DISEÑO PARA EL MEDIO AMBIENTE: HACIA UNA INTEGRACION ENTRE INNOVACION Y MEDIO AMBIENTE. Arroyo Mena, Alicia; Chamorro Nlera, Antonio; Miranda González, Francisco Javier Universidad De Extremadura (Esparia) RESUMEN En el presente trabajo se analiza la importancia del concepto de ecosistema industrial dentro de la gestión medioambiental en la empresa. Dentro de las herramientas propuestas para minimizar los impactos ambientales de la actividad empresarial se analiza la importancia del Diseño para el Medio Ambiente que pretende que el diseño de los nuevos productos re ŭna desde sus primeras etapas las caracteristicas necesarias pard minimizar los posteriores impactos ambientales durante las etapas de producción y consumo de esos productos. La aplicación de esta herramienta ha permitido a muchas empresas lograr importantes reducciones en sus costes y a la vez incrementar su cuota de mercado al mejorar su irnagen social y ser identificadas como empresas respetuosas con el medio ambiente. 1.- INTRODUCCIÓN. Históricamente se han considerado como problemas ambientales: la contaminación de las grandes urbes, la contaminación de determinados ríos, la deforestación de las selvas tropicales, el peligro de extinción de detenninadas especies de animales y plantas, etc. Sin embargo, hoy tras años de experiencia comenzamos a darnos cuenta de que lo que considerábamos como problemas ambientales son tan sólo los sintomas y no la verdadera enfemiedad. El verdadero problema, origen de esos sintomas, radica en la relación conflictiva entre la actividad económica del hombre y el medio ambiente. Los impactos ambientales están en función del modo en que se prestan los servicios y se producen y consumen los bienes. El funcionamiento global del sistema de producción y consumo determina la calidad ambiental. Por tanto, si queremos evitar la aparición de bnpactos ambientales negativos provocados por la actividad económica de la sociedad actual, será necesario emplear un enfoque sistémico. No basta con moditicar alguno de los elementos de la actividad económica para reducir el impacto ambiental, sino que se hace necesario comprender el funcionamiento y relaciones complejas entre el sistema económico y el medio ambiente, como ŭnica vía para lograr un incremento sostenible de la calidad ambiental. Así, el modelo tradicional de actividad industrial, en el cual cada proceso productivo transforma las materias primas en productos acabados y en un cierto volumen de residuos, debe transformarse en un modelo integrado, en un verdadero ecosistema industrial. En dicho ecosistema el consumo de energía y materiales está optimizado, se minimiza la generación de residuos y los residuos de un proceso sirven de materias primas secundarias para otros procesos dentro del mismo ecosistema (Frosch y Gallopoulos, 1989). Surge el concepto de Ecología Industrial, que sugiere a la naturaleza como modelo para la industria. Tomando como modelo la cadena alimentaria observamos cómo en los ecosistemas naturales los organismos vivos act ŭan minimizando los residuos. Los residuos generados por organismos individuales son utilizados como alimento por otros organismos, cuyos residuos pueden ser, a su vez, alimento para otros y así sucesivamente hasta completar la cadena alimentaria. De forma análoga se deben comportar los ecosistemas industriales, tratando de que los residuos de un determinado proceso sean inputs de otro proceso productivo del ecosistema. Esta analogía entre ecosistemas biológicos e industriales se aprecia claramente en lafigura I. Existen diversas definiciones de este concepto de ecología industrial, entre las cuales podemos destacar las siguientes: - "Una nueva aproximación al diserio industrial de productos y procesos y a la implantación de estrategias de fabricación sostenibles" (Jelinski et al., 1992). FIGURA I.- COMPARACION DE LOS CICLOS EN UN ECOSISTEMA BIOLOGICO Y EN UN ECOSISTEMA INDUSTRIAL. ECOSISTEMA BIOLOGICO ECOSISTEMA INDUSTRIAL Materia inorgánica Extracción Med io ambiente Roca, sedmennanas. hierro. sultann.. caffionmos. firjaws... Residues Materias pronas nwir § rZ G5str,buckPr 4Ic productos fisairs 411- Elloproductos Productos finales Carbán gin humus). detnto, CH,. RotabricacZn. reutdrzac,6, Capital productivo • maqumans - Estructuras - Torgra - In‘entarios Fuenze.- Ayres, R. U. f1994/ en Allemby y Rirhards: 7he Greening of Indisstrial Ecosysterns". - "La totalidad de modelos de relación entre las diferentes acti; idades industriales, sus productos y el entorno" (Patel, 1992). 299 - "Estudio de los flujos de materia y energía en las actividades industriales, de los efectos de esos tlujos sobre el medio ambiente y de las influencias de factores económicos, políticos, reglamentarios y sociales sobre el flujo, utilización y transformación de recursos" (White, 1994). Todas las definiciones antes mencionadas comparten un elemento com ŭn: la integración de consideraciones ambientales en el proceso de toma de decisiones, con el objeto de reducir los impactos ambientales de las actividades de producción y consumo. Bajo el prisma de la ecología industrial, las tecnologías de tratamiento de los contaminantes al final del proceso de producción (principio de "limpieza al final de la tubería") pueden evitar la aplicación de sanciones administrativas y legales pero en absoluto son medidas ambientalmente eficientes, pues lo ŭnico que consiguen es trasladar el problema en tiempo y lugar. El problema medioambiental debe contemplarse en toda su amplitud. Minimizar el daño no es suficiente, debe actuarse sobre la causa, en el origen, ello supone que el "diseño verde" del producto y del proceso sean un paso necesario. 2.- EL CICLO DE VIDA M Ŭ LTIPLE DE LOS PRODUCTOS. El concepto de "ecosistema industrial" implica que el producto debe ser utilizado a lo largo de diferentes ciclos de vida, de modo que. una vez concluida la vida ŭtil del producto, sus partes o componentes entran a formar parte de nuevos productos, comenzando un nuevo ciclo de vida. FIGURA 2 - DISEÑO DEL CICLO DE VIDA DEL PRODUCTO. Gestión de la cadena de DiseRo para la reutilización, refabricaciOn, separabilidad, desensamblaje. reciclabilidad,... surninistradores ETAPAS DEL CICLO DE VIDA Adquisición de materias primas y componentes Reciclado y reutilización DISEÑO Y DESARROLLO DEL PRODUCTO Utilización del producto Envasado y distribución - Minimizar los resicluos de mantenimiento y servicio. - Optimizar el ueo energético. - Ampliar el ciclo de vida. - Diseo modular. - Garantizar la seguridad. - Reducción de los env asee - Gesti6n de iOS riesgos de transporte. - Mejora de la logística. Fabricación - Minimizar emisiones. - Minimizar resicluos. - Conservar agua y energía. - Reducir la toxicidad. - Utilizar materiales - 13uscar nuevos usos a los materiales. - Garantizar la salud y seguridad de los trabajaclores y de la comunidad Fuente: Richard y Frosch, 1994. Por ello, a la hora de diseñar un nuevo producto habrá que tener en cuenta los m ŭltiples ciclos de vida del producto, tratando de minimizar los impactos ambientales que el producto pueda generar a lo largo de esos ciclos y tratando de maximizar la duración de ese ciclo de vida m ŭ ltiple. La introducción de estas consideraciones ambientales en el proceso de diseño no debe provocar incrementos en el tiempo de desarrollo del nuevo producto. Para ello, la estrategia de diseño verde o ecológico debe tratar de gestionar ese ciclo de vida m ŭltiple a lo largo de las diferentes actividades empresariales, tal y como muestra la figura 2. La figura nos indica cómo esta estrategia de diseño afectará a una serie de actividades intemas de la empresa, entre las que cabe destacar: - Diseño del producto. - Diseño del proceso productivo. - Gestión del flujo de materiales. - Gestión de la cadena de suministradores. - Gestión de ventas. - Servicio, mantenimiento y recuperación de materiales. A.- Diseño del producto.- La consideración del medio ambiente, desde las primeras fases del proceso de diseño, facilita la gestión ambiental del ciclo de vida del producto resultante. De hecho es poco probable que se consiga un producto respetuoso con el medio ambiente si no comenzamos por un diseño verde. Las decisiones adoptadas en la etapa de diseño determinan una gran parte del impacto ambiental en que se incurrirá en las fases posteriores de producción, comercialización y consumo. A la hora de diseñar el producto se deberán tener en cuenta los siguientes factores ambientales: - Uso de materiales.- Se debe tratar de utilizar la menor cantidad de material posible, la mayor cantidad posible de materiales renovables, así como tratar de reducir al máximo el n ŭmero de componentes del producto. - Consumo de energía.- En este campo se debe tender a una reducción en el consumo de energía necesaria para la fabricación del producto y para su posterior utilización, así como a una utilización de fuentes de energía renovables y limpias (energía solar, eólica, hidroeléctrica, etc). - Prevención de la contaminación.- En el diseño del producto se deben evitar o, al menos, reducir al máximo las posibles emisiones tóxicas durante el proceso de producción, así como durante la utilización del producto. 300 - Residuos sóIldos.- Se debe tratar de reducir al máximo el volumen de residuos sólidos generados al terminar la vida ŭtil del producto, así como durante su proceso de fabricación. Para ello, el equipo de diseño debe procurar que la mayor parte de los componentes del producto resultante sean reutilizables o, al menos, reciclables, bien sea física o energéticamente. Para favorecer dichas actividades es aconsejable diseñar el producto de forma que se minimice el tiempo y el coste necesario para el desensamblado de sus componentes. Esto es lo que se conoce, en la literatura especializada, como Diseño para el Desensamblado (DFD) o Diseño para la Refabricación (DFR). El concepto de Diseño para el Desensamblado va intimamente ligado al concepto de Diseño para el Servicio (DFS) puesto que dicho diseño permite proporcionar un mejor servicio al cliente, en lo que se refiere a reparaciones, sustituciones de piezas, etc. La consideración conjunta de estos factores ha provocado la aparición de un nuevo sistema de diseño que es conocido como Diseño para el Medio Ambiente o Design for Environment (DFE). B.- Diseño del proceso productivo.- En la mayor parte de las ocasiones la estrategia más efectiva para mejorar la calidad ambiental es utilizar los ŭ ltimos avances tecnológicos en los procesos productivos, que tienden a ser más eficientes y menos contaminantes. Por ello. a la hora de elegir la tecnología productiva a emplear en el proceso de fabricación de un nuevo producto, es necesario Ilevar a cabo un análisis comparativo teniendo en cuenta el coste, la efectividad y los previsibles impactos ambientales de las diferentes opciones tecnológicas existentes'. C.- Gestión del flujo de materiales.- La gestión de los materiales es una de las actividades cruciales a la hora de conseguir el objetivo de mejorar la calidad ambiental. En el proceso de selección de materiales cada vez priman más los aspectos de reutilización o reciclabilidad de los mismos, seleccionándose aquellos materiales que facilitan la ampliación del ciclo de vida m ŭltiple del producto y sus diferentes componentes. D.- Gestión de la cadena de suministradores.- Los procesos de fabricación actuales dependen en gran medida de la competitividad de la cadena de suministradores previa. Así, las empresas que utilizan la filosofía Justo a Tiempo (JIT) Ilegan a acuerdos a largo plazo con los proveedores, estableciéndose las denominadas asociaciones fabricante-proveedor o Comakership. Dentro de estas asociaciones el fabricante debe considerar también los aspectos medioambientales, estableciendo relaciones de reutilización y reciclado con sus proveedores e imponiendo controles de evaluación ambiental a los mismos. La calidad ambiental del producto de la empresa comienza por la calidad ambiental del producto del suministrador por lo que el fabricante debe imponer el cumplimiento de sus requisitos ecológicos en el producto suministrado. Un acuerdo de comakership permitirá establecer unas relaciones de reutilización y reciclaje con los proveedores mediante la implantación de un sistema de retrodistribución tanto de los envases y embalajes como para el resto de componentes susceptibles de ser reincorporados a la actividad del proveedor previo proceso de desensamblaje. E.- Gestión de ventas.- El procedimiento seguido en la gestión de las ventas tiene importantes implicaciones ambientales, especialmente en lo referido a envasado, gestión de stocks y gestión logística. La estrategia a emplear respecto al envasado es similar a la seguida con el producto: Dar preferencia a envases monomateriales o, en su defecto, a una mezcla fácilmente separable con la tecnología actualmente disponible, de forma rentable. Seleccionar aquel tipo de material en cuyo proceso de extracción y/o fabricación se provoque el menor impacto ambiental. Minimizar el material empleado (tanto en peso como en volumen)2. Evitar el sobreenvasado. Utilizar material biodegradable. Utilizar la mayor proporción posible de material reciclado. Reducir la presencia de sustancia nocivas no sólo en el envase sino también en las tintas del etiquetado. Por su parte, la utilización de sistemas de fabricación JIT permitirá minimizar el volumen de inventarios con la consiguiente reducción de los materiales inservibles o desechados. Por ŭltimo, las características del proceso de distribución empleado también serán un importante determinante de la calidad ambiental, especialmente en lo referente a la energía necesaria para el transporte de las ventas. Por ello, adquiere especial relevancia la técnica conocida como Diseño para la Logística o Design for Logistics (DFL), que trata de que se diseñe un producto que minimice los costes de distribución a él asociados, obteniéndose de este modo un diseño que facilita la gestión logística del nuevo producto. F.- Servicio, mantenimiento y recuperación de materiales.- A menudo estos costes ambientales no son tenidos en cuenta, sin embargo la empresa debe tener presente que dichos costes aparecen al tener que diseñar sistemas de recogida de productos usados y realizar campañas de concienciación del consumidor para obtener su colaboración en dicho proceso. 3.- DISEÑO PARA EL MEDIO AMBIENTE (DFE). Para conseguir la integración de factores ambientales, desde las primeras etapas del proceso de diseño, surge una técnica denominada Diseño para el Medio Ambiente (Design for Environment o Design for Green). El objetivo de esta técnica es diseñar productos y procesos eficientes desde un punto de vista medio ambiental, a la vez que mantienen una relación calidad/precio adecuada (Allemby, 1991). El Diseño para el Medio Ambiente se integra dentro de una metodología o sistema de diseño más amplio, que recibe el nombre de Diseño para la Excelencia o Diseño para X, cuyo objetivo es que se consideren en el proceso de diseño los intereses de los diferentes sujetos que van a interaccionar con el producto a lo largo de su ciclo de vida'. Así, el Diseño para la Excelencia incluye técnicas como el Diseño para el Ensamblaje (DFA), Diseño para la Fabricación (DFM), Diseño para las Pruebas (DFT), Diseño para la Internacionalización (DFI), Diserio para el Servicio (DFS), Diseño para la Logística (DFL), etc. La integación del Diseño para el Medio Ambiente dentro de un sistema de diseño existente facilita la inclusión de los factores ambientales en el proceso de diseño, imponiendo un procedimiento ya establecido y aceptado. La aplicación de esta técnica implicará la realización de una serie de actividades diversas entre las que se incluyen: - La revisión de las especificaciones internas, tratando de localizar procesos contarninantes innecesarios. - Identificar actividades o etapas del proceso productivo innecesarias. - Sustituir actividades con fuerte impacto por otras más respetuosas del medio. A la hora de aplicar el Diseño para el Medio Ambiente a un proyecto de diseño específico se deben llevar a cabo las siguientes etapas: del Análisis Mulŭcriterio. en concreto, la I Una de las posibles formas de incorporar el factor ambiental en el proceso de decisión empresarial es mediMite la metodología del Proceso de Jerarquías Analiticas (AHP: Analyŭcal Hierarchy Process). 2 Siempre dentro de los límites que establecen los requisitos de higiene y salud a cumplir y sin perjuicio de las funciones fisicas que desempellan los envases. 3 De Anctrade (1991) afirma que adernás de los clientes y la empresa existen otra serie de personas u organizaciones que se ven afecmclas por el nuevo producto y por las actividades de su ciclo de vida. Por ello, el obje ŭvo del proceso de diseño debiera ser que el producto resultante satisfaga el conjunto de necesidades de todas las personas u organizaciones afectada de la forma más eficiente. 301 1.- Establecimiento de objetivos.- Se fijan los objetivos a alcanzar con el nuevo producto o proceso y se seleccionan los inputs necesarios, identificándose las diferentes opciones existentes. También se determina en esta primera fase la profundidad de análisis requerida en el proceso. Las posibles opciones se reducirán en el caso de productos mejorados o innovaciones incrementales, quedando en este caso limitadas las posibilidades del Diseño para el Medio Ambiente. 2.- Recogida y análisis de los datos.- El siguiente paso es obtener y evaluar todos los datos relevantes para el proyecto. Esto se puede realizar empleando metodologías del tipo ACV (Análisis del Ciclo de Vida) o bien recogiendo la información necesaria de forma directa. La información relevante debe provenir, al menos, de las siguientes cuatro áreas: • Factores ambientales. • Proceso de fabricación. • Factores socio-políticos. • Factores de toxicidad. El análisis de los datos obtenidos se realiza por medio de alg ŭn software específico°, que partiendo de la secuencia de desensamblaje del producto efectŭa dos tipos de evaluaciones: 1.- Evaluación financiera.- En la que se analizan los diferentes costes asociados a las diferentes opciones de diseño existentes, teniendo en cuenta los costes asociados al proceso de desensamblado y reciclado de cada uno de los componentes del producto. 2.- Evaluación ambiental.- En esta evaluación se utiliza un sistema derivado de la metodología A.C.V., denominado M.ET. (materialesenergía-toxicidad), en el que se realizan tres evaluaciones simultáneas: - Evaluación de materiales: Se analiza el impacto del producto o componente sobre el agotamiento de los recursos naturales. - Evaluación energética: Se analizan aspectos tales como el efecto invemadero, la acidificación, eutrofización y la contaminación. - Evaluación tóxica: Se miden los efectos tóxicos del producto o proceso productivo sobre el hombre y el medio. De esta forma cada posible componente del producto obtiene una puntuación global, permitiendo al equipo de diseño decidir qué componentes emplear, teniendo en cuenta tanto el coste de los mismos como su previsible impacto ambiental. 3.- Traducción de datos.- Una vez concluido el análisis de los datos, se debe transformar la inforrnación contenida en los mismos en medidas de actuación concretas, que puedan contribuir a alcanzar los objetivos previamente establecidos. Para ello se utilizan diversas aplicaciones inforrnáticas, que facilitan la toma de decisiones, proponiendo opciones de diseño adecuadas en función de la información obtenida y de los objetivos marcados inicialmente. La implantación del Diserio para el Medio Ambiente en la empresa permite obtener importantes beneficios, entre los que cabe destacar: Proporciona un mecanismo para la gestión de los factores ambientales, que permiten reducir los costes asociados a las multas e impuestos determinados por la legislación medio ambiental existente. Permite a la empresa aprovecharse de la creciente concienciación ambiental de los consumidores, que cada vez se muestran más inclinados a la adquisición de productos caracterizados como verdes o ecológicos. Permite hacer frente a las demandas de las Administraciones P ŭblicas, que comienzan a exigir a sus suministradores importantes reducciones en el grado de contaminación asociado a sus procesos productivos y a la utilización de sus productos. 4.- CONCLUSIONES. La creciente preocupación por el medio ambiente ha incrementado la necesidad de transformar los sistemas de producción y consumo, de forma que se asemejen a los ecosistemas biológicos, es decir, de manera que se optimizan los recursos existentes, reduciendo el volumen de residuos y la contaminación asociada al proceso de producción. Surgen así los conceptos de ecosistema industrial y de ecología industrial. El ecosistema industrial funciona optimizando los recursos existentes, de forma que los residuos de un proceso son utilizados como inputs por otros procesos del ecosistema. De este modo, un determinado producto y sus componentes posee un ciclo de vida m ŭltiple, dado que al finalizar la vida ŭ til de un producto, sus componentes son utilizados como inputs en otro proceso, integrándose en un nuevo producto que comienza un nuevo ciclo de vida. A la hora de gestionar estos ciclos de vida m ŭ ltiple, se hace necesario que en el proceso de diseño de los nuevos productos se consideren estos factores ambientales. El Diseño para el Medio Ambiente surge como una técnica de diseño que, a través de un proceso sistemático, considera esos factores de calidad ambiental desde las primeras etapas del proceso de diseño, permitiendo que el producto o proceso resultante re ŭna los requisitos necesarios para contribuir al correcto funcionamiento del ecosistema industrial del que forma parte. La aplicación de esta técnica facilita la obtención de importantes beneficios para la empresa, los cuales irán en aumento en los próximos años, a medida que se vaya incrementando la preocupación del consumidor por los problemas del medio ambiente y vaya incrementándose la demanda de productos verdes o ecológicos. BIBLIOGItAFíA. - ANDRADE, R. S. DE.: PRELIMINARY EVALUATION OF THE NEEDS 1N THE DESIGN PROCESS". INTERNATINAL CONFERENCE ON ENGINEERING DESIGN, ICED91, ZURICH, 1991. - ALLEMBY, B. R. (1991): "DESIGN FOR ENV1RONMENT: A TOOL WHOSE TIME HAS COME". SSA JOURNAL, SEPTEMBER. - ALLEMBY, B. R. Y RICHARDS, D. J. (1994): "THE GREENING OF INDUSTRIAL ECOSYSTEMS". ED. NATIONAL ACADEMY PRESS. - BOOTHROYD DEWHURST, INc.: "DESIGN FOR ENV1RONMENT: SOFTWARE". - CODDINGTON, W. (1993): "ENVIRONMENTAL MARKETING". ED. MC GRAW-HILL. - DOWIE, T. (1994): "GREEN DESIGN". WORLD CLASS DESIGN TO MANUFACTURE. VOL 1, N Q 4. - FROSCH, R. A. Y GALLOPOULOS, N. E (1989).: "STRATEGIES FOR MANUFACTURING". 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