DESIGN FOR THE ENVIRONMENT DISEÑO SUSTENTABLE DISEÑO …allman.rhon.itam.mx/~sromero/PDD/Diseno_Ambiental.pdf · Energy South America LDPE B HDPE B PP B Aluminium foil B Remaining

Diseño y Desarrollo de Productos: Design for the Environment Dr. Sergio Romero

DESIGN FOR THE ENVIRONMENTDISEÑO SUSTENTABLE

DISEÑO VERDE

Dr. Omar Romero Hernández


1. ¿Qué es el diseño verde?

Crear un producto que sea respetuoso con el medioambiente, que satisfaga las necesidades de los usuarios y que se pueda producir de forma eficiente.

El diseño verde implica reducir el consumo de materiales, energía y emisiones. El diseño verde implica la evaluación de toda la cadena de suministro (Análisis del Ciclo de Vida) que contemple desde la extracción de materia prima y otros recursos para los procesos de manufactura, el uso del producto, su reutilización, reciclado y su disposición final como del residuo.


The design for environment structure

Design for Environment

Design for Sustainability Design for Health and Safety

Design Environmental Protection

Design for ResourceConservation

• Toxics

• Pollution

•HazardousWastes

• Natural Hazards

• Transportation

•Occupational

•Product

Design for RiskReduction

Design forAccidentPrevention

• Habitat

• Species

• Climate

• Air

• Water

• Energy

• Soil

• Forest

• Material

• Water


Factores y áreas de oportunidad.

Menor consumo de materiales:

Reducción del peso de los materiales utilizados.Evitar diseños gruesos.Hacer diseños inteligentes.Hacer diseños de tal manera que sean

ensamblados a locación.



Materiales con un menor impacto ambiental.

Evitar materiales tóxicos, metales pesados.Evitar materiales con influencia en la capa de ozono.Evitar uso de hidrocarburosPromover el uso de materiales renovablesUtilizar materiales con un bajo contenido de energía.Promover el uso de materiales reciclados en partes no visuales.



• Menor consumo de energía.

Nuevos productos que ahorran energía para poder funcionar. Disminución de costos financieros.Disminución en la utilización de energía,

sobretodo en lugares en donde es escasa o limitada.



• Mayor facilidad para re-uso.

Diseño para poder desensamblar.Cambiar partes débiles con facilidad.Identificar partes diferentes con marcas distintivas (colores).



• Reducción de desperdicios.Evitar los modelos lineales tradicionales de la

producción industrial, según los cuales los residuos son inevitables.En un ecosistema natural no existen los desperdicios.

Implementar cadenas que permitan que los productos utilizados, los residuos y los desechos de las industrias pertenezcan a un sistema multidimensional de reciclado y aprovechamiento posterior.


Herramientas de Análisis.

• Análisis de Ciclo de Vida (LCA, Life Cycle Assessment).

Desarrollo de una nueva estrategia de negocio con productos ambientales Diseño o mejora de un producto o proceso Definición de un criterio de eco-etiquetado (eco-labelling). Comunicación sobre los aspectos ambientales del producto. Rediseño de un servicioReducción de desperdicios en el proceso.Evitar la generación de contaminantes desde su fuente.


Eco-etiquetadoDefiniciones

There are many different voluntary (and mandatory) environmental performance labels and declarations. The International Organization for Standardization (ISO) has identified three broad types of voluntary labels, with ecolabelling fitting under the Type I designation.

Voluntary Environmental Performance Labelling -- ISO Definitions:

Type I -- a voluntary, multiple-criteria based, third party program that awards alicense that authorizes the use of environmental labels on productsindicating overall environmental preferability of a product within aparticular product category based on life cycle considerationsType II -- informative environmental self-declaration claimsType III -- voluntary programs that provide quantified environmental data of aproduct, under pre-set categories of parameters set by a qualified thirdparty and based on life cycle assessment, and verified by that or anotherqualified third party.



2. Eco-etiquetadoNormas

ISO 14020 - Principios generales (1998)

ISO 14021 - Etiquetado ambiental Tipo IIAuto-declaraciones ambientales (1999)

Normas ISO Serie 14020: Normas ISO Serie 14020:

Etiquetas y declaraciones ambientales Etiquetas y declaraciones ambientales

ISO 14025 - Declaraciones ambientales Tipo IIIPrincipios guía y procedimientos (Iniciada en Marzo 2003)

ISO 14024 - Etiquetado ambiental Tipo IPrincipios y procedimientos (1999)


2. Eco-etiquetadoLos nueve principios de las Normas ISO 14020

1. Ser exactas, verificables, pertinentes y no engañosas.

2. Basarse en métodos científicos, que produzcan resultados exactos yreproducibles.

3. No crear obstáculos innecesarios al comercio internacional.

4. Proveer información sobre el método y todo criterio usado, cuando searequerida.

5. Tomar en consideración todos los aspectos

pertinentes del ciclo de vida del producto.

Los 9 principios de la ISO 14020 9 principios de la ISO 14020

Las etiquetas y declaraciones ambientales deben:


Eco-etiquetadoLos nueve principios de las Normas ISO 14020

6. No impedir las innovaciones que mantienen o mejoran el desempeño ambiental.

7. Limitar los requisitos adminisrativos o pedidos de información a los necesarios para establecer la conformidad con los criterios y las normas aplicables.

8. Incluir en el proceso de desarrollo una consulta abierta y participativa,para lograr consenso .

9. Poner a disposición de los compradores la información sobre los aspectos ambientales de los productos/servicios .


Eco-etiquetado

Ejemplo 1: heladera

Etapa de “uso”: consumo de energía por año.

Etapa de “manufactura”: libre de CFC.

Etapa de “disposición”: porcentaje de

componentes reciclables.


DISEÑO POR EL AMBIENTE

Analyzing 1 p life cycle 'Ciclo de vida Ventilador'; Method: CML 2 baseline 2000 / World, 1990 / characterization

%

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Total

Energy South America LDPE B HDPE B PP B Aluminium foil B Remaining processes

95,5

2,11 1,28 0,489 0,32 0,289

Ejemplo 2: Ventilador


Eco-etiquetadoEnvironmental Labels from around the world


Eco-etiquetadoReciclado

Uno de los símbolos más usados en los EE UU para indicar si un material es reciclable o reciclado se muestra en la sig. figura:


Eco-etiquetadoReciclado del plástico

Aunque las tres flechas orientadas alrededor de un círculo, representan que el producto es reciclable, solamente dos plásticos se reciclan hasta un grado considerable: el polyetilen tereftalato (PET o PETE) y el polietileno de alta densidad (HDPE).


Análisis de ciclo de vida¿Qué es LCA?

“Life Cycle Assessment” es un procedimiento completo para hacer estudios sobre el ciclo de vida de un producto desde la materia prima hasta su deshecho

– Resultados cuantitativos– Interpretación relacionada con el impacto ambiental

y los objetivos del estudio


3. Análisis de ciclo de vidaLife Cycle Assessment (LCA)

Emissions to Water

Raw Materials

Energy / Fuels

INPUTS OUTPUTS

S Y S T E M

Water Heat

Usable Products

Emissions to Air

Solid Waste

LIFE CYCLE ASSESSMENT


3. Análisis de ciclo de vidaLife Cycle Inventories


Raw Materials

MaterialManufacture

Product Use

Product Disposal

ProductManufacture

Product Recycle

Product Remanufacture

Materials Recycle

Energy + Materials

EmissionsEnergy + Materials

EmissionsEnergy + Materials

Emissions


Life Cycle Assessment

PENSANDO QUE ESTA UD. EN UN SUPERMECADO Y SE LE PREGUNTA SI DESEA UNA BOLSA DE PAPEL O UNA BOLSA DE PLÁSTICO…

¿CUAL SELECCIONARÍA UD. ?(CON BASE EN CRITERIOS AMBIENTALES)



¿Por qué un LCA?

• Creciente interés en asuntos ambientales (regulaciones, leyes, mercado)

• Exploración y aprendizaje• Necesidad de una herramienta para medir el

impacto que genera una entidad al medio ambiente

• Un estudio completo del sistema


¿Por qué? ¿Cómo? ¿Para quién?

“La definición del objetivo debe sin ambigüedades

establecer la aplicación deseada, la razón por la cual

se hace el estudio y la audiencia a la que apunta”

ISO 14041


Requerimientos del alcance y el modelado

• Definir que productos en especifico, diseños de producto u opciones de proceso van a ser investigadas

• Mapa de flujo inicial• Tener una unidad funcional de referencia• Selección de categorias de impacto y de metodos para

la evualuación de impacto• El tipo de LCA a escoger depende del objetivo

planteado


Fronteras del sistema

– En relación a sistemas naturales– Geográficos– Horizonte en el tiempo– Criterios de “cut-off”– En relación con otros ciclos de vida y problemas de

alocación


• Subdivisión del sistema– Plano frontal– Plano de fondo

• Requisitos en la calidad de los datos– Relevancia– Confiabilidad– Accesibilidad

• Supuestos y limitaciones


Análisis de Inventario LCI

Construcción del modelo de flujo de un sistema técnico que

contenga balances de masa y energia incompletos y

solamente enfocados sobre flujos relevantes

» Construcción del “flowchart”

» Recolección de datos

» Cálculo de cargas al medio ambiente


Construcción del “flowchart”

• Más detallado que el hecho durante la fase de definición de objetivos

• Contiene todas las actividades modeladas y los flujos entre ellas

• La complejidad incrementa con las actividades de reciclado y la

estructura en red

• Proceso iterativo


Recolección de datos

• Tipo de información• Descriptiva, cualitativa y numérica

• Fuentes de información• Expertos, gente involucrada en el proceso, otros estudios

• Planeación para la recolección de información• Escoger en donde es necesario que tipo de información (aproximada o

precisa)• Como obtener la información y definir los limites de participación del que la

aporta

• Validación


ANÁLISIS DE IMPACTO DE CICLO DE VIDAEJEMPLO:

LCA aplicado a las botellas de PET en México


LCA 1: Reciclado del PETAnálisis del Sistema Proyecto 2 de 3

CHINA

STATESUNITED

Electricity

MEXICO

Recycler 1

Recycler 2

Recycler 3

Other

Recyclersnational

Port

Manzanilloand Nuevo Laredo

EXPORTS

Centers

Transfering

Landfill

Collection Center

Blow Forming Bottle Filling

HDPE

COSTUMER

PP

Electricity

MEXICO

PET

gradebottle

Functional Unit:

The functional unit for this project is the total amount of PET bottle grade that was consumed in 2002 in soft drinks, water and oil: 429,000 m.t.


Resultados: LCA de las botellas de PETUSE

1 p

Life Cycle

1 p

Beverage

5,04E6 kg

HDPE4,29E8 kg

PET

4,53E7 kg

PP3E7 MJ

Electricity4,29E8 kg

Blowing

1,42E7 kg

Cardboard4,29E6 kg

HDPE 5,25E9 MJ

Electricity

4,79E8 kg

Waste

1,2E7 kg

Recycling

1,88E7 MJ

Electricity-1,2E7 kg

RecycledPET

3,45E7 kg

Export

1 p

Life Cycle

1 p

Beverage

5,04E6 kg

HDPE4,29E8 kg

PET

4,53E7 kg

PP3E7 MJ

Electricity4,29E8 kg

Blowing

1,42E7 kg

Cardboard4,29E6 kg

HDPE 5,25E9 MJ

Electricity

4,79E8 kg

Waste

1,2E7 kg

Recycling

1,88E7 MJ

Electricity-1,2E7 kg

RecycledPET

3,45E7 kg

Export

A detailed description of all processes and stages considered can be observed in the Sima Pro model.


LCA 1: Reciclado del PETResults: LCA (Waste Scenario) Proyecto 2 de 3

1 pWaste

Scenarios-4,23E7

4,79E8 kg

Waste

1,2E7 tkmTransport

2,3E7 MJ

Diesel

1,2E7 kg

Recycling

1,88E7 MJ

Electricity

-1,2E7 kg

PETRecycled

3,45E7 kgExport 1

3,89E7 tkm

Transport

4,14E6 MJ

Electricity

7,19E6 kgExport 2

7,82E6 tkm

Trasnport

1 pWaste

Scenarios-4,23E7

4,79E8 kg

Waste

1,2E7 tkmTransport

2,3E7 MJ

Diesel

1,2E7 kg

Recycling

1,88E7 MJ

Electricity

-1,2E7 kg

PETRecycled

3,45E7 kgExport 1

3,89E7 tkm

Transport

4,14E6 MJ

Electricity

7,19E6 kgExport 2

7,82E6 tkm

Trasnport


Análisis de SensibilidadEffect of Distance on the collection % Proyecto 2 de 3

0

200

400

600

0 20 40 60 80

% collected

kmScenario (a)Scenario (b)


Análisis de SensibilidadEffect of Distance and Collecting rate Proyecto 2 de 3

GWP Total (Scenario a y b)

2.95E+093.00E+093.05E+093.10E+093.15E+093.20E+093.25E+093.30E+093.35E+093.40E+093.45E+09

0 20 40 60 80 100

% Collected

kg C

O2

eq

Scenario a

Scenario b


ANÁLISIS DE IMPACTO DE CICLO DE VIDAEJEMPLO 2:

LCA aplicado a las botellas de PET, latasde aluminio y botellas de vidrio en México


Comparison/ LCA Total/ Global/ Sizes with Less Impacts

Comparing 1 p life cycle 'Aluminio (Global): Ciclo de Vida Lata' w ith 1 p life cycle 'PET 2500ml Ret: (Global) Ciclo de Vida Botella' and w ith 1 p life cycle 'Vidrio Ret. 5

%

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

abioticdepletion

global w arming (GWP10

ozone layer depletion

humantoxicity

fresh w ater aquatic

marine aquatic ecotoxicit

terrestrialecotoxicity

photochemical oxidation

acidification eutrophication

Aluminio (Global): Ciclo PET 2500ml Ret: (Globa Vidrio Ret. 500 ml:Ciclo

Impact Assessment and Interpretation


Life-cycle model for assembled durable products

Dealers andCustomers

Reuse

SolidWaste

Raw MaterialSuppliers

OtherMarkets

1. Natural Resources

Recycling

Product Manufacturers

EquipmentSalvagers

Energy Generators

Material Reprocessors

Disassemblers

RemanufactureComponent

Manufacturers

MaterialReclaimers


Eco-eficiencia

SustainableResource Use

Cleaner ProductsCleaner

Processes

Documents

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