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Información tecnológica

versión On-line ISSN 0718-0764

Inf. tecnol. v.16 n.3 La Serena  2005

http://dx.doi.org/10.4067/S0718-07642005000300008 

 

Información Tecnológica-Vol. 16 N°3-2005, págs.: 57-61

GESTION Y OPTIMIZACION

Diseño Ecoeficiente de Envases y Embalajes No Reutilizables

Ecoefficient Design of Non-reusable Bottling and Packaging

J.G. Filippone, N. Candela, A. López y R. Orihuela
Universidad Antonio de Nebrija, Departamento de Ingeniería Industrial,
c/Pirineos Nº 55,
28040 Madrid-España (e-mail: gfilippo@nebrija.es)


Resumen

En este artículo se analiza un método para evaluar y optimizar la calidad ambiental de productos y procesos durante la etapa de diseño. Se ha utilizado un indicador inspirado en el concepto de la desmaterialización conocido como MIPS, propuesto por el Instituto Wuppertal (Alemania). Este método evalúa los impactos ambientales de un producto basándose sólo en la cantidad de material y energía utilizados durante su fabricación. El criterio MIPS permite al diseñador establecer niveles de calidad ambiental para diferentes alternativas de diseño. Debido a sus características particulares, los envases y los embalajes presentan interesantes posibilidades de mejora ambiental mediante el ahorro de materiales y su sustitución por otros medioambientalmente más adecuados. Como aplicación se muestra un ejemplo basado en la comparación entre botellas de vidrio y de polietileno tereftalato.


Abstract

In this article, a method to evaluate and optimize the environmental quality of products and processes during the design step, is analyzed. An indicator inspired in the dematerialization concept known as MIPS, developed by the Wuppertal Institute (Germany), has been used. This method evaluates the environmental impact of a product taking into account only the amount of material and energy used in its manufacture. The MIPS criterion allows the designer to establish levels of environmental quality for different design alternatives. Due to their special characteristics, packaging and bottling processes show interesting environmental improvement possibilities not only through savings in raw materials but also by materials substitution. As an example, a comparison between glass and polyethylene therephthalate bottles is presented.

Keywords: ecoefficiency, dematerialization, materials intensity, MIPS, packaging


 

INTRODUCCIÓN

Las materias primas utilizadas para la producción de bienes se aprovechan con un rendimiento extremadamente bajo. La mejor forma de luchar contra la contaminación y asegurar el desarrollo sostenible se basa en la desmaterialización de la producción; en  pocas palabras: producir más utilizando menos recursos.

Los envases y embalajes cumplen diversas funciones: almacenamiento y protección del contenido, transmisión de información y motivación al potencial usuario. Sin embargo, en la mayoría de los casos su destino es el cubo de basura y, finalmente, el vertedero. Esto representa un problema ecológico de enorme magnitud por los volúmenes de materiales que obliga a tratar, siendo además éstos de naturaleza muy diferente (Ecoembes, 2005).

El tratamiento y la gestión de los residuos son medidas paliativas que no representan la mejor estrategia para luchar contra la contaminación. Desde el punto ambiental son preferibles las medidas que conduzcan a la minimización y a la optimización del uso de los materiales: el reciclaje, la reutilización de componentes y, en general, la disminución del consumo de energía y de materias primas, debieran ser los objetivos de los nuevos diseadores (Fiksel, 1996).

En los últimos años ha aumentado la tendencia a la sustitución de envases reutilizables por desechables. En este marco, la optimización de su diseño, en calidad y en peso, representa una inmediata posibilidad de mejora ambiental (Manual Toolkit, 1999).

El desarrollo sostenible es un concepto cuyas bases se establecieron a partir del Informe Brundtland (1987), que incluye la ecoeficiencia como clave para armonizar el desarrollo económico con la sostenibilidad ambiental. En este marco, toda medida orientada a reducir el uso de los recursos de manera significativa  se conoce como desmaterialización. La declaración de Carnoules del Club Factor 10 (1997) se propuso como meta la reducción en un 90 % del consumo de los recursos actuales.

 

LA ECOEFICIENCIA

La ecoeficiencia consiste básicamente en producir más con menos. La baja eficiencia de los sistemas productivos actuales, según la Academia Nacional de Ingeniería de los Estados Unidos (Von Weizäcker, 1997), sólo un 7 % de todos los materiales extraídos se incorporan a productos duraderos, permite prever unos importantes ahorros implantando políticas adecuadas para la etapa de diseño.

La experiencia de las empresas que ya han iniciado este camino (Fiksel, 1996), demuestra que la ecoeficiencia mejora la cuenta de resultados, aunque para ello debe realizarse un importante esfuerzo por parte de los involucrados (Ayres y Warr, 2004), incluidas las empresas, que deben orientar sus métodos de trabajo y de diseño hacia el desarrollo sostenible (Fiksel, 2003).

Medición de la ecoeficiencia

Para definir e implantar programas de diseño ecoeficiente, es indispensable la cuantificación de los resultados para evaluar la incidencia real de las medidas que se propongan. Para ello deben elegirse variables que sean representativas de las metas medioambientales de la empresa y del producto, y que sean capaces de seguir la evolución de su calidad ambiental (El Perfil Ambiental, MMA, 2004).

Las variables de medición pueden ser de origen o de impacto (Fiksel, 1996).  Aunque las de impacto son más fáciles de medir, su relación con el diseño es de más difícil interpretación. Las variables de origen, en cambio, representan mejor la eficiencia ambiental del diseño.

La ecoeficiencia global de productos y procesos se puede evaluar mediante análisis de ciclo de vida (ACV) (Chambouleyron, et al. 2003). Pero estos métodos son caros, dificultosos, largos y poco aplicables para la toma de decisiones empresariales. Por ello la tendencia es elaborar indicadores ambientales más sencillos y de aplicación práctica.

Intensidad de materiales (MIPS)

De los ecoindicadores disponibles (Spangenberg y Odile, 1998), en este trabajo se ha utilizado el indicador de Intensidad de Materiales por Unidad de Servicio (MIPS), una de las propuestas más interesantes para el diseño de productos convencionales. Fue desarrollado por el Instituto Wuppertal a partir de los postulados de Robert Ayres (Ayres y Axtell, 1994).

El MIPS, conocido en términos coloquiales como mochila ecológica (Schmidt-Bleek, 1993), incluye todos los materiales (bióticos y abióticos) y la energía utilizados para obtener un producto. Se expresa en t/t o kg/kg y representa la suma de todos los materiales utilizados (bióticos y abióticos) más la energía consumida para la obtención de un bien, menos el peso propio, (MI, material intensity), dividido por el servicio prestado (PS, per service)

Cálculo del MIPS

El cálculo del MIPS se realiza siguiendo el método MAIA (Material Intensity Analysis), que se articula en las siguientes etapas (Schmidt-Bleek, et al., 1998):

1. Definición de  la unidad de servicio. Sirve de medida de referencia para las entradas.

2. Diagrama de flujo del proceso. En cada fase se adjuntan las entradas y salidas.

3. Recopilación de datos de entrada y salida.

4. Cálculo de la MI. Las cantidades de materiales y energía se multiplican por el MI de cada uno y se agregan organizadas en materiales bióticos, abióticos, agua y aire.

5. Cálculo del MIPS. Se dividen los MI antes obtenidos en la unidad de servicio S.

Este concepto se puede expresar como:

                                   (1)

En esta expresión Pi expresa el peso de cada sustancia que compone el producto que se evalúa y MIi su indicador. S es la unidad de servicio, que debe definirse de manera adecuada en cada caso. De esta definición puede depender el éxito del análisis.

Programa Toolkit

Para sistematizar estos cálculos, se ha utilizado el programa Toolkit, desarrollado por la Fundación Entorno. (Manual Medioambiental Toolkit, 1999), que incluye una base de datos de valores MI de sustancias y productos de uso habitual.

Aplica la metodologia MIPS/ MAIA, y permite incluir los impactos ambientales que ocasiona un producto durante su fabricación, uso, transporte y disposición final. Sin embargo, no es posible tener en cuenta otros impactos ambientales de un producto, tales como ecotoxicidad, influencia en el efecto invernadero o en la capa de ozono o el agotamiento de recursos naturales.

 

ENVASES Y EMBALAJES

En este trabajo se ha hecho un análisis comparativo entre botellas de 500 ml de agua de PET y de vidrio desechables, utilizando el programa Toolkit. Para ambos tipos, la Directiva 94/62/CE del Parlamento Europeo y del Consejo sobre envases y su transposición a la ley española 11/97 de Envases y Residuos (Legislación Ambiental, 2005), regulan los objetivos para disminuir al menos el 10 % del total de los residuos de envases generados.

Botellas de vidrio

El embotellado en envases de vidrio (Figura 1) es el método más tradicional de envasado de alimentos líquidos. Además de su economía e higiene, se fabrican con materias primas casi inagotables y reciclables.

 

Fig. 1: Proceso de fabricación y embotellado en envases de vidrio

 

Se producen en plantas especializadas a partir de la materia prima base (SiO2 al 72 %) (Bono, 2002). A ésta se le agrega vidrio reciclado molido (calcín) en una proporción media del 33 % que permite, además del ahorro de materias primas, un descenso de la temperatura de fusión, lo cual supone un ahorro de 130 kg de fuel por tonelada de calcín utilizado. Una vez mezclado, el material se funde entre 1500 y 1600 ºC y se conforma mediante los dos métodos siguientes:

1. Vidrio soplado (borines).

Se obtienen botellas de espesores irregulares, con un peso de 400 gramos para un envase de 1/2 litro.

2. Vidrio prensado-soplado (nature).

La forma de la botella se aproxima por prensado y posteriormente es soplada; para la misma resistencia que las anteriores estas botellas pesan unos 270 gramos, con espesores más uniformes.

Luego se paletizan en cajas de cartón ondulado, envueltas en polietileno (PE) y se envían a las plantas de embotellado donde, una vez desembaladas, se lavan y se llenan. Finalmente, las botellas se etiquetan, se tapan y se embalan para su distribución, usualmente en cajones de PVC reutilizables

Botellas de plástico

Las botellas de plástico para uso alimentario se fabrican con polietilentereftalato (PET), cuya fórmula es: CO-C6H6-CO-O-CH2-CH2-O (McHarry, 1993).

Los envases de PET ofrecen una serie de ventajas respecto del vidrio: son más ligeros, irrompibles y 100 % reciclables. Sin embargo, la ley española no autoriza el uso de plásticos reciclados en contacto con alimentos, por lo que el material obtenido solamente podrá ver extendida su vida útil en manos de fabricantes de otros productos (componentes, aislantes, cintas, etc).

Las botellas de PET se fabrican en la línea de envasado a partir de preformas (Figura 2) que se reciben del fabricante en cajas de cartón. Una vez calentadas se soplan dentro de un molde y se llenan inmediatamente, sin necesidad de lavado intermedio. Finalmente se coloca un tapón de PE, se aplica una etiqueta autoadhesiva y se embalan en paquetes de 6 botellas, empleando film de polietileno de 23 micras de espesor.

 

Fig. 2: Proceso de fabricación y embotellado en envases de PET

 

RESULTADOS

En este caso se ha supuesto una producción de 20.000 botellas por turno y 300 turnos al año, siendo la unidad de servicio la capacidad del envase 0,5 litros. Sólo se han incluido los impactos debidos a los materiales utilizados, sin incluir otros aspectos, como los atribuibles al tratamiento final ni al transporte, como se expresa en la Tabla 1.

Los valores MI utilizados han sido 6 y 15 para el PET y el vidrio respectivamente.

 

Tabla 1. Comparativa de los impactos ambientales
de envases de vidrio y de PET

Tipo de botella

Peso (g)

MIPS

PET

14

0,08

Vidrio soplado

400

6

 

CONCLUSIONES

Se puede verificar que el impacto del envase de vidrio, unas 20 veces más pesado que el de PET, expresado en unidades MIPS es unas 77 veces mayor.

En principio este resultado parece contradecir la consideración que habitualmente se tiene del vidrio, que se obtiene a partir de una materia prima abundante, simple de obtener y de fácil reciclado, frente a los plásticos. Éstos, por su condición de materiales sintéticos obtenidos a partir de derivados del petróleo y de las complicaciones para su reciclado, fundamentalmente por la logística para su recuperación y distribución, es peor considerado que el vidrio. Sin embargo la diferencia en valores MIPS entre ambos deriva del hecho que la diferencia de peso entre ambos materiales es enorme.

Esta diferencia es de esperar que aumente a favor del PET si se incluyen los impactos ambientales del transporte, por las siguientes razones: el mayor peso de los envases de vidrio frente al PET y el hecho de que las botellas deben transportarse vacías desde la fábrica hasta la embotelladora, mientas que para el caso de las de PET se transportan prefomas, con un rendimiento del espacio mucho mayor.

Si además se incluyeran los impactos producidos por el reciclaje, es de esperar que una vez más aumente la diferencia a favor del PET debido la mayor cantidad de energía necesaria para fundir el vidrio.

Estos resultados también llevan a reflexionar sobre la conveniencia de utilizar botellas de vidrio reutilizables. Si el envase de vidrio se reutilizara, por ejemplo,  sólo 10 veces, el valor MIPS disminuiría hasta 0,06, pasando a tener un menor impacto ambiental que el PET, según este indicador.

Se ilustra, además, la conveniencia del uso de indicadores sencillos, que ofrezcan al diseñador señales claras a efectos comparativos. Éste no tiene necesariamente los conocimientos medioambientales suficientes y necesita este tipo de asistencia para tomar decisiones durante el proceso de diseño. El ejemplo demuestra que en ciertos casos la intuición no necesariamente conduce a tomar las decisiones más adecuadas.

 

REFERENCIAS

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