una serie de conclusiones en los procesos de asignación transportables a la asignación de costes.

Las conclusiones que se alcanzan no son fáciles de resumir. La asignación basada en relaciones causales, relaciones físicas (basada en el volumen de producción de cada producto, por ejemplo) entre funciones, es posible si las funciones son físicamente independientes las unas de las otras. Pocas veces el problema de asignación puede resolverse mediante una simple división, por lo que es necesario utilizar un sistema expandido. El problema de asignación aún es más complicado de resolver cuando en lugar de asignar materias hay que asignar costes: ¿qué coste se asigna al producto deseado y cuál al subproducto si el mercado sólo aceptará el subproducto si tiene un precio lo bastante bajo? La asignación debe tener en cuenta, aunque sea pequeño, el efecto sobre el volumen de producción de la función exportada como subproducto.

El sistema expandido, o una aproximación adecuada, puede ayudar a resolver el problema de asignación. Éste puede resolverse si existe una alternativa de producción (de generación) de la función exportada que indique cuáles son los límites de la asignación. Si el subproducto B, por ejemplo, puede fabricarse por otra vía, una asignación excesiva impediría su introducción como producto útil, podría convertirlo en residual y cargar sobre el producto A de una forma mucho peor. La alternativa aporta esta información adicional necesaria para decidir sobre los límites de asignación.

El sistema muestra el proceso multifuncional y las actividades que pueden verse indirectamente afectados por un cambio en la producción de B. Como la asignación no puede decidirse teniendo en cuenta el proceso, se utiliza un sistema expandido con una producción alternativa que permitirá decidir qué asignación puede hacerse al producto B.

5.1 Objetivo

La característica más importante de la P+L es haber adoptado una metodología simple y coherente, de fácil implantación en las PYME, en la que básicamente coinciden todos los grupos que la han puesto en práctica. Hasta cierto punto es una herencia de la metodología de las auditorías energéticas fomentada a finales de la década de los años setenta, mejorada durante años de aplicación hasta conseguir una gran efectividad. En el capítulo se describen:

• Los componentes de un programa y de una evaluación de P+L.
• La revisión del papel que tienen desde la alta dirección hasta todo el personal de la empresa, con la figura básica de un coordinador que lidere y organice pensando que se trata de un esfuerzo colectivo.
• los pasos a seguir para generar opciones ecoeficientes que tienen que ser evaluadas técnica y económicamente.
• La conveniencia de actuar con criterios de prioridad y hacer evidentes los beneficios conseguidos con la P+L.
• Cómo incorporar la prioridad que hay que dar a la evaluación del uso de productos tóxicos y el riesgo asociado.

5.2 El programa de P+L

5.3 Evaluaciones de P+L

5.4 Etapas de la evaluación

Una evaluación sistemática de P+L consta de varias etapas, subdivididas en un menor o mayor número de tareas [58], [59], [60], [61], [62], [63]. Básicamente, consta de las siguientes etapas y contenidos:

1. Preparación de la evaluación
   • Manifestación expresa del compromiso de la alta dirección y de su apoyo a la evaluación

     Es fundamental que la alta dirección deje claro su compromiso con el proceso para garantizar el éxito de la evaluación de P+L. Especialmente en empresas con una organización compleja, está en manos de la alta dirección hacer intervenir a todos los grupos potencialmente implicados. Solamente si la alta dirección muestra una clara y positiva intención de aplicar la P+L puede garantizarse que los diferentes niveles de organización también se sientan comprometidos.

   • Definición de los objetivos finales y parciales

     Los objetivos perseguidos en la evaluación tienen que desarrollarse de forma detallada. Su definición puede requerir una participación específica del personal en las respectivas áreas de ejecución. Los objetivos se determinan teniendo en cuenta la legislación ambiental y el grado de cumplimiento actual, la tecnología utilizada en los procesos de fabricación, la información de benchmarking relativa a los productos fabricados, la capacidad humana disponible y los imperativos del mercado.

   • Organización del equipo evaluador

     El equipo evaluador tiene que incluir miembros de todas las funciones implicadas y también puede incorporar un experto externo que pueda aportar experiencias en otras evaluaciones y que no esté influenciado por la rutina de tratar siempre con la misma instalación. Durante la evaluación, habrá que contar con la participación de los operarios de cualquier nivel cuando por su contacto permanente con esos procesos puedan ser fuente de buenas ideas de mejora. Si existe una función calidad en la empresa también se la tiene que involucrar en el análisis para prever posibles respuestas de los clientes a los cambios que puedan afectar a la calidad real (o percibida) del producto. Dentro de la preparación se consideran también las dificultades y obstáculos que pueden encontrarse para la implantación de oportunidades, así como la forma de solucionar estos problemas.

2. Revisión de la documentación del proceso
   • Revisión de las etapas y unidades de proceso, y diagramas correspondientes, incluidos los tratamientos después de proceso de las corrientes residuales

     Los diagramas de proceso son la representación del proceso de transformación de las materias primas en productos en los que se identifican las diferentes unidades y equipos más importantes, así como el origen, circulación y destino de los productos, subproductos y corrientes residuales originadas, tanto en la transformación principal como en las otras operaciones del proceso, incluidas las recirculaciones internas y los tratamientos de las corrientes residuales (figura 5.1). Hace falta verificar que los diagramas de proceso disponibles en los archivos reflejen la situación actual y que sean completos. Si no existen, deberán dibujarse unos esquemas gráficos del proceso sobre el terreno.

     Figura 5.1 Diagrama de proceso

     
   • Identificar las entradas de materias primas, agua y energía

     Hay que identificar todas las entradas de materias primas y auxiliares, incluidas el agua y la energía, y su posición en el diagrama de proceso. También es preciso determinar los flujos o cargas de materia y las cantidades acumuladas dentro del período de tiempo escogido para poder efectuar los cálculos de los balances.

   • Identificar las salidas del proceso, productos y subproductos

     De la misma forma que se ha hecho con las entradas, hay que identificar todas las salidas del proceso, en todas las formas que se presenten:

     • productos
     • subproductos
     • corrientes residuales
     • corrientes residuales potencialmente peligrosas
     • reciclados en un proceso exterior
   • Identificar los destinos finales de las corrientes residuales

     Se identifican los destinos finales de todas las corrientes residuales (a reciclaje externo, depósito controlado, etc.), sus características y si se corresponden con los límites admisibles en el punto de destino, así como las posibles responsabilidades del productor y del gestor externo de los residuos.

   • Determinar los niveles iniciales de recirculación interna, de reciclaje externo y de reutilización

     Los niveles iniciales de recuperación de materias permiten completar el análisis del proceso y permitirán la comparación con la situación final después de aplicar la P+L. El diagrama de flujo y los balances de materias deben incluir las recirculaciones de materias en forma de lazos cerrados dentro del mismo proceso. Los materiales reciclados en un proceso externo se contarán como una salida. Los materiales reutilizados normalmente se contarán dos veces, una como una salida y otra como una entrada de materiales.

   • Identificar las corrientes a priorizar

     La P+L, como la minimización de residuos, requiere de forma especial reducir y, si es posible, eliminar todas las corrientes residuales que contengan sustancias tóxicas y peligrosas. También son prioritarias aquellas corrientes de más volumen de contaminante o aquellas operaciones menos eficientes.

3. Verificar la información sobre el terreno
   • Realizar una inspección visual sobre el terreno

     La inspección sobre el terreno es una primera oportunidad para darse cuenta de las condiciones bajo las que se opera, el nivel de mantenimiento y el tipo de limpieza de las instalaciones. Permite verificar la información obtenida en los archivos, diagramas y hojas de datos, y en particular lo que se refiere a las corrientes residuales potencialmente peligrosas.

   • Revisar los datos de archivo y completarlos con datos reales

     La observación sobre el terreno de los valores registrados del funcionamiento del proceso y la instrumentación permite verificar y completar los datos de archivo. La toma de muestras y los análisis servirán para comparar la información de archivo disponible con la realidad del proceso.

4. Análisis de los balances y rendimientos del proceso
   • Completar los balances de materia y energía

     Los balances de materias y energía se realizan sobre las unidades de proceso, agrupaciones de equipos o equipos individuales para verificar la consistencia de los datos disponibles o para averiguar algún dato que pueda faltar. Si el proceso es continuo y estable en el tiempo, puede realizarse el balance dentro del período de tiempo más adecuado, por ejemplo, 24 horas. Si el proceso no es estacionario en el tiempo, las dificultades son mayores y hará falta que el ejecutante bastante experto. Unas lecturas hechas simultáneamente de las entradas y de las salidas, sin considerar el tiempo de residencia, darán con toda probabilidad una interpretación errónea. En procesos discontinuos, el balance se hace sobre una carga o ciclo completo. A ser posible, se repite varias veces y las evaluaciones se hacen sobre la media.

     ∑ entrada de materias = ∑ salida de materias

     (sin acumulación)

     ∑ entrada de energía = ∑ salida de energía

   • Evaluar la eficacia en el uso de materias y energía

     Los balances realizados sobre equipos en los que hay alguna forma de transferencia de masa o energía, y muy especialmente si existen transformaciones de tipo químico, permiten determinar los rendimientos reales de los procesos individuales y de los equipos, diagnosticar la eficacia del proceso o equipo y razonar el porqué de la falta de eficiencia.

   • Hacer análisis de exergía y ajuste termodinámico (pinch)

     Estas técnicas, a diferencia del balance energético basado en el primer principio de la termodinámica, aplican el segundo principio y el análisis de redes de transferencia de calor y permiten determinar cómo está de lejos el proceso de los límites prácticos de eficiencia energética.

     ∑ entrada de energía = ∑ salida de energía

     ∑ entrada de exergía ≠ ∑ salida de exergía

   • Investigar el potencial de segregación de las corrientes

     Muchas de las dificultades de P+L o de tratamiento de las corrientes secundarias pueden encontrar una solución más fácil con un tratamiento individualizado. En muchos casos, las mezclas convierten corrientes residuales de posible tratamiento individual, más o menos simple, en una corriente residual, suma de las anteriores, de solución más compleja. Una corriente inerte mezclada con una corriente tóxica se convierte automáticamente en una corriente tóxica de mayor volumen.

5. Identificación de oportunidades y evaluación técnica
   • Identificar cuáles son las opciones más obvias

     Algunas de las opciones identificadas en las etapas anteriores resultarán de aplicación obvia desde el primer momento, en especial las que sólo implican cambios de gestión, mientras que otras podrán descartarse técnicamente también de forma inmediata.

   • Identificar otras opciones técnicamente justificadas

     Entre las opciones obvias y las que pueden descartarse quedará un grupo de opciones que requieren un análisis técnico y económico más profundo antes de poder juzgar lo apropiado de su ejecución. En general, implicará una discusión con los expertos. También pueden obtenerse ideas de otras fuentes, como los suministradores, en particular cuando las opciones tienen un componente tecnológico muy especializado. Las opciones que impliquen cambios de equipos tienen que tener asegurada su disponibilidad, fiabilidad y mantenimiento antes de que se ejecuten. Los operadores pueden necesitar un entrenamiento adicional. Si se necesitan cantidades suplementarias de servicios auxiliares (agua, vapor, etc.) hay que verificar que estén disponibles. Si se esperan potenciales cambios en la calidad del producto hay que asegurar su aceptabilidad por parte de los clientes. Si puede variar la productividad de la instalación, estos cambios tienen que reflejarse en los cálculos de la evaluación económica.

   • Desarrollar alternativas a largo plazo

     Muchas opciones potenciales no entran en el grupo de las opciones ejecutables en el presente por alguna circunstancia económica o tecnológica. Las que no son prioritarias o no son ejecutables inmediatamente pasarán a formar parte del programa de P+L, dentro del cual se determinará el momento oportuno para su ejecución.

6. Evaluación del riesgo
   • Evaluar y comparar el riesgo asociado a la presencia de tóxicos

     Uno de los objetivos de la P+L es la disminución del riesgo de la producción por la intervención o incorporación de tóxicos en el proceso (evidentemente también otros tipos de peligrosidad que son objeto de estudios específicos). Idealmente, la evaluación de vías alternativas de síntesis de los productos, además de los consumos de materias primas y de energía, tendrían en cuenta una evaluación completa de la toxicidad, la persistencia y la bioacumulación de todos los reactivos, productos y corrientes residuales de las opciones evaluadas (caso de estudio).

7. Evaluación económica
   • Determinar los costes actuales y anticipar los futuros

     Una correcta selección de opciones requiere completar el análisis técnico con una evaluación económica. Para las evaluaciones económicas se determinan las inversiones necesarias y los costes operativos actuales, pero es conveniente prever los costes futuros, incluidos los costes de disposición.

   • Realizar estudios de viabilidad económica y financiera

     De acuerdo con los criterios económicos previstos por la dirección (período de retorno de la inversión, tasa interna de rentabilidad, valor neto presente, interés del dinero, etc.) se procede a realizar los estudios de viabilidad económica de las opciones justificadas técnicamente. Adicionalmente, se consideran otros aspectos de difícil cuantificación, como las responsabilidades civiles o penales y las mejoras de imagen. Con la evaluación económica se complementa el estudio técnico y se pasa a la toma de decisiones y asignación de prioridades.

   • Determinar prioridades de ejecución

     Establecer prioridades de ejecución es una de las tareas más importantes, especialmente cuando los recursos económicos son limitados. Para determinar el orden de prioridades se puede discutir dentro del equipo evaluador, teniendo en cuenta:

     • los límites legales permitidos en las emisiones de todo tipo,
     • los riesgos potenciales,
     • las cantidades de residuos que se originan,
     • el potencial de recuperación,
     • los costes de tratamiento o disposición de los residuos,
     • los recursos disponibles.
8. Plan de acción
   • Preparar un informe con conclusiones

     Los resultados de las evaluaciones se documentan y se informa a la alta dirección, que tiene que autorizar las mejoras. El informe servirá para una posterior comprobación de los resultados.

   • Diseñar un plan de acción

     El plan de acción debe prepararse detalladamente, tal y como se hace para cualquier proyecto de nueva ejecución. Se especifican tanto los datos técnicos como los recursos humanos y económicos necesarios.

   • Obtener fuentes de financiación

     Aunque algunas de las opciones sean fundamentalmente de mejora de gestión y no necesiten recursos económicos, otras requerirán una inversión inicial. Normalmente, tendrán que competir para su ejecución con otras necesidades operativas.

   • Ejecutar las opciones

     La ejecución de los cambios debe hacerse con la misma efectividad que en cualquier otro tipo de proyecto.

   • Verificar los resultados

     Una vez ejecutados los cambios y la planta esté en funcionamiento, hay que pasar a comprobar la correcta ejecución y las mejoras conseguidas. Los nuevos consumos, producción de residuos, productividad, calidad del producto, costes, etc. tienen que verificarse adecuadamente.

   • Medir el progreso

     El beneficio conseguido con las diferentes opciones implantadas debe ser cuantificado y, la mejora, presentada a la alta dirección para confirmar las ventajas y conseguir reafirmar/implantar el programa de P+L.

   • Reevaluar si hace falta

     Excepcionalmente, puede ser necesario un reajuste de las previsiones de progresión. Sea negativa o más positiva de lo que estaba previsto, es necesario acumular la experiencia conseguida para futuras opciones.

5.5 Caso de estudio: Evaluación del riesgo asociado a los tóxicos

5.6 Aplicación a la evaluación de opciones

6.1 Objetivo

Para cada sector existen unas opciones de prevención en origen específicas vinculadas a la tecnología que les es propia, pero también existen oportunidades que son comunes a casi todos los sectores industriales. En este capítulo se relacionan las opciones más generales de P+L en diferentes etapas del ciclo productivo, que incluyen:

• las Buenas Prácticas que deben seguir todas las plantas industriales;
• las operaciones de proceso desde carga de los productos;
• el mantenimiento de equipos e instalaciones;
• los cambios de materias por otras menos tóxicas;
• aspectos más específicos, como la selección de disolventes alternativos.

6.2 Buenas Prácticas Ambientales

Las Buenas Prácticas Ambientales (BPA) son un conjunto de medidas aplicables en una industria que de forma simple permiten mejorar su comportamiento ambiental. A menudo son un buen inicio para impulsar la concienciación ambiental en una empresa, antes de pasar a aplicar programas de P+L. Se pueden definir BPAs genéricas que sirven para cualquier industria, o pueden definirse para un sector industrial determinado, pero cada empresa tendría que diseñar su propio catálogo de BPA de acuerdo con sus circunstancias.

Pueden adoptarse diferentes formas de llegar a definir un programa de BPA, que en parte dependerá del alcance que se le quiera dar y de las medidas que se consideren más importantes para la empresa, el sector o la institución que las defina.

Un programa de BPA debe ser, ante todo, realizable en la práctica y, por tanto, debe basarse en los medios existentes y partir del nivel de concienciación actual de la empresa.

Para una empresa que quiera elaborar su propio programa de BPA, se propone una metodología simple procediendo por etapas.

En su manual de Diseño y aplicación de un Programa de Buenas Prácticas Ambientales en la industria [68], el Departamento de Medio Ambiente de la Generalitat de Cataluña propone cuatro tiempos (en un símil musical) para elaborar un programa de BPA.

Un ejemplo nos muestra cómo una fábrica de juguetes que quería la implantación de un programa propio de BPA ha seguido este procedimiento para identificar una buena práctica de simple aplicación para reducir unos residuos específicos.

Otro ejemplo de Buenas Prácticas Ambientales Buenas Prácticas Ambientales (BPA) lo encontramos en la ficha MedClean nº 18, sobre la prevención de la contaminación en una industria de productos lácteos en Egipto.

6.3 P+L en las áreas de proceso y mantenimiento

Las mejoras potenciales en las áreas de proceso y mantenimiento afectan a los procedimientos, las instrucciones, las personas y las instalaciones [69], [70], [71], [72]. Algunas de las recomendaciones son comunes para todos los sectores y procesos (incluyendo las BPA), pero después cada sector tendrá sus recomendaciones más o menos específicas a sus procesos.

6.4 P+L en la gestión de aprovisionamientos

La gestión de aprovisionamientos, incluidas las actividades de compra de materias y la gestión de los almacenes (inventarios), ofrece posibilidades de reducción de residuos que, en general, no requieren ninguna inversión o requieren una inversión mínima [75]. Una buena gestión puede reducir el volumen de los inventarios y, por lo tanto, la inversión correspondiente, y también el espacio destinado a almacén. Los criterios de almacenaje suelen determinarse siguiendo criterios que pueden ignorar el factor ambiental, o incluso las ventajas de tipo económico que pueden estar implicadas. Relacionado con los aprovisionamientos de materias, existe el problema de envases y embalajes, que son fuente de corrientes residuales.

Hoy en día se conoce la trascendencia que tienen las relaciones cliente-proveedor y el papel que, en la P+L, tiene el personal de compras en estas relaciones [69], [70], [76], [77]. Dentro de la creciente relación de la cadena cliente-proveedor, en ciertos procesos de producción se aplican sistemas just-in-time (JIT) que reducen, e incluso anulan, los almacenajes intermedios. Es una situación ideal, pero en muchos procesos la falta de garantías de cumplimiento del JIT puede representar problemas de todo tipo, como la parada de un proceso que opera en continuo, incluso con consecuencias negativas superiores al beneficio teóricamente esperado. Por tanto, antes de aplicar el JIT, es preciso realizar un análisis completo de los beneficios y riesgos asociados.

6.5 Cambios de materias

6.5.4 Uso de disolventes

Los disolventes son sustancias de uso generalizado en muchas y muy diferentes industrias y aplicaciones:

• Desengrase al vapor para la limpieza de piezas de plástico o metal
• Limpieza en seco de vestimenta
• Limpieza en frío de piezas y equipos
• Fabricación y aplicación de pinturas y tintas
• Procesos de extracción en la industria alimentaria
• Fabricación y uso de adhesivos
• Fabricación de productos químicos
• Fabricación de productos farmacéuticos
• Procesos de impresión

Por disolvente se entendía un líquido orgánico de evaporación rápida a la temperatura ambiente, con emisión de compuestos orgánicos volátiles (COV). Hoy en día se refiere también a disolventes acuosos y semiacuosos.

Para evitar o reducir los impactos ambientales negativos asociados al uso de disolventes, buena parte de la P+L en algunas industrias pasa por la incorporación de una gestión ecoeficiente de los disolventes [81].

El sistema de gestión de los disolventes incluye:

• Inventario de los tipos, aplicaciones y cantidades entrados en la empresa
• Qué costes representan
• Vías de emisión y los sistemas de captación o destrucción
• Medidas y cuantificación de las emisiones y las retenciones
• Situación respecto a la reglamentación
• Actualización de los registros
• Evaluación de las opciones de mejora
• Selección de las opciones más adecuadas

Figura 6.1 Sistema de gestión de disolventes (Ref.: Dirección General de Calidad Ambiental del Departamento de Medio Ambiente y Vivienda de la Generalitat de Catalunya).

La gestión de los disolventes es el proceso de mejorar la comprensión de cómo y por qué una empresa utiliza disolventes y cómo puede controlar y reducir el consumo de disolventes y las emisiones de COV asociadas. Las opciones de mejora pueden ser:

• Un cambio a disolventes acuosos [82], [83]
• Un cambio a otros disolventes orgánicos [84]
• Un mejor uso y un mejor control de las emisiones [85]
• Mejor captación de las emisiones de tanques y equipos
• Reciclaje interno [86]
• Reciclaje externo

Un sistema de gestión estructurado y sistemático puede ser parte de un programa de P+L, una actividad independiente o parte de un Sistema de Gestión Ambiental SGA completo. Para muchas empresas, el coste creciente de los disolventes es un argumento tan bueno para aplicar la P+L como cumplir los requisitos ambientales cada vez más restrictivos con relación a los COV.

La ficha MedClean nº 30 presenta un caso específico de eliminación del tricloroetileno en la fabricación de piezas metálicas, al sustituirse aquel disolvente por un limpiador no tóxico de base acuosa.

6.6 Caso de estudio: Soluciones no estándares en P+L

En la aplicación de la P+L no siempre se encuentran soluciones estándares en los manuales o no son directamente aplicables. A menudo hay que encontrar soluciones originales o tomar decisiones que no tienen nada de simples. Conviene que el evaluador tenga unos conocimientos generales de la metodología de solución de problemas y de toma de decisiones que son de aplicación en la P+L, como en cualquier otra área de la gestión de la tecnología. Puede adoptar, por ejemplo, la forma de Planifica, Actúa, Comprueba y Revisa (PACR) propuesta por Deming para el área de calidad industrial y aplicada en el planeamiento de los SGA (capítulo 3).

7.1 Objetivo

La industria química se caracteriza por funcionar alrededor de un reactor, pieza clave de los procesos químicos, en el que unas moléculas se transforman en otras de acuerdo con una estequiometría bien definida. La industria química moderna está parcialmente ligada a la industria del petróleo, muy presente en varios países del Mediterráneo, la cual es una vía para incrementar el valor añadido y mejorar el rendimiento económico de las exportaciones. De hecho, los procesos unitarios del refinado de petróleo son los mismos que los de la industria química, aún más específicos para un objetivo determinado. También puede citarse el gran peso dentro del área mediterránea de la producción de fertilizantes y la tradición en sectores como el curtido de pieles o el acabado textil. Muchos otros sectores industriales incluyen en su tecnología transformaciones químicas integradas en sus procesos particulares de fabricación. La industria química, por su complejidad, valor económico e impacto ambiental, ha sido objeto de numerosos estudios para mejorar la ecoeficiencia del sector.

En este capítulo:

• Se describe cómo el concepto de ecoeficiencia y la P+L se están introduciendo en los laboratorios de investigación y desarrollo bajo denominaciones como química verde, benigna o sostenible.
• Se resumen los niveles conceptuales, o jerarquización de los procesos unitarios, constituyentes de los procesos continuos y discontinuos.
• Se muestra cómo hay que enfocar la búsqueda de opciones de P+L empezando por la reacción química, etapa característica de la industria, para la que son necesarios conocimientos científicos y tecnológicos especializados.
• Se describe el caso de los procesos discontinuos, más propios de las PYME, con la metodología apropiada para identificar oportunidades de P+L.

7.2 La industria química en el mundo moderno

Es difícil concebir el mundo actual sin la industria química. Su contribución ha sido básica en los avances de la sociedad moderna y la mejora de la calidad de vida, y da trabajo, de forma directa o indirecta, a un porcentaje considerable de la población.

Se han banalizado sus beneficios, y en cambio, la producción creciente, inicialmente poco preocupada por la cuestión ambiental, ha evidenciado los efectos secundarios indeseables de los sistemas de producción adoptados. La necesidad de corregir sus impactos y el interés del sector por recuperar una imagen correcta ha hecho que se anticipe en la aplicación de la ecoeficiencia. Así, desde hace años, pueden encontrarse muchas referencias en las publicaciones del sector químico que introducen la prevención en origen y la minimización como vías preferentes para evitar impactos ambientales y que interpretan las corrientes residuales como un claro indicativo de pérdida de rendimiento [92], [93], [94], [95].

Antes de enfrentarse a los problemas ambientales, la industria química ya se había visto obligada a realizar grandes esfuerzos para solucionar los problemas de seguridad e higiene industrial, muchas veces relacionados con los ambientales. La P+L tiene, por tanto, un interés múltiple y complementario para el sector, al que hay que añadir el interés por la conservación y el uso eficiente de las materias y de la energía, de la que la industria química es una gran consumidora.

7.3 Los procesos químicos

En los procesos químicos se conjugan diferentes tipos de operaciones unitarias (detalladas en muchos manuales de operaciones básicas y de ingeniería de la reacción química).

7.4 Origen de los impactos ambientales

Las reacciones químicas pocas veces se realizan en una dirección única de molécula a molécula. En general, los átomos y radicales activos tienen la posibilidad de combinarse en más de una forma, y se habla de reacciones en paralelo y de reacciones en serie. El resultado es la formación de subproductos al mismo tiempo que el producto deseado. Cuando los subproductos no tienen una aplicación, se convierten en residuos (lista 7.1).

Por este motivo, es preciso buscar la forma de aumentar la eficiencia material, entendida como la relación entre la suma de productos y la suma de materias primas y auxiliares introducidas en el proceso, y evitar las condiciones de ineficacia (lista 7.2) de los procesos.

La eficiencia material (que es lo contrario de la intensidad material, o consumo de materia prima por unidad de producto) varía mucho en función del segmento industrial (tabla 7.3) del que se trate.

Los impactos de la industria química afectan a todos los vectores ambientales:

• Utiliza un gran número de catalizadores, frecuentemente realizados a partir de metales pesados, los cuales, junto con otras materias auxiliares utilizadas en procesos de absorción, intercambio iónico, ayudantes de filtración o de secado, etc. y productos secundarios de las reacciones, fangos de los tratamientos de aguas, envases contaminados y muchos otros, originan una variada gama de residuos sólidos.
• Las aguas residuales también tienen orígenes muy variados, que en general requieren tratamientos fisicoquímicos completos o previos a los tratamientos biológicos para evitar la toxicidad que pueden representar para los microorganismos.
• Otros líquidos residuales no acuosos, como los disolventes y lubricantes, requieren tratamientos específicos para aquellas fracciones que no pueden reciclarse.
• fugitivas en juntas y otros puntos, así como con emisiones secundarias, como las que pueden salir de los tratamientos de las aguas residuales.

Algunos de los impactos ambientales originados por la industria química, de trascendencia global, están recibiendo un tratamiento particular. Éste es el caso de:

• la sustitución de las sustancias clorofluorocarbonadas (CFC) por su impacto sobre la capa de ozono estratosférica,
• la lluvia ácida particularmente asociada a los procesos de combustión,
• el potencial cambio climático asociado con la producción de dióxido de carbono y el efecto invernadero, debido principalmente, pero no exclusivamente, a la combustión de recursos fósiles, no renovables.

La complejidad del tratamiento integral de todo tipo de emisiones a la que se ve obligada la industria química favorece la implantación de la ecoeficiencia, que se ha instaurado con relativa facilidad en las grandes corporaciones. Esta complejidad ha hecho más difícil el avance de las PYME del sector, para las que la metodología de la P+L justamente ofrece una vía apropiada para progresar en este ámbito.

7.5 La química verde

La denominación de química verde es la que probablemente ha ganado más adeptos para referirse al desarrollo de unas nuevas vías de síntesis [97], [98], [99], [100] de productos que tienen en cuenta la cuestión ambiental desde el primer nivel de investigación de nuevos procesos. La química verde, también denominada química benigna o química sostenible, tiene como objetivo desarrollar vías de síntesis que, en la medida de lo posible, apliquen:

• el uso de materias primas renovables,
• mínimo uso de materias tóxicas,
• buen rendimiento y selectividad en las transformaciones,
• valorización máxima del conjunto de productos y subproductos,
• reciclabilidad de materias.

Los principios de la química verde se describen en la lista 7.4.

La aplicación del concepto de optimización, por vía experimental o mediante modelos matemáticos, se había introducido fácilmente en la ingeniería de los procesos como una herramienta casi imprescindible de diseño. Sin embargo, las características de la ciencia química en el ámbito de los laboratorios no hacían tan fácil la optimización de la vía sintética. En los laboratorios de investigación, la intención estaba focalizada en conseguir la molécula por una vía razonablemente económica, sin dar la importancia requerida a los subproductos de las transformaciones.

Progresivamente, conscientes de las implicaciones de la vía de síntesis en los impactos ambientales y de las ventajas o desventajas que puede representar para una empresa su situación con respecto a los competidores, los centros de investigación aplicada han ido adoptando la nueva filosofía de diseñar procesos y productos químicos que reduzcan el uso de materias y/o eliminen la generación de residuos, al mismo tiempo que aumentan la seguridad e higiene en todas las etapas de producción.

7.6 Métodos jerárquicos en el diseño de procesos

La configuración de los procesos químicos se decide, finalmente, en la etapa de diseño. Se han propuesto varios métodos, de hecho no muy distintos entre ellos, que establecen una jerarquía de decisiones destinada a desarrollar una estrategia lógica de selección entre posibles opciones. Los métodos jerárquicos empiezan por descomponer el diseño en secciones más simples, las cuales después se tratan de forma secuencial.

Douglas [102] propuso el primer método de diseño jerárquico al dividir la tarea de síntesis de procesos complejos, procediendo según los niveles de decisión siguientes:

• Nivel 1: Proceso continuo frente a proceso discontinuo
• Nivel 2: Estructura entrada/salida del diagrama de flujo
• Nivel 3: Consideraciones del reactor y estructura de recirculación
• Nivel 4: Especificación de los sistemas de separación
• Nivel 4a: Sistema de recuperación de vapor
• Nivel 4b: Sistema de recuperación de líquido
• Nivel 5: Red de intercambio de calor

Una alternativa, de las varias propuestas para modificar o ampliar la propuesta de Douglas de síntesis de procesos, es el diagrama de cebolla [103] de Smith y Petela (figura 7.1), que analiza de dentro hacia fuera, en capas concéntricas, los componentes siguientes: reactor, separación y recirculación, red de intercambio de calor y servicios auxiliares.

Figura 7.1 Diagrama de cebolla

7.7 Las transformaciones en el reactor químico

Muchas de las transformaciones químicas no conducen a un producto simple. Junto con la reacción principal tienen lugar reacciones en serie y/o en paralelo que producen sustancias secundarias que a su vez se convierten en subproductos o residuos. Por lo tanto, la búsqueda se orienta hacia encontrar las condiciones óptimas del reactor, temperatura, tiempo de residencia, catalizador, etc. para conseguir:

1. una eficiente conversión de la materia prima,
2. una buena selectividad al producir la sustancia que es más interesante.

Pueden distinguirse cinco fuentes potenciales de formación de subproductos y/o corrientes residuales (en función del posible uso o rechazo) en los reactores químicos:

• La producción de subproductos o de corrientes residuales en paralelo a la reacción principal (tabla 7.5):

  A + B → P (Producto) + S (Subproducto/Corriente Residual)

• Reacciones secundarias en serie a partir del producto principal que producen subproductos residuales (tabla 7.6):

  A + B → Producto

  P → S (Subproducto/Corriente residual)

• Baja conversión y, por algún motivo, imposibilidad de recircular materia prima que no ha reaccionado.
• Impurezas en las materias primas que se convierten en residuos o pueden reaccionar para producir subproductos/corrientes residuales adicionales.
• Catalizadores degradados, de funcionamiento incorrecto, sin posibilidad de reciclaje.

La mejora de rendimientos y la reducción de la formación de subproductos residuales han sido extensamente estudiadas. Varios manuales [104], [105], [106] ofrecen análisis detallados de estas posibilidades. La evaluación empieza por identificar los factores determinantes de las reacciones [107], [108].

Tabla 7.5 Reactor y condiciones que minimizan la formación de subproducto en el caso de reacciones en paralelo

Tabla 7.6 Reactor y condiciones que minimizan la formación de subproducto en el caso de reacciones en serie

A continuación, hay que aplicar los principios de la ciencia de la ingeniería en:

• Mejorar la conversión

  Para mejorar la conversión puede considerarse:

  • Utilizar un exceso de uno de los reactivos.
  • Retirar el producto, o uno de los productos, en continuo durante la reacción, por ejemplo vaporizándolo desde la fase líquida.
  • Hacer la reacción en etapas con separación del producto, o uno de los productos, entre etapas.
  • Si durante la reacción se incrementa el número de moles totales, la adición de un gas inerte en reacciones en fase gas, o de un disolvente inerte en reacciones en fase líquida, incrementa la conversión en el equilibrio (inversamente, su presencia disminuye la conversión cuando se reduce el número de moles).
  • En las reacciones endotérmicas, la temperatura ha de ser tan alta como sea posible por otros factores, con el fin de aumentar la conversión. En el caso de reacciones exotérmicas, la temperatura debe ser tan baja como sea posible, compatible con la velocidad de reacción.
  • En las reacciones en fase gas, si en la reacción disminuye el número de moles totales debe trabajarse con la máxima presión posible, teniendo en cuenta las implicaciones en la seguridad y el coste adicional de equipamientos y operación. Si se incrementa el número de moles, idealmente la presión debería disminuir a medida que avanza la reacción, sea mediante la reducción de la presión absoluta o la introducción de un inerte diluyente.

  Cuando la posterior separación y recirculación de la materia prima no reaccionada no es un problema, puede ser preferible no preocuparse excesivamente del grado de conversión, sin dejar de tener presente que una conversión más elevada aumenta la eficiencia de la separación y disminuye su coste.

  La producción de pesticidas, por su toxicidad, es un caso particularmente importante en la reducción de residuos y mejora del rendimiento de producción. Un ejemplo de mejora conseguida en las transformaciones químicas se encuentra en el caso de una fábrica de herbicidas en Croacia, en la cual se consiguieron mejoras significativas, tal como se describen en la ficha MedClean nº 12.

• Seleccionar el reactor más apropiado

  En la selección del reactor (figura 7.2) hay que considerar que:

  • En el reactor discontinuo agitado (RDA) y el reactor con flujo pistón (RFP o tubular) idealmente todas las materias tienen un tiempo de residencia igual.
  • En el reactor continuo de tanque agitado (RCTA) existe una amplia distribución del tiempo de residencia. Puede ser ventajoso que la alimentación se diluya inmediatamente después de su introducción en el reactor.
  • Varios RCTA en serie aproximan su comportamiento al de un RFP.

  Figura 7.2 Tipo de reactor

  
• Analizar las condiciones óptimas para reacciones en paralelo y en serie

  En las reacciones en paralelo que dan un producto (P) y un subproducto o residuo (S):

  • En el caso de una sola materia prima (A) para aumentar la selectividad, favoreciendo la formación del producto deseado, hay que tener en cuenta los coeficientes cinéticos y el orden de las reacciones en competencia y aprovechar las diferencias en el sentido más favorable.
  • Los coeficientes cinéticos pueden modificarse favorablemente con el uso apropiado de catalizadores o de las energías de activación de las reacciones (E).

  • Cuando hay dos materias primas reaccionantes (A + B) se pueden combinar las alimentaciones para hacer un proceso semidiscontinuo:

    • en el caso de tanque agitado, cargando una de las materias completamente al inicio mientras el otro se alimenta gradualmente (figura 7.2 d),
    • en el caso del reactor tubular, se puede alimentar una materia a la boca de entrada y el otro en puntos intermedios de la cañería (figura 7.2 e),
    • o bien utilizar el comportamiento similar de varios RCTA en serie, en los que una de las materias se carga completamente en el primer reactor y avanza en toda la serie mientras la otra materia se carga parcialmente en cada uno de los reactores individuales de la serie (figura 7.2 f).

  En las reacciones en serie:

  • Es preciso buscar el tiempo de residencia ideal. Si es demasiado corto, la conversión puede ser baja. Si es demasiado largo, el producto puede descomponerse excesivamente en subproductos. Para evitar la descomposición, es preciso mantener una concentración baja del producto.
• Aplicar las condiciones que mejoren la selectividad

  Para mejorar la selectividad se puede:

  • utilizar un exceso de una de las alimentaciones,
  • aumentar la concentración de inertes (si la formación del subproducto es reversible y disminuye el número de moles),
  • disminuir la concentración de inertes (si la formación del subproducto es reversible y aumenta el número de moles),
  • separar el producto a medida que se produce la reacción,
  • reciclar los subproductos al reactor.

7.8 Uso de catalizadores

Paralelamente a la atención captada por la química verde está la catálisis [109], [110]. Los catalizadores tienen un papel cada vez importante para mejorar la selectividad de las reacciones y pueden ser el factor más importante para la nueva vía de síntesis de sustancias. El interés reside especialmente en las reacciones catalizadas en fase heterogénea, como en el caso de un catalizador sólido en gases que reaccionan, ya que una ventaja adicional es que el catalizador no suele necesitar una etapa de separación para recuperarlo.

El catalizador ideal sería perfectamente selectivo y no necesitaría disolventes. Aunque no se llegue nunca a la condición ideal, puede haber una aproximación asintótica. Además de las imperfecciones en la selectividad y la necesidad de disolventes, está el problema de la desactivación progresiva de la catálisis.

Otro avance relacionado con las reacciones catalíticas es el uso del agua en lugar de disolventes orgánicos. El agua es un buen líquido de coordinación para muchos materiales catalíticos. Muchas reacciones (Diels-Alder, carbonilaciones, alquilaciones y polimerizaciones) pueden tener lugar en base acuosa. En contra solamente juega el hecho de que los catalizadores metálicos no son solubles en agua, pero también aquí se progresa, porque los catalizadores pueden unirse a ligandos hidrofílicos que estabilizan su presencia en la solución.

También la ingeniería de las reacciones ha facilitado el control de las reacciones catalíticas con una tecnología combinada de reactor-catalizador. Así, cuando por ejemplo quieren ajustarse las temperaturas de reacción dentro de unos márgenes determinados, termodinámicamente favorables a la reacción deseada, pueden utilizarse catalizadores en lecho fluidizado para mejorar la distribución de flujos y la transferencia de calor.

7.9 Los procesos de separación

Los cambios de proceso deben tener en cuenta las mejoras de las reacciones conjuntamente con los procesos de separación. La separación, de la forma más selectiva posible, de productos y subproductos, de las corrientes residuales indeseables y de las materias no transformadas en la etapa de reacción, tiene una influencia considerable en la ecoeficencia de los procesos. Además de dar productos de la calidad requerida, facilitan la recirculación directa o la segregación de corrientes que van a reciclaje, recuperación o tratamiento. Se trata de hacer la combinación óptima de reacción-separación.

Las medidas de P+L que pueden aplicarse son múltiples (destilación, absorción, etc.), y así como la reacción es una etapa característica de la industria química, los procesos de separación tienen múltiples oportunidades en otros sectores industriales. La separación y recuperación de disolventes, por ejemplo, son tan útiles dentro de la industria química como en los tratamientos de superficies que utilizan disolventes para el desengrase.

La búsqueda de equipos más selectivos y mejores controles automáticos, secuencias de separación de multiproductos (figura 7.3), segregación de corrientes residuales, bolsas de subproductos y reciclajes exteriores son otras de las oportunidades existentes para la mejora de los procesos químicos [107].

Figura 7.3 Alternativas de separación después de la reacción A+B → P+S+(A)

7.10 Caso de estudio: Los procesos discontinuos

Los procesos discontinuos son más típicos de las PYME porque se aplican en muchas industrias de química fina y química farmacéutica. Los pasos a seguir en la evaluación de P+L de un proceso existente que se opera en discontinuo son prácticamente las mismas que se seguirían en los diferentes niveles del diseño de un nuevo proceso [111], [112].

La adaptación de la propuesta de Douglas para los procesos discontinuos es [111]:

• Nivel 1: Análisis de la estructura entrada/salida

  En el primer nivel se identifican las alimentaciones al proceso, las reacciones principales y secundarias, las conversiones esperadas y las selectividades de las reacciones, y las corrientes residuales generadas. Las opciones de P+L que se proponen analizar en el primer nivel son:

  • Los problemas de corrientes residuales generados por la química de la reacción
  • Los problemas generados por los catalizadores gastados
  • Los cambios posibles en los aditivos y disolventes para evitar la generación de un residuo
  • Las impurezas presentes en las alimentaciones que puedan originar corrientes residuales
  • La posibilidad de utilizar parte de los subproductos en cargas posteriores del reactor
• Nivel 2: Análisis del diseño reactor-recirculación

  En el segundo nivel se concentra la atención en el reactor, considerando las diferentes fases de la operación: carga, calentamiento, reacción y descarga del reactor. Cuestiones habitualmente planteadas en la evaluación son:

  • La situación del reactor (abierto/cerrado) durante la carga
  • Las pérdidas de materia en situación de abierto
  • El orden en el que se añaden los reactantes y cómo afecta al potencial de emisiones
  • Los efectos del calor de disolución sobre pérdidas adicionales
  • El uso de un exceso de reactivo
  • El desplazamiento potencial del equilibrio de la reacción
  • La forma de conseguir una reacción completa
  • Cómo minimizar la formación de subproductos
  • La recirculación de algunas de las corrientes
  • El punto hacia el que debe dirigirse la recirculación
  • El uso de reflujo
  • Las emisiones potenciales de disolventes a través de los respiradores de ventilación durante la reacción
  • La necesidad de un enfriamiento previo a la descarga
  • Nivel 2a: Carga del reactor
  • Nivel 2b: Calentamiento
  • Nivel 2c: Reacción
  • Nivel 2d: Descarga del reactor
• Nivel 3: Análisis del sistema de separación

  En el tercer nivel hay que decidir qué tipo de separación puede utilizarse, y si se hace directamente desde el reactor o mediante un depósito separado. Consideraciones comunes para cada alternativa son:

  • La operación del sistema de separación en continuo o también por cargas
  • Las propiedades físicas de las materias y cómo afectará la selección del proceso de separación
  • Las materias auxiliares necesarias, como por ejemplo disolventes
  • La aportación suplementaria de energía que se necesita
  • El uso de tecnologías de membrana
  • Los efluentes como resultado del proceso de separación
• Nivel 4: Análisis de la integración energética

  En el cuarto nivel se analiza la integración térmica del proceso. En los procesos discontinuos existe una complicación adicional debida al hecho de que las corrientes caliente y fría tienen lugar en momentos diferentes del proceso. Puede incorporarse un depósito como almacén de calor, pero requiere un equipo adicional e implica pérdida de flexibilidad. Consideraciones propias del nivel son:

  • La disponibilidad de corrientes calientes y frías simultáneamente durante el ciclo
  • Las áreas donde se utiliza o produce energía de alto nivel
  • Las limitaciones en la eficacia de la transferencia de calor debido a los gradientes de temperatura
  • La posibilidad de reducir la temperatura a la que se suministra el calor
  • El tipo de energía que se está utilizando y consideración de si es la más adecuada
  • La mejora potencial del coeficiente de transferencia
• Nivel 5: Análisis de la limpieza y programación

  El quinto nivel es específico de los procesos discontinuos porque pueden generarse cantidades significativas de residuo durante las limpiezas, o puede faltar una programación adecuada de la fabricación de diferentes productos en la misma instalación. Puntos a considerar son, por ejemplo:

  • Los disolventes requeridos para la limpieza
  • El número de lavados necesarios con el método previsto
  • La utilización de los disolventes de limpieza como carga en el siguiente proceso
  • El posible realización de alguna forma de contracorriente
  • El posible uso más de una vez del agente de limpieza o bien su regeneración

8.1 Objetivo

Hasta hace poco, el ahorro de agua no había recibido una atención suficiente por parte de los fabricantes. En el proceso de industrialización, el agua ha sido considerada un recurso de coste muy bajo comparado con las otras materias primas. Cuando se ha hecho evidente que se trataba de un recurso limitado –hecho mucho más evidente en la zona mediterránea–, que los procesos de fabricación tienen una gran dependencia del agua y que un agua de calidad tenía un coste creciente, se ha iniciado el desarrollo de medidas de conservación y recuperación del recurso.

En este capítulo:

• Se evidencia la especial importancia que tiene el agua en la zona mediterránea.
• Se revisan los conceptos principales en la gestión industrial del agua y la distribución de sus usos en la industria.
• Se describen algunas posibles vías de conservación del agua y de reciclaje de aguas residuales.
• Se utiliza el caso de la industria de los tratamientos de superficies para dar ejemplos de sistemas efectivos de ahorro de agua en las etapas de enjuague de piezas que, en caso contrario, consumen grandes cantidades de agua.

8.2 Importancia del agua en el Mediterráneo

La escasez de agua dulce en el entorno del mar Mediterráneo es una característica de gran importancia en el planeamiento industrial y un aspecto relevante a considerar como parte de la promoción y aplicación de la P+L de los países de la zona.

La tabla 8.1 muestra la relación entre consumos y recursos disponibles [113]. Las cifras de la tabla son bastante significativas para comprender la importancia de una gestión correcta del agua en todos los ámbitos. Algunos países consumen anualmente una cantidad superior a sus recursos renovables, como Libia, Egipto e Israel, y otros países están en porcentajes muy elevados sin llegar a la situación extrema de los anteriores. Los déficits han de equilibrarse con consumos de aguas fósiles, no renovables, o aplicando tecnologías consumidoras de energía.

En el área del Mediterráneo, la gestión sostenible del agua en la industria y su uso eficiente es una tarea que necesita una consideración específica en el diagnóstico de oportunidades de la P+L, incluidas acciones monográficas exclusivamente dedicadas al agua. De hecho, algunas entidades de la zona mediterránea implicadas en la P+L ya tratan el agua como un factor prioritario.

8.3 La gestión del agua en la industria

8.4 Usos industriales del agua

El agua se utiliza industrialmente en muy diversas aplicaciones que varían tanto en la cantidad como en la calidad que son necesarias para los procesos. En función de la aplicación los volúmenes consumidos, van desde pocos litros hasta muchos metros cúbicos por hora: [115], [116]

Usos en grandes volúmenes

Usos en volúmenes moderados

Usos en volúmenes de orden menor

Consumo de agua potable

La calidad necesaria es muy distinta según el uso al cual se destina el agua. Muy pocas aplicaciones exigen agua de mucha calidad. A menudo se está utilizando en una aplicación agua de una calidad superior a los requisitos estrictos. Las diferentes exigencias de calidad ofrecen la posibilidad de realizar recuperaciones de agua y usos en cascada, utilizando progresivamente las aguas parcialmente contaminadas en aplicaciones cada vez menos exigentes, aunque suele ser necesario aplicar alguna tecnología de tratamiento parcial en el intermedio antes de la reutilización. Sólo las aguas que no pueden reciclarse deberían ir al desagüe, después de un tratamiento, si no tienen la calidad exigida para el vertido.

8.5 Tipos de aguas residuales

Las aguas residuales generadas en los procesos pueden clasificarse en función de su origen y calidad. La calidad está muy relacionada con el uso que ha tenido. A menudo es conveniente segregar las aguas residuales para poder darles un tratamiento más efectivo o un destino específico. Unas aguas concentradas pueden hacer viable económicamente la recuperación del contaminante. Éste puede ser el caso del cromo de las aguas residuales de los curtidos o los metales pesados de los sistemas de recubrimiento de superficies. Asimismo, es más fácil tratar, para su reutilización, algunas de las aguas segregadas, que no tener que depurarlas más a fondo para su descarga al medio receptor en condiciones correctas.

En una fábrica puede empezarse por una segregación de las aguas según su origen:

1. Aguas de unidades de fabricación y proceso
   • Aguas que han intervenido en las reacciones y transformaciones principales
   • Aguas de lavado de productos
   • Aguas de lavado de recipientes y enjuagues
2. Aguas de servicios auxiliares y operaciones de apoyo
   • Purgas de calderas
   • Purgas de torres de refrigeración
   • Purgas de lavado de gases
   • Aguas de eyectores y bombas de vacío
   • Aguas residuales tratadas
   • Aguas de limpieza general
3. Aguas de lluvia
   • Contaminadas
   • No contaminadas

8.6 Reducción de los consumos industriales

Las tres formas principales de reducir los volúmenes consumidos de agua son:

• eliminar pérdidas,
• reducir consumos en las aplicaciones individuales,
• reutilizar las aguas (sección 8.7).

Los consumos de agua no siempre se corresponden con las necesidades reales. Existen numerosas posibilidades de conservación del agua en las plantas de fabricación, que pueden ser identificadas y evaluadas, incluso ser minimizadas después de hacer las mediciones correspondientes sin ser necesario recurrir a expertos, aunque, sin duda, la contribución de estos expertos puede incrementar las posibilidades de conservación.

Algunos ejemplos de oportunidades de conservación del agua en los procesos y en los servicios auxiliares son:

• Controlar los flujos mediante restricciones o sistemas automáticos.
• Hacer limpiezas con sistemas efectivos como:
  • proyección de agua a presión en lugar de utilizar tanques de inmersión,
  • utilizar sistemas contracorriente o en cascada para lavados y enjuagues,
  • controlar la conductividad de baños acuosos antes de la descarga del baño en los recubrimientos de superficies.
• En el sistema de las aguas sanitarias se pueden:
  • instalar sistemas de cierre automático en las fuentes,
  • instalar limitadores de caudal en las duchas,
  • limitar las descargas de agua en los retretes.
• Pasar de sistemas de base acuosa a sistemas secos como:
  • utilizar filtros para retener partículas en gases en lugar de hacer lavados con duchas de agua,
  • pasar a refrigeración por aire en lugar de refrigeración por agua.

8.7 La reutilización de las aguas

Las alternativas de reutilización que puedan darse en las aguas residuales dependen de sus características, de la calidad de agua que se desea conseguir y de los criterios de evaluación técnicos y económicos. Así que hay que obtener información sobre:

• los tipos de contaminantes (orgánico, inorgánico, etc.) y sus concentraciones,
• la variabilidad en cantidad y calidad de las aguas a tratar,
• si los contaminantes están disueltos o en suspensión,
• si el contaminante disuelto es un gas, un sólido o un líquido,
• los rendimientos que pueden conseguirse con cada tecnología,
• todas las inversiones y costes asociados a la recuperación,
• los requisitos de operación y mantenimiento,
• el tipo y cantidad de residuos que deja el tratamiento.

Con las medidas de reutilización pueden conseguirse ahorros importantes en el consumo de agua, siempre que no se pretenda realizar un cambio de calidad demasiado importante. No debe pretenderse depurar un agua residual de contaminación compleja hasta un punto de elevada calidad. Cuando haya mezclas de aguas de diferente origen hay que comprobar la compatibilidad de las sustancias que contienen con las que han de entrar en contacto.

Los consumos de agua son muy importantes en algunas industrias, como en la azucarera. Por ello, actuaciones de reutilización como las llevadas a cabo en una industria marroquí del sector, descrita en la ficha MedClean nº 9, permiten llegar a reducciones del 60% en el consumo de agua.

La formación de incrustaciones, depósitos por crecimiento microbiológico y la corrosión son problemas comunes que resultan del uso de aguas reutilizadas y que habrá que controlar. Otros problemas son específicos de cada sector industrial. Por ejemplo, en la fabricación de papel, su color puede verse afectado por la presencia de hierro o de manganeso.

8.8 Tecnologías de recuperación

Muchas tecnologías de recuperación coinciden con las tecnologías utilizadas en los tratamientos típicos de aguas residuales (tabla 8.2). Los procesos de tratamiento de grandes volúmenes, como la decantación, la descalcificación o el tratamiento biológico, tienen costes de depuración por metro cúbico de agua tratada relativamente bajos. Otros procesos son más selectivos y de aplicación específica, con costes unitarios más elevados, que dependen del grado de pureza que se desea alcanzar [116], [117], [118].

Un ejemplo de recuperación de agua después de pasar por un evaporador se describe en la ficha MedClean nº 28, referida a una empresa española de componentes mecánicos.

Tabla 8.2 Tecnologías aplicables en el tratamiento de aguas contaminadas

Tecnología	Contaminante inorgánico soluble	Contaminante orgánico soluble	Contaminante en suspensión	Contaminante biológico
Arrastre (stripping) con vapor, aire, etc.
Intercambio iónico
Carbón activado
Centrifugación
Cristalización
Electrodiálisis
Evaporación, destilación
Extracción con disolventes
Filtración
Flotación
Oxidación biológica
Oxidación química
Precipitación
Sedimentación (coagulación, floculación)
Separación por membranas (ósmosis, ultrafiltración)

8.9 La tecnología de membranas

Entre las diferentes tecnologías desarrolladas modernamente para la recuperación y reutilización del agua, la tecnología de membranas ocupa un lugar especialmente importante. La filtración por membranas permite la separación de los componentes mediante membranas de polímeros que dan un permeado y un concentrado. El permeado es la fracción que atraviesa la membrana semipermeable. El concentrado, que sigue el flujo tangencial sobre la membrana, arrastra con una parte del fluido los componentes que no pueden atravesar la membrana.

El grado de concentración está relacionado con la distribución de contaminantes entre agua purificada y agua concentrada (por ejemplo, un factor 4x corresponde a una relación de distribución 75/25 permeado/concentrado). La efectividad de la separación depende del tamaño y otros factores propios de la molécula que se separa.

8.10 Caso de estudio: Los recubrimientos de superficies

La comprensión de las ventajas de la P+L requiere acercar al estudiante a situaciones reales y presentar evidencias bastante interesantes de oportunidades que refuercen su interés. Muchas de las publicaciones sectoriales están dirigidas a cubrir estos aspectos. Una de las publicaciones del CAR/PL está dedicada al sector de los tratamientos de superficies [119]. Asimismo, en la ficha MedClean nº 2, "Producción más limpia en un establecimiento del sector de baños galvánicos mediante la adopción de buenas prácticas y cambios en el proceso", se encuentra una selección de las medidas aplicadas y los resultados conseguidos.

La industria de los recubrimientos de superficies metálicas genera unas aguas residuales muy complejas y tóxicas, con iones de metales pesados, cianuros y restos de disolventes que requieren tratamientos fisicoquímicos. En este sector, algunas de las mejores oportunidades de P+L se encuentran precisamente en el ahorro de agua en los enjuagues de las piezas después del recubrimiento.

Después de cada etapa de recubrimiento hay que hacer un enjuague del metal en exceso arrastrado desde los baños, obligando a consumos de agua elevados proporcionalmente a la producción [119], [120], [121]. Es uno de los procesos en el que las técnicas de ahorro de agua tienen mejor aplicación y un excelente ejemplo de las ventajas del lavado en contracorriente comparado con el enjuague simple y el enjuague en paralelo.

8.10.1 Enjuague simple y repetido sin adición de agua limpia

El enjuague simple se realiza en un depósito después del proceso de recubrimiento sin más agua que la inicial. No hay adición de agua limpia durante los enjuagues y se asume que la mezcla en el depósito es perfecta. Si la concentración inicial –en contaminante– del agua de enjuague es cero, entonces la concentración en el depósito de enjuague después de n inmersiones es

donde

v = volumen arrastrado en cada inmersión (litros)

V = volumen del depósito de enjuague

C₀ = concentración inicial de la solución de contaminante arrastrada desde el baño de recubrimiento (mg/litro)

C_n = concentración del depósito de enjuague después de n inmersiones (mg/litro)

8.10.2 Enjuague en un depósito único con adición de un caudal Q constante de agua limpia

El arrastre por cada inmersión (v) se asimila a un caudal q constante,

q = v·n/t·Q

donde

n = número de arrastres en un tiempo t

Q = caudal constante de agua limpia añadido al depósito y vertido por el rebosadero

Después de un cierto tiempo se llega a una concentración de equilibrio

8.10.3 Enjuague en n depósitos en serie, cada uno con una adición en paralelo de un caudal igual, Q, de agua limpia

La concentración a la salida del depósito n es

El caudal de agua limpia alimentada en cada depósito para conseguir una concentración determinada de contaminante C_n es

Si q<<Q aproximadamente se obtiene la forma habitual

Y el caudal total de agua limpia consumido es

8.10.4 Enjuague en contracorriente con una aportación única de caudal Q de agua limpia

La concentración de contaminante en el depósito n y en el arrastre después de pasar por los n depósitos en serie es

El caudal Q necesario si q<<Q es

9.1 Objetivo

En las plantas industriales se utiliza la energía bajo formas diferentes (electricidad, vapor, etc.) y mediante equipos muy variados. El interés por el ahorro energético fue una prioridad por razones económicas, después de la crisis energética de 1973, mucho antes de organizarse la P+L. De hecho, la experiencia energética sirvió unos años después para adquirir rápidamente una metodología de P+L. Aunque el interés específico por el ahorro energético decayó, se ha reavivado dentro de los programas de P+L por su importancia en el cambio climático.

En el capítulo:

• se describe el sistema energía,
• se revisa la trayectoria de la auditoría energética,
• se analizan las herramientas principales de evaluación energética,
• se describen algunas aplicaciones de las evaluaciones energéticas.

9.2 Ecoeficiencia energética

A mediados de la década de los años setenta, el precio de la energía se multiplicó mucho más que el precio de los materiales y los equipos industriales. Eso justificaba muchas inversiones en equipamientos para el ahorro energético. En el nuevo marco económico se inició un movimiento para la conservación de la energía y la introducción de mejoras en la eficacia energética. Después, el precio relativo de la energía volvió a bajar y el interés por mejorar la gestión energética disminuyó.

Algunos países del área mediterránea son grandes productores de energía fósil y obtienen una parte importante de sus ingresos en la balanza comercial gracias a las exportaciones de combustibles. Este hecho no debería inducir a potenciar una industria propia basada en una energía barata, porque la desincentivación de la eficiencia energética puede acabar superando los teóricos beneficios al actuar en cascada sobre todo el tejido productivo. En cualquier caso, la ecoeficiencia no debería desincentivarse, sino promoverse, como un componente de la cultura industrial de cualquier país.

La P+L siempre ha considerado la energía como un componente más de ecoeficiencia de las transformaciones. Pero, además, la probabilidad de un cambio climático asociado principalmente a las emisiones de dióxido de carbono en la combustión de los combustibles fósiles ha renovado el interés por la conservación y la eficacia energética, así como la aplicación de energías renovables. El efecto positivo de las energías renovables sobre el cambio climático está reforzado indirectamente por la reducción de los CFC, cuyo uso está muy relacionado con equipos consumidores de energía.

9.3 Sistemas energéticos

El sistema energético se compone de varios subsistemas, que pueden ser objeto de estudios individuales especializados y optimizarse independientemente, pero que finalmente se someten a una evaluación conjunta. La heterogeneidad del sistema energético empieza por las diversas formas bajo las que se presenta la energía (cinética, potencial, química, etc.), pero son la energía calorífica y la energía eléctrica las que se utilizan de forma más común en todas las industrias. La energía calorífica se aplica de formas muy distintas (como agua caliente, vapor a presión y aceite térmico) y también está asociada a algunas de las materias en transformación, como calor sensible en un metal fundido o calor de vaporización en la fase vapor de una columna de destilación.

En un sistema energético se distinguen [122] (figura 9.1):

1. Las entradas de energía en sus distintas formas (fuel, electricidad, vapor, renovable, etc.)
2. Las transformaciones interiores de unas formas a otras de energía
3. Los sistemas de distribución para hacer llegar la energía a los puntos de consumo
4. Los puntos de utilización con los diferentes usos de destino
5. Los sistemas de recuperación energética
6. Las salidas o pérdidas energéticas

Figura 9.1 Principales subsistemas del sistema energético

9.4 La auditoría energética

A lo largo del tiempo, el precio de la energía está sometido a tendencias variables, relativamente diferentes de las variaciones que pueden seguir los precios de las materias primas. Por tanto, un sistema energético diseñado óptimamente para unas condiciones determinadas, puede no serlo en otras condiciones. También las tecnologías mejoran buscando eficiencias más altas. La auditoría energética (incorrectamente denominada auditoría; más bien equivale a un diagnóstico o evaluación practicada sobre el sistema energético) puede hacerse como un ejercicio aislado, pero es preferible que sea parte de un programa permanente de gestión energética, de un programa de P+L, o un componente de un Sistema de Gestión Ambiental (SGA) bien implantado. Todas las ocasiones son buenas para adaptarse a las circunstancias cambiantes.

La metodología para auditar programas energéticos [122], [123], [124] es similar a la de hacer diagnósticos o evaluaciones de P+L (capítulo 5). Implica el total apoyo de la dirección, la asignación de la responsabilidad a un auténtico promotor y la participación de todas las partes interesadas, incluidos los operadores del sistema. El equipo auditor puede empezar por verificar si existen precedentes de estudios realizados sobre el sistema energético. El punto de partida para la evaluación será obtener una información relevante del sistema que permita fijar objetivos y establecer unos indicadores de progreso.

Después, la auditoría sobre el sistema físico se planifica y ejecuta en varias fases. Los estudios sobre documentos tienen que ir acompañados de visitas y verificaciones sobre el terreno, las cuales ayudan al experto energético a identificar posibles divergencias entre la realidad y la información sobre papel, así como a identificar otras oportunidades basadas en la serie de reglas prácticas que todo experto ha ido asimilando en el tiempo. Esta etapa incluye:

• Recogida de datos técnicos del sistema energético

  Incluye los datos del diseño original y las posibles modificaciones del sistema; listas de equipos, especificaciones; la mejor técnica disponible actualmente para la aplicación, etc.

• Análisis de los subsistemas y componentes individuales del sistema [125]

  Cada uno de los subsistemas y componentes (cogeneración, generación de vapor, sistema de refrigeración, etc.) se analiza independientemente, antes de lo que serán las evaluaciones del conjunto. Las eficiencias de los equipos individuales, aislamientos, conducciones, etc. se comparan con los datos originales y con las mejores técnicas disponibles en el momento presente, que no impliquen un coste excesivo.

• Verificar los balances de energía de los procesos

  Se aplica el principio de conservación de la energía (primer principio de termodinámica) para hacer los balances de energía y averiguar destinos y pérdidas de las entradas de energía. Estas verificaciones suelen ser más complejas cuando existen procesos de transformación: combustiones, reacciones químicas, etc.

• Análisis de la exergía [125], [126]

  La exergía es la máxima cantidad de trabajo que un sistema puede suministrar hasta alcanzar el equilibrio con su entorno. La exergía resulta del análisis realizado de acuerdo con el segundo principio de termodinámica. Por ejemplo, no es lo mismo disponer de 1 MJ de calor a 1.000 ºC que a 200 ºC. El trabajo que podemos recuperar de un gas a 1.000 ºC es muy superior al que podemos recuperar a 200 ºC. Las pérdidas de eficiencia señaladas por el análisis de exergía pueden ser muy distintas de las que determina el simple balance calorífico.

  Ejemplo de pérdidas de energía y de exergía en una planta termoeléctrica a carbón

  Componente	Pérdida de energía (%)	Pérdida de exergía (%)
  Generador de vapor	9	49
  Turbinas	0	4
  Condensador	47	1,5
  Otros	3	5,5

• Análisis pinch (ajuste termodinámico de redes de calor) [127], [128]

  La técnica pinch permite evaluar la recuperación óptima de calor en plantas industriales donde existe la necesidad en paralelo de calentamientos y enfriamientos. La técnica se complementa con una evaluación termoeconómica. En redes complejas de intercambio calorífico se han conseguido, con esta técnica, mejoras de ahorro energético de hasta el 40%.

• Uso de reglas prácticas

  Los expertos energéticos cuentan con una serie de reglas prácticas adquiridas con la experiencia, que les permite identificar con cierta facilidad los puntos en los que pueden esperarse buenos resultados con la aplicación de medidas de mejora de los procesos. Por ejemplo, unos humos que salen de la chimenea a 200 ºC son una opción clara de posible recuperación de calor.

• Diagnóstico del sistema energético

  A la vista de las oportunidades técnicas y las evaluaciones económicas correspondientes se determina la gama de oportunidades de conservación o mejora de la eficiencia energética, sobre la que se decidirán qué opciones se seleccionan para su ejecución.

• Ejecución de los programas

  Como en todo programa de P+L, la ejecución suele iniciarse con aquellas oportunidades de mejores ventajas económicas, fácilmente justificables ante el alto nivel directivo.

Actualmente muchas empresas ya han realizado algún ejercicio de ahorro energético cuando el coste energético es una parte importante de su coste total de producción. Sin embargo, a pesar de ello, los factores de permanente cambio económico y tecnológico permiten detectar nuevas oportunidades. Para aquellas empresas que no hayan dedicado una atención específica a la cuestión energética, el nivel de éxito suele ser equivalente al de otros aspectos de la P+L.

9.5 Opciones para reducir el consumo energético

Las opciones para mejorar la gestión energética en cada uno de los subsistemas energéticos son muy diversas [125], [129].

Unas opciones se dirigen al diseño de los equipos de proceso para que sean más eficientes y se reduzcan sus requisitos energéticos (por ejemplo en la destilación). Otras opciones hacen uso de sistemas auxiliares, que permiten recuperar la energía que, en caso contrario, sería descargada al medio ambiente (economizadores, termocompresión) o bien consiguen extraer energía del medio ambiente con una aportación suplementaria (bombas de calor).

Frecuentemente, la mejora de la gestión se consigue mirando el sistema calorífico en conjunto (redes de transferencia) o combinando de forma óptima las diferentes formas de energía (eléctrica y calorífica en sistemas de cogeneración) que requiere la fabricación. Otra posibilidad es poner en conjunto y estudiar las demandas de fábricas próximas entre sí.

Algunas de las mejores opciones se encuentran en los siguientes subsistemas:

• Combustiones: hornos y calderas
  • Controlar el exceso de aire en el valor óptimo y el CO en los humos.
  • Instalar economizadores y precalentadores de aire para reducir la temperatura de los humos.
  • Ajustar periódicamente el quemador.
• Intercambiadores de calor
  • Recuperar al máximo el calor residual.
  • Utilizar técnicas pinch para fijar límites de recuperación.
  • Determinar un programa óptimo de limpieza, y la mejor forma de realizarlo.
  • Considerar el uso de intercambiadores de bajo Δt.
  • Promover turbulencias para aumentar los coeficientes de transferencia.
• Subsistemas de separación de fluidos
  • Optimizar la integración de calor entre alimentaciones y productos.
  • Utilizar rellenos eficientes.
  • Optimizar el punto de alimentación de columnas.
  • Muchas otras opciones específicas.
• Sistemas auxiliares de proceso
  • Optimizar el balance vapor/energía eléctrica.
  • Reducir las pérdidas en purgadores de vapor.
  • Utilizar un sistema de cogeneración óptimo.
  • Sustituir partes internas de torres de refrigeración ineficientes.
  • Optimizar el recorrido del agua de refrigeración.
  • Utilizar bombas de calor.
  • Considerar el uso de sistemas de termocompresión.
• Subsistema eléctrico
  • Utilizar motores de alta eficiencia.
  • Sustituir por motores de velocidad variable en usos por debajo de su capacidad.
  • Comprobar el factor de potencia del sistema.
  • Revisar la posible reducción de los consumos punta.
  • Considerar el posible uso de generadores para evitar puntas.
• Alumbrado
  • Sustituir por sistemas eficientes.
  • Activar sólo el alumbrado de la zona de trabajo.
• Revisar la eficiencia de bombas, compresores, ventiladores, etc.
• Verificar el grueso de aislamientos y refractarios

  Una industria del sector de la alimentación en Croacia ha conseguido una reducción muy importante de las pérdidas de energía calorífica mediante el aislamiento de las tuberías de transporte de fluidos calientes (ficha MedClean nº 54, "Reducción de las pérdidas de energía en los procesos de transporte"). Al mismo tiempo, la reducción del consumo energético representa una reducción de las emisiones de dióxido de carbono y un efecto positivo en la prevención del cambio climático.

• Verificar los sistemas de control e instrumentos

9.6 Caso de estudio: La industria de la cerveza

9.6.1 Proceso de fabricación

La fabricación de la cerveza (figura 9.2) se basa en un proceso de fermentación muy antiguo. En el pasado se elaboraba con grandes consumos de agua y de energía (tabla 9.1). Con la disponibilidad de nuevas técnicas, los consumos por unidad de producción pueden reducirse considerablemente. Muchas instalaciones de moderna construcción ya incorporan estos avances, pero son también opciones de mejora para las fábricas de anterior construcción [130]. Del proceso pueden extraerse varios ejemplos sobre los lugares en los que pueden aplicarse medidas de P+L en ahorro energético.

La malta es la principal materia para fabricar la cerveza. Sin embargo, las plantas de malta suelen considerarse una industria separada. Para fabricar la malta se humedece la cebada para que germine. Después se seca con aire caliente y se separan los gérmenes. Para el secado, durante unas 40 horas se pasa aire a temperatura de 60 ºC a 85 ºC. En esta etapa, la humedad pasa del 45 al 4% con el fin de conservar el grano en condiciones y facilitar su transporte. El secado es un proceso gran consumo de energía.

La malta está lista para la producción de la cerveza, que, aunque sigue un patrón general, varía de fábrica a fábrica. Primero la malta se moltura y se lleva a cocción con agua para producir el mosto. Después se filtra el mosto para separar el material insoluble y se brasea con la adición del lúpulo que le da una amargura típica. En el braseado, un 6-12% del mosto se evapora. Si no se recupera el vapor hay una pérdida de energía y malos olores ambientales. La forma más simple de recuperar el vapor es utilizarlo en otras aplicaciones y para limpiezas. Pero también puede recuperarse para la misma operación pasando por una etapa de recompresión que eleva su temperatura. El bagazo sólido separado en la filtración puede darse como alimento fresco a ganado que esté cerca de la fábrica, o bien se prensa y se seca.

El mosto hervido se enfría y clarifica antes de hacerlo fermentar con levadura. La levadura nueva que se forma en exceso debe separarse y se lleva a estabilización para recuperarla también como alimento. Después de la primera fermentación, el mosto se centrifuga y enfría a una temperatura controlada para almacenarlo. Estos enfriamientos son una parte importante de las necesidades de refrigeración de una industria cervecera.

Para su expedición, la cerveza, antes de envasarse, se filtra para clarificarla, se le añaden aditivos y se carbonata con CO₂, recuperado de las fermentaciones. Mucha cerveza se embotella, pero una parte se envía en barril. Para garantizar la estabilidad de la cerveza almacenada, o bien se somete a una filtración estéril, o bien se pasteuriza.

Figura 9.2 Esquema de fabricación de la cerveza

Tabla 9.1 Entradas y salidas típicas para obtener 1 hl de cerveza

		Ineficiente	Eficiente
Entrada	Malta y otros	18	15
	Energía MJ	350	150
	Electricidad kWh	20	8-12
	Agua hl	20	5
Salida	Subproductos
	Grano usado	17	14
	Levadura	3	3
	Aguas residuales
	Volumen hl	18, 5	3,5
	DBO	1,2	0,8

9.6.3 Aplicaciones energéticas

El consumo energético en la fabricación de la cerveza es elevado, pero las tecnologías actuales ofrecen varias posibilidades para mejorar el rendimiento energético. Dentro de una evaluación energética puede considerarse la aplicación de tres técnicas específicas de conservación de la energía, por encima del simple intercambiador de calor.

1. Los sistemas de cogeneración son muy efectivos cuando se necesita una aportación importante de calor y se puede valorizar la energía eléctrica correspondiente al sistema.
2. La bomba de calor tiene muchas posibilidades de aplicación dentro de un cierto rango de temperaturas. Saca calor de una fuente fría (aire o agua a temperatura ambiente) y lo entrega a 55-80ºC utilizando un fluido portador apropiado en un ciclo inverso de Rankine o Carnot.
3. Otra alternativa es la compresión mecánica del vapor de agua cuando este fluido puede recuperarse con su contenido energético.

En todos los casos, la economía del proceso varía en función de los precios relativos del gas o fuel y de la energía eléctrica. En la etapa de producción de la malta, el proceso de secado consume grandes cantidades de energía. Una primera posibilidad es aprovechar los gases calientes de un sistema de cogeneración en el secado. Esta solución encuentra aplicaciones con un período de retorno de 2-3 años [135].

Existen dos alternativas para secar la malta con recuperación de energía. Una de ellas con recuperación simple de calor mediante intercambiador (figura 9.3) donde el calor adicional necesario para completar el secado se obtiene de la caldera auxiliar.

Figura 9.3 Instalación de secado de la malta

La otra posibilidad corresponde al uso de una bomba de calor (figura 9.4) para aumentar la eficiencia térmica. Este dispositivo permite reducir el consumo energético específico del secado de 705 kWh, en una instalación tradicional con caldera de gas, hasta 213 kWh por tonelada de malta [136].

Figura 9.4 Instalación de secado de la malta con bomba de calor

El mismo ciclo de la bomba de calor es el que tiene aplicación en el circuito de refrigeración [137]. En este caso se realiza una extracción de energía a baja temperatura y se libera a temperatura ambiente. La necesidad de frío está alrededor de los 35 MJ por hl de cerveza.

El braseado es otra operación gran consumidora de energía. Hay dos alternativas de recuperación de calor: braseado por intercambio simple con almacenamiento intermedio (figura 9.5) y el uso de un sistema de compresión por eyector (o compresión mecánica) del vapor (figura 9.6) [130], [138]. La solución más convencional de calentamiento requiere un consumo de 737 kWh por tonelada de vapor, mientras que con la compresión mecánica se reduce a 52 kWh [138].

Figura 9.5 Recuperación de calor por precalentamiento

Figura 9.6 Recuperación de calor por compresión mecánica del vapor

La técnica del pinch también se ha aplicado en la industria de la cerveza para integrar todas las cargas de calentamiento y enfriamiento [139].

10.1 Objetivo

Parte de las aplicaciones de la P+L tienen unos resultados inmediatos o se manifiestan a corto plazo. Otras opciones posiblemente podrán aplicarse en el futuro cuando se internalicen los costes ambientales, se apliquen criterios financieros más sensibles al desarrollo sostenible o se mejoren algunas tecnologías. Para estimular nuevas aplicaciones es importante llevar un registro del progreso conseguido con la aplicación de las medidas de P+L. Pero la P+L, además de ser una vía que facilita la entrada de la empresa industrial en el marco ambiental, también la prepara para las opciones innovadoras y la competitividad futura. Llegar a un desarrollo sostenible requerirá una etapa de transición durante la cual se gestionen los cambios necesarios para hacerlo posible. Estos cambios deben ser capaces de originar el desarrollo tecnológico suficiente para conseguir el factor X de eficiencia que se cree necesario en el uso de los recursos.

En el capítulo se explica:

• La medición del progreso en la aplicación de la P+L.
• El papel de la P+L como una forma de innovación.
• Los cambios que son necesarios para conseguir un desarrollo sostenible.
• El factor X por el cual hay que multiplicar la ecoeficiencia .
• La relación entre conocimiento y política tecnológica para orientar la futura investigación innovador.

10.2 Medición del progreso

Pueden hacerse muchas propuestas de medición del progreso ambiental conseguido con la aplicación de la P+L, en forma de índices o de indicadores. Siempre será preferible utilizar una forma cuantitativa. Conviene medir en paralelo, siempre que sea posible, los beneficios económicos reales que ha significado la P+L. El conjunto de mediciones se podrá comparar con las previsiones hechas en las evaluaciones preliminares y juzgar sobre el realismo de las previsiones. Las mediciones del progreso deberían pasar a formar parte de los indicadores de la gestión empresarial integrada [140].

Para expresar los resultados pueden usarse valores absolutos o índices relativos. Como valores absolutos pueden tomarse una serie de valores medidos en base anual y utilizar la comparación entre valores consecutivos en el tiempo para determinar la medición de progreso. Alternativamente, pueden utilizarse índices normalizados que por sí mismos dan la medición del progreso.

El índice de reducción, RI, se calcula según la ecuación:

donde

Gb = cantidad procesada o generada en el año base

Gn = cantidad procesada o generada en el año del que se informa

Pb = producto producido en el año base

Pn = producto producido en el año que se informa

La relación Pn/Pb es a la vez el índice de actividad de la planta de fabricación

Paralelamente, pueden utilizarse otros índices de uso interno específico, como:

• Rendimiento de las materias primas en una transformación:

  Rendimiento% = 100 * Producto/Alimentación

• Eficiencia de recuperación en una unidad de separación:

  Eficiencia = Recuperación/Alimentación

• Índice de residuos:

  Índice de residuos = ∑ Corrientes residuales/∑ Alimentaciones

10.3 La P+L como proceso innovador

La prosperidad de la sociedad industrial durante el siglo XX ha sido, entre otros, el resultado de un intenso proceso de investigación científica y tecnológica, al que ha seguido el proceso innovador. La investigación científica básica (generación de nuevos conocimientos) y aplicada (resolución de problemas técnicos particulares) son la base para construir un cuerpo de conocimiento acumulativo, organizado y sistemático. Este conocimiento abre el camino a nuevos descubrimientos (descubrir lo que ya existía, pero nos era desconocido) e invenciones (inventar lo que no existía). El proceso de innovación tecnológica se alimenta de estos descubrimientos e invenciones y desarrolla actividades que permiten aplicarlos a fines prácticos. Para juzgar la P+L como un precursor de la innovación en la empresa, sólo hace falta señalar que la P+L también "se alimenta de descubrimientos e invenciones y desarrolla actividades que permiten ponerlos en práctica".

La innovación es el complemento necesario para introducir con éxito la novedad tecnológica en la sociedad. Unas innovaciones pueden considerarse simplemente incrementales, mientras que otras son radicales. Las empresas que apuestan por la P+L suelen ser vocacionalmente innovadoras y adoptan la P+L como un elemento empresarial adicional de progreso tecnológico y, a menudo, como un iniciador de la puesta en práctica de esta vocación.

Los países del área mediterránea tienen una capacidad desigual, a corto plazo, de participar en el desarrollo de innovaciones radicales, pero tienen prácticamente la misma competencia para las innovaciones incrementales, especialmente cuando muchas de estas innovaciones incrementales representan la adaptación de tecnologías a las condiciones particulares del país. La P+L contribuye a desarrollar y se enriquece de las experiencias locales que tienen en cuenta los hechos diferenciales: disponibilidad de recursos materiales y mano de obra especializada, condiciones ambientales, etc.

10.4 Transición a un desarrollo sostenible

Cuando se describen, con satisfacción, los avances conseguidos con la P+L, debe relativizarse la situación en el momento presente. El paso de la sociedad actual a una sociedad encuadrada en el desarrollo sostenible requiere unos cambios mucho más significativos que los cambios incrementales que puede proporcionar la P+L y otras herramientas orientadas a producir mejoras a corto plazo. En las siguientes décadas, las mejoras incrementales no serán suficientes para asegurar un crecimiento económico que tiene que ir combinado con mejoras ambientales y sociales.

Los cambios necesarios para conseguir una sociedad sostenible son de una magnitud diferente y deberán llevarse a cabo dentro de un proceso de transición [141], [142], [143]. La posibilidad de optimizar este proceso de transición hacia el desarrollo sostenible depende fuertemente de la disponibilidad de tecnologías apropiadas, pero también de una estrategia innovadora y de unas condiciones que en todos los ámbitos (internacional, local, gubernamental, científico y social) deben dirigirse hacia la sostenibilidad. Las transformaciones necesarias en el campo industrial afectarán a la mayor parte de los sectores (tabla 10.1) [142]. En este sentido, para permanecer dentro de la trayectoria innovadora (figura 10.2) a las empresas les será particularmente útil haber adquirido cierta capacidad de cambio mediante la P+L.

El proceso de transición implica muchos factores y muchos actores. Hacerlo posible implicará crear perspectivas de la transición compartidas entre partes de características diferentes. Por tanto, requiere un sistema de gestión de la transición con visión del futuro y un sistema de comunicación intenso entre las partes. Así, el ejemplo (figura 10.1) sobre un sistema de transición para crear un sistema de suministro energético que no incremente el CO₂ de la atmósfera, necesitará poner en juego varias tecnologías, pero para que sean vistas por los actores productivos como oportunidades comerciales harán falta también acciones institucionales decididas (subsidios, medidas fiscales, reglamentación, etc.) [144].

Figura 10.1 Transición de un suministro de energía fósil a neutra

Figura 10.2 Transición desde el origen de la P+L a la innovación

En los países mediterráneos donde la P+L tiene un papel importante en la innovación incremental, su colaboración con los centros nacionales o universitarios de investigación aplicada, aportando la experiencia conseguida sobre el terreno en el espacio industrial, tendría que ser un componente dinamizador para facilitar que estos centros de investigación incrementaran sus posibilidades de éxito en la participación en la innovación radical.

10.5 Dimensión social del cambio tecnológico

Los primeros esfuerzos para mejorar el medio ambiente se dirigieron a aplicar las tecnologías de limpieza después del proceso (end-of-pipe) en vez de aplicar tecnologías más limpias. Para corregir esta tendencia, en la década de los años setenta apareció un movimiento bajo el concepto de tecnología apropiada, definida como "la tecnología que se ajusta al contexto psicosocial y biofísico que prevalece en una localidad y período particular" [141]. Este movimiento habría fallado en su objetivo porque no tuvo en cuenta la dimensión social del cambio tecnológico, necesaria para influir decisivamente en el rediseño de los sistemas tecnológicos. La resistencia de muchos ingenieros a aplicar tecnologías alternativas de diseño se explica en parte por los paradigmas tecnológicos.

En circunstancias de tecnología normal, el desarrollo o trayectoria tecnológica está determinado por el paradigma existente (figura 10.2). La innovación tecnológica radical a menudo encuentra la oposición de muchas empresas por los cambios sociales que puede requerir (cambios en el trabajo y destreza de los operarios, la forma de organizar la producción, las relaciones con los clientes y proveedores, etc.). Como hay que dirimir en situaciones de conflicto de intereses, la legislación y los instrumentos económicos que se aplican raramente son suficientemente fuertes para provocar el cambio tecnológico en la dimensión requerida para acercarse a la sostenibilidad. Sin embargo, en el concepto mismo de la sostenibilidad se incorpora la necesidad de hacer compatible desarrollo, medio ambiente y respeto social.

Figura 10.2 Trayectoria tecnológica determinada por el paradigma existente [141]

10.6 La gestión de la transición

Es difícil hacer definiciones rígidas del marco dentro del cual hay que progresar hacia la transición, pero algunos países han iniciado un período de observación y de análisis de las tendencias y resultados de acciones enfocadas al desarrollo sostenible [143], [144]. Como consecuencia, pueden transcribirse unos principios de gestión de la transición para orientar el inicio de la marcha hacia una nueva etapa de innovación tecnológica:

• Estrategia a largo plazo en el establecimiento de objetivos

  Los estímulos de innovación ambiental están actualmente dirigidos a hacer óptimos los sistemas existentes, a menudo como resultado de aproximaciones a corto y medio plazo. Algunos de los problemas ambientales persistentes (cambio climático, disminución de recursos no renovables) son casi imposibles de solucionar con las políticas actuales. Estos problemas necesitan un enfoque nuevo para cumplir los requisitos. En términos más generales, hace falta identificar y resolver los conflictos entre las actividades presentes y los objetivos futuros de la sociedad.

• Estrategias integradas de los aspectos económico, social y ecológico

  Una vez restaurada la calidad ambiental en un nivel suficiente no estaría lo bastante justificada una política ambiental ilimitada, que no estuviera equilibrada con los aspectos económico y social. La estrategia tendría que optimizar el sistema integrado, pero sin renunciar a una intensificación de las mejoras ambientales en estado de equilibrio con los otros aspectos estratégicos.

  
• Composición de la transición por proyección y retroacción

  Uno de los retos principales es ligar las tendencias actuales a los cambios de tendencia que puedan inducirse a corto plazo después de haber definido una situación deseada a largo plazo, la cual haría que se reorientara el camino de transición. Para conseguir el objetivo de una transición en continuidad es recomendable señalar tantos caminos viables como sea posible en las dos direcciones (figura 10.4) y construir escenarios de situaciones intermedias en las que coincidan las metas de las dos vías.

  Figura 10.4 Esquema de las dos vías de definición de los estados futuros

  
• Apoyo institucional de la fase inicial

  La transición requerirá cambios en las empresas. La mayoría de las empresas se sienten mejor actuando como siempre lo han hecho y es difícil que tomen iniciativas de cambio si no están convencidas de que los competidores también harán el cambio. Habrá que inducir a las industrias a invertir en tecnologías sostenibles poniendo de manifiesto los cambios en los valores de la sociedad y la concienciación de los consumidores. Aunque siempre hay un pequeño porcentaje de empresas que pueden ver anticipadamente ventajas en ser los primeros en cambiar, la velocidad de transición viene marcada por el conjunto del sector involucrado. Es positivo que los gobiernos apoyen los movimientos pioneros. Los esquemas de subvención están justificados y legitimados por el argumento de que los costes de I+D los pagan unos pocos actores, mientras que los beneficios los terminan recibiendo muchos actores y, eventualmente, toda la sociedad.

• Cultura de consultación y cooperación

  Este proceso de transición pasa por otro enfoque de la producción de nuevas tecnologías. En el nuevo enfoque se estimula a las empresas, mediante todos los instrumentos disponibles, a pasar a desarrollar las tecnologías con un nuevo enfoque de la competitividad basado en los requisitos y la funcionalidad que pueden pedirse en el futuro. El cambio puede acelerarse si hay intervención de las industrias en el establecimiento de prioridades. Además de la participación en la definición del futuro, el cambio cultural también debería incluir la cooperación, facilitada por la constitución de redes basadas en compartir conocimientos y acciones de interés común.

• Reingeniería del sistema institucional

  La transición pasa por una reingeniería de los sistemas institucionales y sociales que favorezca el desarrollo de nuevas tecnologías dirigidas al desarrollo sostenible y la aplicación de una buena combinación de todos los instrumentos institucionales.

10.7 El factor X de cambio

Un cambio de la magnitud planteada en este capítulo puede venir medido por un factor X (4, 10 u otro) [145]. El factor X es el multiplicador de la ecoeficiencia de los procesos. En el plazo más inmediato, la P+L se asocia con mejoras incrementales a los procesos existentes. En una segunda etapa de progreso, se implantan nuevas tecnologías que multiplican por 4 la eficiencia de los procesos actuales. Finalmente, las tecnologías sostenibles se obtendrían por retroacción, determinando, en primer lugar, hasta dónde debe llegarse y luego qué hay que hacer para llegar (figura 10.5).

Figura 10.5 Marco temporal de tecnologías sostenibles

En un marco de progreso como el representado en el figura 10.6, corresponde a los científicos identificar signos y evidencias de insostenibilidad física y ambiental a partir de la observación del estado del mundo (a través de mediciones, indicadores...) tanto a escala global como local. Las tendencias observadas están influidas por los complejos ciclos biológicos, geológicos, físicos y químicos del entorno. La dinámica ambiental necesita establecer para cada evidencia (cambio climático, por ejemplo) un inventario de relaciones causa-efecto y una valoración de la medida en que contribuyen las diferentes causas sobre el efecto estudiado. Esta información (indicadores de estado, tendencias y causas) debe ser compartida con los agentes sociales.

Figura 10.6 Evolución a nuevas tecnologías sostenibles

Para conseguir el factor X de cambio, la gama de herramientas y metodologías de gestión actuales [146], [147], [148], [149], [150], [151], [152] deberá evolucionar para ajustarse a los requisitos futuros; debemos ser capaces de salvar nuevas barreras e introducir en el sistema productivo los cambios tecnológicos apropiados. En el futuro, las propuestas de nuevas tecnologías deberían someterse finalmente a una evaluación tecnológica que verifique las condiciones de sostenibilidad.

10.8 Caso de estudio: Instrumentos de política tecnológica

Diferentes percepciones del desarrollo sostenible pueden conducir a diferentes tipos de intervención de los gobiernos en la gestión del proceso de transición. Una revisión de los diferentes instrumentos aplicados por los países europeos ha permitido hacer una selección de las principales líneas potenciales de actuación [146] para desarrollar una política tecnológica basada en el conocimiento. Corresponde a los gobiernos hacer la composición más apropiada a las circunstancias del país entre las categorías que se describen a continuación.

11.1 Objetivos

La educación ambiental ha recibido un gran impulso en los últimos años con la creación de nuevas titulaciones en ciencias e ingeniería ambiental y la introducción de cursos de base ambiental en otras carreras profesionales (lo que se conoce como la ambientalización curricular). Muchas de las asignaturas van dirigidas a resolver los problemas ambientales a partir de tratamientos después de proceso y en general hay poco contenido de P+L en estas disciplinas [153], [154]. Sin embargo, la universidad es el lugar donde tiene que sembrarse el concepto y la práctica de la prevención en origen para que sea adoptada espontáneamente en el futuro como un valor empresarial. El objetivo de este capítulo es acercar al estudiante, lo máximo posible, a la experiencia real dentro de las industrias, y con esta intención:

• Se explica el ejercicio de La Fábrica de Ingenio, utilizada internacionalmente como ejercicio de introducción de la minimización y de la P+L, adaptable a todas las edades.
• Se explica el ejercicio de La Fábrica de Ingenio, cuando se tiene la dificultad para acceder a fábricas donde practicar la P+L, una alternativa al alcance de todos es la cocina de la vivienda propia (que puede identificarse con una fábrica de alimentos cocinados) y realizar la correspondiente evaluación de P+L.
• Se explica el ejercicio de La Fábrica de Ingenio, se propone realizar el diagnóstico de un laboratorio experimental (como puede ser el de química), presente en todas las universidades científicas y hacer propuestas de medidas de P+L.
• Se explica el ejercicio de La Fábrica de Ingenio, se da el ejemplo del diagnóstico ambiental de una escuela o facultad, asimilable a una actividad de servicios.

11.2 La Fábrica de Ingenio

11.2.1 Introducción

Este ejercicio fue desarrollado por el Minnesota Technical Assistance Program y el Waste Reduction Institute for Training and Application Research en Estados Unidos y, desde entonces, ha formado parte de programas de formación en P+L en todo el mundo, dirigidos a audiencias muy diversas: industriales, legisladores y administraciones y, en general, a todos los que estén interesados en los conceptos de la P+L.

Los principios de la minimización se ilustran mediante un proceso industrial simulado. El objetivo es iniciar a los participantes en la identificación de oportunidades que llevan a la reducción en origen, tanto de la generación de residuos, como del consumo de recursos. Las dificultades para identificar y aplicar medidas de minimización a menudo surgen de circunstancias tan diversas como la resistencia al cambio que se encuentra en el personal de la empresa, la presión a la que está sometida la dirección o la dificultad en la selección y justificación de los cambios en los procesos de fabricación sin una información y comunicación suficiente.

Una buena comunicación puede ser tan imprescindible como la capacidad técnica para llegar a identificar e implantar medidas que conducen a la minimización de residuos. El objetivo es que los participantes, una vez finalizado el ejercicio, reconozcan la capacidad que todo el mundo tiene, incluso en situaciones que no le son familiares, de aplicar los principios de la P+L e identificar oportunidades de mejora y los beneficios de formular las preguntas correctas y escuchar a la gente adecuada.

11.2.2 Material necesario

Se organizan grupos de 6-7 personas. Para cada grupo será necesario el siguiente material:

• Mesa de trabajo
• Hoja de papel para situar la nave de producción (aproximadamente de 1 m²)
• Rotuladores y etiquetes adhesivas
• Máquinas de extrusión de plastilina (como, por ejemplo, Play-Doh, Fábrica Loca, que lleva los accesorios necesarios: cuchillo, etc.)
• 2 botes de plastilina de color amarillo
• 2 botes de plastilina de color azul
• 2 botes de plastilina de cualquier otro color

También será necesario disponer de una balanza, que será de uso común para todos los grupos.

11.3 La Fábrica de Cocinar

11.4 P+L en los laboratorios universitarios

11.5 Caso de estudio: El diagnóstico de la facultad