Un ejemplo del estudio sobre las metas de diseño:

Ecología de productos

  1. Diseño ecológico
  2. Ecología de la fabricación
  3. Ecología del uso del productos
  4. Reciclaje
  5. Métodos de investigación y desarrollo
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La ecología de productos estudia los flujos de materiales que resultan de producir, usar y desechar productos, y desarrolla métodos para reducir los efectos negativos al ambiente, tal como el uso de materiales, contaminación y desecho.

Hace veinte años, ecología de productos y producción se entendió como un estudio de problemas discretos referentes cómo encontrar un substituto para una u otra materia prima o manejar una acumulación local esporádica de la basura. Estos problemas locales han crecido hoy en número y extensión de modo que ahora miremos la ecología sostenible como uno de los requisitos principales y permanentes a toda producción.

Las áreas donde la ecología industrial ahora opera, se pueden agrupar como sigue:

En la siguiente presentación de la teoría, ésta se dispone conforme al ciclo de vida típico de un producto industrial: diseño, fabricación, uso, y reciclaje.

Finalmente los métodos de investigación y de desarrollo de problemas ecológicos se discuten.

Diseño ecológico

El diseño en sí mismo no tiene dimensión ecológica, pero su impacto en la fabricación y en el uso de productos es inmenso. Las decisiones en la fase de diseño restringen seriamente el alcance de los posibles cambios que puedan hacerse en momentos posteriores. Por esta razón, a los diseñadores suele pedírseles "diseñar para el entorno", es decir, plantearse no sólo la fabricación sino también las fases posteriores del ciclo vital del nuevo producto, incluyendo su uso y desechado.

Ya los primeros conceptos para un producto nuevo deben incluir una examinación si podría haber una alternativa a fabricar un producto físico, en otras palabras si hay una manera diferente y ecológicamente mejor de entregar la misma función a los clientes con un servicio o una combinación del producto y servicio. Por ejemplo, comprar un coche para ir de hogar al trabajo sería innecesario si se puede trabajar en casa, y algunos productos se pueden sustituir con servicios no materiales como funciones virtuales del internet y ordenador personal.

La elección del material es un asunto prominente en que el diseñador tiene gran influencia. Goza de mucha libertad a la hora de elegir los materiales y componentes de los productos, incluyendo el uso de materiales reprocesados. Un diseño inteligente puede reducir la cantidad de materiales que se precisan en un producto (desmaterialización). Por ejemplo, una forma tridimensional intrínsecamente rígida para el producto puede permitir usar chapas metálicas de menor grosor en su construcción.

A veces será posible usar para un fin un material nuevo y medioambientalmente mejor, a veces es bastante con mejorar el procesamiento de un viejo material. En todo caso, el material óptimo debe cumplir sus funciones más tiempo, ser procesado forma menos despilfarradora o adquirirse con menores residuos.

Hay más adelante en este documento un párrafo sobre la metodología del desarrollo ecológico de productos.

Ecología de la fabricación

La ciencia de la ecología industrial (EI) persigue mejorar el conocimiento y las decisiones en las distintas industrias sobre el uso de materiales, reducción de los desechos y prevención de la contaminación. Pretende ofrecer una visión de conjunto del flujo de materiales en la economía, descripciones de las dimensiones medioambientales de los sistemas industriales, medios para el análisis y el diseño de sistemas y productos medioambientalmente buenos, y alternativas a la emisión de residuos.

Hace tan sólo dos décadas, la Ecología Industrial podía verse como un foro de discusión sobre asuntos éticos especulativos al que aquellas personas con responsabilidades prácticas en la industria podían elegir en prestar atención o bien ignorar. Hoy en día, el consumo creciente de materiales y energía y la contaminación creciente se han convertido en imperativos imprescindibles que la industria ya no puede obviar. De acuerdo con ello, estos asuntos han ido atrayendo cada vez más investigaciones. Esto ha ido gradualmente generando una teoría consistente sobre la ecología industrial que a su vez puede usarse para como un apoyo para evitar nuevas catástrofes industriales.

Por otro lado, las amenazas y las llamadas de atención son sólo un lado del conocimiento ecológico. El nivel de competencia en ecología y su aplicación a la producción pueden convertirse en una baza competitiva para una empresa industrial. Los consumidores están empezando a exigir bienes que sean más respetuosos con el medio ambiente y servicios producidos por empresas socialmente responsables. Los banqueros e inversores evalúan a las empresas y toman las decisiones considerando tanto los riesgos medioambientales como las oportunidades medioambientales en el mercado. En consecuencia, las empresas empiezan a descubrir el provecho de ir, más allá del cumplimiento de la normativa, hacia el desarrollo sostenible.

The Industrial Process La parte superior del modelo de la derecha suele usarse como punto de partida en los estudios ecológicos de la fabricación, mientras que su imagen opuesta en la parte inferior forma parte de un modelo muy conocido en investigación económica. Por supuesto, ambas mitades de la imagen se han de tener en cuenta en la gestión práctica de la fabricación.

También aquí la finalidad de la investigación es minimizar los residuos generados durante la fabricación del producto, simplificar la reutilización de los productos y sus componentes, así como minimizar el consumo de energía y otros impactos negativos de la utilización del producto. La fase montaje del producto ofrece muchas oportunidades para reducir el uso de materiales, particularmente de los tóxicos, y para minimizar residuos.

Cantidades inmensas de metales y de otras materias primas se pierden continuamente para el uso productivo como resultado de su dilución o mínimas concentraciones en los residuos. Se pueden encontrar metales en las aguas de lavado de los retocadores para productos metálicos, las emisiones de las chimeneas de las centrales eléctricas de la hulla, y polvos de la filtración del humo en los altos hornos, entre otros. En un análisis nacional de las concentraciones de metales en las aguas residuales en los EE.UU. de América, los investigadores han encontrado que las concentraciones de metales a menudo son mayores en esas aguas residuales que en yacimientos metalíferos típicos. Grandes cantidades de recursos valiosos se desechan cada año como resultado de que son vistos como "desechos" y no como fuentes de materias primas. Está claro que con frecuencia la mejora en la recuperación de los materiales podría proporcionar al fabricante ventajas no sólo ambientales, sino  también económicas.

Existe todo un abanico de enfoques técnicos para la recuperación de metales a partir de desechos, incluyendo técnicas electrolíticas (comunes en procesos hidrometalúrgicos usados para materias primas) y el filtrado ácido (algo familiar para los ingenieros de minas).

La calidad ecológica de la fabricación suele medirse por la cantidad de desechos producidos por unidad o bien como productividad, que se mide con el cociente:

    (cantidad producida) / (cantidad de materiales usados).

La denominación eco-eficacia también se utiliza a veces para los cocientes antedichos.

Cuando está apropiada, el consumo de energía y las emisiones del transporte de materiales y de productos se tienen que añadir a ésos de la fabricación.

Ecología del uso del producto

El análisis del ciclo vital se ha definido habitualmente como una forma de "evaluar los efectos ambientales asociados a cualquier actividad industrial, desde la reunión inicial de las materias primas a partir de la tierra hasta el momento en que los residuos retornan a la tierra." Comparado con el simple estudio de la fabricación, sus cálculos son más complicados, pero a cambio de ello ganamos en capacidad de examinar la idoneidad de conjunto del producto y los equilibrios entre las fases de su vida. Podemos así calcular, por ejemplo, lo ventajoso que será gastar más en la fabricación y obtener un rendimiento ecológico mejor durante el uso y desechado del producto.

Vista ecologica de la produccion En el análisis del ciclo vital se usa en ocasiones una estadística particular, la aportación de materiales por unidad de servicio (AMUS - en inglés: MIPS: Material Input per Service Unit). Es aproximadamente la inversa de la productividad del material, pero con la diferencia de que también incluye los materiales y la energía consumidos durante las fases de uso y desechado del producto. La productividad del material podría medirse a partir del modelo de la derecha, como la relación de las cantidades C y A, mientras que la AMUS o MIPS sería igual a (A + B) / D.

El beneficio del producto, marcado como D en el diagrama, se debe medir con las unidades de servicio convenientes, que se tiene que definir específicamente para cada tipo de productos. Por ejemplo, para coches particulares él sería igual al número de personas por distancia; para lavadoras un kilogramo de ropas coladas. La unidad de servicio de un utensilio puede simplemente ser igual a usarlo una vez.

La ventaja de calcular con AMUS es que podemos evaluar no sólo productos, sino también servicios o las ventajas que estos productos están dando al usuario. Por ejemplo, en lugar de comparar sólo distintos modelos de coches, podemos incluir en la comparación también otros medios de transporte como el autobús o el tren. Esto nos ayuda a evaluar y apuntar hacia nuevas alternativas que pueden ser de manera radical mejores ambientalmente que los viejos productos convencionales.

Al calcular las aportaciones de materiales por unidad de servicio, han de tenerse en cuenta de forma separada los cinco tipos siguientes de materiales, porque no tiene sentido agregarlos:

La unidad de medición siempre son los Kg. o Tm.

En el caso que demuestra ser difícil reducir las entradas ecológicas, hay otra posibilidad para mejorar la eficacia ecológica de un producto: extensión de su vida. Significa mantener un producto, con todas sus piezas y materiales, en el uso productivo para una vida más larga, así retardando el flujo de materiales de la extracción a la disposición.

Reciclaje

El objetivo final para un sistema industrial ecológicamente saludable es que prácticamente todos los materiales que se usan recorran el ciclo completo una y otra vez. La cantidad de desechos hacia el entorno debe ser tan pequeña como se pueda. Esto es posible solamente con una amplia reutilización de materiales.

Para las mezclas de materiales el reto está en la separación. La clasificación manual de los materiales de desecho es costosa e ineficaz. Los métodos automáticos para separación de materiales son capaces de identificar los distintos materiales explotando las disparidades en cuanto a propiedades físicas y químicas. El sacar partido de las diferencias en cuanto a tamaño de las partículas, densidad y propiedades ópticas y magnéticas de los materiales permiten a las máquinas automáticas de los vertederos municipales separar la basura orgánica, los metales ferrosos y no ferrosos del conjunto de los desechos. Las baterías de sensores y la alta capacidad de cálculo permite ahora la identificación en tiempo real y la separación de las distintas resinas plásticas en los conjuntos mixtos de desechos.

El diseño de productos para facilitar esa discriminación es de una considerable importancia práctica para permitir la recuperación. Cuanto menos trabajo y capital sean necesarios para discriminar, más económicamente atractivas se harán estas actividades. Este objetivo no hay sido muy destacado en el diseño o la investigación de productos hasta ahora, pero en el futuro probablemente será algo que atraiga mayor interés.

Métodos de investigación y desarrollo

Una dificultad en los estudios ecológicos es que de acuerdo con el punto de vista ecológico casi todo en un "sistema" como la industria está afectado por un gran número de factores, y acaba siendo difícil mantener el tamaño del proyecto de investigación en unos términos manejables. El problema que ha de estudiarse, por supuesto, nos dicta exactamente qué factores han de incluirse en el modelo del investigador, pero por encima de esto es mejor se restrictivos y delimitar el estudio inclusive si ello significa ignorar algunos otros factores importantes.
Por ejemplo, los temas siguientes suelen ser desatenderse o tomarse como factores dados cuando se estudia la ecología de productos:

Sin embargo, en el futuro puede resultar que sin agarrar también uno o más de estos factores "difíciles" será imposible evitar un desastre ecológico, o a fin de cuentas puede ser más fácil con la ayuda de éstos, por ejemplo comenzar a gravar con impuestos el uso de recursos naturales en vez de gravar el trabajo.

Los problemas de la ecología industrial implican a menudo grandes inversiones económicas inmediatas y posiblemente todavía mayores repercusiones ambientales en el futuro, y es a menudo diferentes grupos de la gente que consiguen las ventajas de las maniobras y que tienen que llevar las desventajas o los costes. El investigador debe por lo tanto mantener una cuenta clara de la distribución de ventajas y las desventajas y temporal y entre varias personas, ven Punto de vista.

Asimismo, hay una gran diferencia entre los varios grupos de gente con respecto al poder de influir en preguntas ecológicas. Las personas esenciales en este respecto son los diseñadores y los fabricantes de productos, los surtidores de materias primas y las gerencias de compañías implicadas y sus financieros. Al lado del consumidor las personas que escogen los productos para sí mismos y deciden cómo éstos se utilizan sólo toman decisiones esporadicos.

Cuándo cualquiera de estas personas influyentes toma parte en un proyecto como industrial, financiero o investigador, hace posible ir mucho más cercano a aplicaciones prácticas, quizás aún incluyendo algunas medidas concretas en el marco del proyecto mismo. En este respeto podemos distinguir tres acercamientos principalmente diferentes, dependiendo de cómo está cercana la relación a la aplicación y práctica:

En el siguiente tendremos una mirada más cercana en estos tres acercamientos del estudio ecológico.

El acercamiento descriptivo

En el tipo descriptivo de estudio ecológico de la industria la blanco es registrar el estado actual de la fabricación, uso y disposición de varios productos. Puede incluir descubrir cuál daños ambientales son frecuentes o graves, donde y cuando suceden y cuales factores pueden afectarlos. Éste es el acercamiento normal de un investigador que es interesado o preocupado de preguntas ambientales pero no tiene ninguna conexión directa a la gente que hacen o utilizan los productos pertinentes. En una más vieja filosofía de la ciencia este acercamiento a veces fue llamado "desinteresado", pero esa palabra se parece hoy no apropiada bajo la amenaza de catástrofes ecológicas globales.

Otra razón para permanecer en el nivel de información y de no avanzar directamente a la acción puede ser que las relaciones entre las variables ecológicas importantes no están sabidas todavía definitivamente y así más estudios en niveles descriptivos o explicativos son necesarios antes de que sea posible formular algunas recomendaciones prácticas.

Para muchos tipos de datos acerca de la ecología de productos industriales hay estadísticas públicas que el investigador puede utilizar como fuentes, véase la lista sobre direcciones en el WWW. Estas estadísticas están recogidas en muchos países por el gobierno o por una institución pública o internacional como Worldwatch Institute.

Cuando el material de fuente sólo consiste en archivos existentes, su estudio con la técnica de Ex post facto puede clarificar solamente relaciones entre esas variables que las tablas existentes contienen. La estadísticas existentes a menudo no contienen todas esas variables que el investigador desearía estudiar, y un cuestionario o las medidas empíricas directas se tienen que arreglar.

Los principios generales del estudio descriptivo se explican en la página Teoría descriptiva. Los datos ecológicos son sobre todo cuantitativos, para los cuales los métodos usables del análisis se explican en la página Análisis cuantitativo. Una vista temporal del desarrollo se puede construir con las variables (serie temporal) o con factores cualitativos, véase Explicación del desarrollo; el último método puede ser útil al estudiar los cambios en el comportamiento de consumidores y en el uso de productos. Será a menudo necesario pronosticar el desarrollo futuro, o asumiendo un desarrollo libre sin intervención, o construyendo varios escenarios con unos pocos parámetros modificados, véase Evaluar y describir la incertidumbre.

Teoría ecológica de diseño y producción

Developing design theoryLas teorías del diseño y de la fabricación son esas bases del conocimiento que se utilizan generalmente en planear estas dos actividades. "Generalmente" significa aquí que estas teorías se aplican en más de una empresa, y en el fabrica de muchos si no todos productos de un cierto tipo. Por lo tanto estas teorías se pueden también utilizar eficientemente para modificar los productos actualmente predominantes o los métodos que prevalecen en su fábrica.

Las teorías del diseño o de la producción incluyen varias clases de información relativamente permanente (es decir no producto-específico) que los diseñadores pueden utilizar como una base de sus diseños nuevos. Es la tarea de investigadores reunir tal información, comprimirla y publicar en formatos que son convenientes para los diseñadores. Unos formatos usuales para la teoría ecológica del diseño son estándares y regulaciones gubernamentales.

Aunque ecología es un requisito universal y esencial, su contenido exacto depende del contexto y puede ser un poco diferente en varios países, que significa que los requisitos a menudo se especifican como regulaciones gubernamentales. Éstos estacan generalmente los límites máximos permisibles para las variables ecológicas importantes de la producción y los productos, pero no regulan el diseño de otra manera. Por ejemplo, las emisiones de coches se limitan estrictamente en la mayoría de los países.

Otros canales usuales de la publicación para la teoría ecológica del diseño son estándares, o nacionales o internacionales. Pueden ser u obligatorios o voluntarios, y confirmados en varios niveles, desde organizaciones internacionales hasta compañías privadas. Los estándares voluntarios se desarrollan a menudo como proyectos comunes de los fabricantes mayores de un cierto producto en un país. Un ejemplo de éstos es el sistema de la certificación voluntaria del mantenimiento ecológico de bosques.

Al desarrollar las instrucciones para los diseñadores futuros, este procedimiento explicado en Preparar la teoría del diseño se puede utilizar. El punto de partida está un conocido o sentido defecto en algunas cuestiones de la ecología.

La blanco de la economía a veces se mezcla en el estudio de la ecología. A menudo hay maneras alternativas de reducir los daños, y los costes son diferentes. Cuando hablamos de tales daños que implican solamente pérdidas materiales temporales, optimización económica se puede utilizar bien. Algunos modelos usuales para la optimización se explican en Estudio normativo de la economía.

El foro de la publicación de las propuestas que se han desarrollado, puede necesitar alguna consideración. Las regulaciones gubernamentales, por supuesto, salen por sus canales oficiales, y si el proyecto ha sido lanzado por una cooperación voluntaria de fabricantes, éstos tienen obviamente ya canales mutuos de la información que pueden transmitir los resultados del estudio. Más intrincado puede estar el publicar los papeles de investigación ocasionales de modo que alcancen a audiencias adecuadas y maximicen el resultado práctico. La cuestión se discute en la página Informe, bajo el encabezamiento El informe normativo general.

Desarrollo ecológico de productos y producción

Entre todos enfoques posibles del estudio, el diseño de producto es el más directo y así el más eficaz en llevar a cabo las blancos para sostenibilidad que se enumeraron anterior. Una selección lista de la materia prima puede también ayudar a mejorar la sostenibilidad de la fabricación, y el diseño innovador puede hacer posible novelas maneras mejores de usar un producto.

Las oportunidades más grandes al pensamiento radicalmente nuevo en el diseño de producto están en sus etapas iniciales: en la tentativa fase de concepto de producto, llamada a menudo "la idea de producto" donde está relativamente fácil encontrar las maneras nuevas y diferentes de entregar la misma ventaja al consumidor con la ayuda de un servicio o una combinación ecológico más ligera del producto y servicio, o con un diseño polivalente (es decir, un producto con funcionamientos múltiples).

La etapa de investigación más intensiva en el desarrollo de productos es generalmente la fase de concepto detallado de producto donde los requisitos para el producto nuevo se enumeran. Los puntos de vista más compulsivos, tales como los requisitos de seguridad, aquí se ponen a menudo en una lista separada que contenga solamente los requisitos obligatorios que el producto nuevo debe resolver. Usted quizás considere el poner los requisitos de sostenibilidad en esta lista, de modo que no consigan mezclados con las blancos voluntarias del proyecto que tienen que ser arbitradas a menudo con la ayuda de análisis de costes y beneficios, por ejemplo.

En la fase del diseño propio los detalles del producto siguen obteniendo sus formas y los cambios radicales llegan a ser así más difíciles. Los momentos fructuosos para generar mejoras ecológicas a un bosquejo del diseño podían ser las reuniones creativas eventuales para activar la innovación. En las etapas finales del diseño la viabilidad de modificar el producto disminuye, pero puede incluir todavía, por ejemplo, utilizar menos material (lightweighting) y diseñar para desmontaje - haciendo las cosas fáciles de desarmar así que ellos se pueden mantener, reparar y poner al día más fácilmente, así extendiendo su vida útil.

Direcciones en el WWW sobre ecología industrial

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3.ago.2007. Enviar los comentarios al autor:

Versión en español: con aumentos por Pentti Routio
Ubicación original: http://www2.uiah.fi/projects/metodi/