Informe Brundtland

12.1 Introducción

El concepto de sostenibilidad se introdujo en el informe Brundtland conocido como Nuestro futuro común (Brundtland, 1987). Desde el advenimiento de la revolución industrial, el crecimiento económico ha creado una degradación del medio ambiente y un impacto adverso en la salud humana que, al menos en las naciones desarrolladas, se había revertido en gran medida mediante la regulación de las actividades industriales y municipales. Los países en vías de desarrollo, por el contrario, han permanecido sumidos en unas condiciones medioambientales y sanitarias inaceptables según los argumentos expuestos en el informe Bruntland. Desde la publicación de este informe y la posterior aceptación de la propuesta de desarrollo sostenible, la preocupación por el calentamiento global se ha elevado hasta el punto de que parece suplantar las preocupaciones originales de Bruntland sobre el agotamiento de los recursos, la contaminación ambiental y la desigualdad de la riqueza, tanto intra como intergeneracional. Sin embargo, la necesidad del momento es un modelo de desarrollo sostenible en el que se garantice la salud humana y el crecimiento económico sin comprometer el medio ambiente, al tiempo que se presta atención a los problemas de calentamiento global, principalmente mediante la contabilización de las emisiones de gases de efecto invernadero. El informe Brundtland habla de medidas que pueden conducir al crecimiento económico con un progreso simultáneo en la condición del medio ambiente, así como el progreso hacia la equidad social. Se ha estudiado la sostenibilidad de sistemas como la agricultura, la industria, la infraestructura urbana, etc., y una cantidad considerable de investigaciones ha dado indicaciones para lograr la estabilidad de dichos sistemas (Conway y Barbier, 2013; Čuček et al., 2012; Graedel y Allenby, 2010). En otros casos, se ha comparado el estado de sostenibilidad de los países en función de su rendimiento en los esfuerzos de mejora económica, medioambiental y social (Esty et al., 2008; Freudenberg, 2003; Sengupta et al., 2014).

Entre los diversos sistemas que difieren en tipos y escalas, la sostenibilidad de los sistemas industriales es de suma importancia. La forma dominante de evaluar un proceso o un producto para la sostenibilidad es haciendo estimaciones cuantitativas de los valores de los indicadores o métricas apropiados (estos términos se utilizan indistintamente aquí) elegidos para medir sus impactos en los tres dominios de la sostenibilidad, es decir, el medio ambiente, la sociedad y la economía. Por ejemplo, los indicadores para la evaluación de la sostenibilidad de los procesos utilizan datos sobre el flujo y los costes de los procesos, datos sobre las propiedades químicas, datos sobre el uso del suelo, etc. Si se comparan los valores de estos indicadores de los procesos en competencia, se obtiene una estimación de lo bueno que es un proceso, en términos de sostenibilidad, en comparación con sus competidores. La información de este tipo debería ser una ayuda importante a la hora de tomar decisiones para la comercialización.

El uso de indicadores y métricas de sostenibilidad parece prometedor en principio, pero el gran número de indicadores aplicables ya disponibles en la literatura puede confundir al usuario. Incluso si los usuarios son capaces de identificar un conjunto inicial de indicadores relativos al sistema de procesos que están considerando, llegar a una decisión sobre la sostenibilidad relativa puede ser engorroso. Por ejemplo, un proceso concreto puede ser sostenible en el sentido económico, mientras que su alternativa puede ser prometedora desde el punto de vista medioambiental. Para superar este reto, varios investigadores han propuesto la aplicación de un índice compuesto para la evaluación de la sostenibilidad y se han aplicado métodos de agregación en diferentes industrias. Krajnc y Glavič (2005) han propuesto un índice compuesto de desarrollo sostenible que muestra el rendimiento de una empresa en los tres ámbitos de la sostenibilidad. Han utilizado su índice compuesto de desarrollo sostenible para estudiar dos industrias del petróleo y el gas. Tokos et al. (2012) han utilizado el índice compuesto de desarrollo sostenible para evaluar la sostenibilidad de las cervecerías. Zhou et al. (2012) han ampliado el uso del índice compuesto de desarrollo sostenible introducido por Krajnc y Glavič (2005) a un estudio de caso de cervecerías integrando la agregación geométrica junto con la agregación lineal. Singh et al. (2007) también desarrollaron un índice de rendimiento sostenible para comparar industrias siderúrgicas. Han utilizado un proceso de jerarquía analítica para calcular los factores de ponderación de los indicadores. Brandi et al. (2014) han sugerido el uso del índice de Canberra para agregar métricas de sostenibilidad. Han mostrado la aplicación de su método en diferentes procesos químicos. Olinto, por su parte, propuso utilizar un método de espacio vectorial para agregar indicadores de sostenibilidad (Olinto, 2014). En nuestro trabajo anterior, utilizamos un índice agregado, denominado huella de sostenibilidad (De), para la evaluación de la sostenibilidad (Sikdar, 2009; Sikdar et al., 2012)

La síntesis del diagrama de flujo de los procesos químicos se ha realizado tradicionalmente mediante descomposición jerárquica o mediante programación matemática (Grossmann et al., 1999). Estos métodos han ayudado a elegir el proceso más económico en condiciones óptimas entre los procesos competidores. Por tanto, el criterio principal para la selección de procesos en estos métodos es la consideración de los costes (o beneficios). En el caso de los problemas de optimización de superestructuras enteras mixtas, la función objetivo suele ser también la maximización del beneficio. Estos métodos, aunque robustos, obviamente no examinan la sostenibilidad de forma exhaustiva y ponen de manifiesto la necesidad de utilizar objetivos múltiples que reflejen todas las necesidades de sostenibilidad relevantes para la toma de decisiones. Las necesidades de sostenibilidad suelen expresarse con indicadores o métricas. Un índice agregado como la huella de sostenibilidad (De) proporciona un sustituto conveniente para todos los indicadores incluidos para una evaluación multiobjetivo para la sostenibilidad del proceso.

En este artículo, la huella de sostenibilidad y el método de optimización de la superestructura de la selección del proceso se aplica a seis procesos que compiten para la producción de metanol a partir de dióxido de carbono. Cinco de estos procesos son novedosos, que implican la utilización de dióxido de carbono como materia prima, y para su diseño se utiliza una capacidad uniforme a escala industrial (Indala, 2004). Los procesos utilizan diferentes tipos de catalizadores y difieren en la cantidad de materia prima requerida, los subproductos formados y las utilidades utilizadas. Estos cinco procesos se comparan con el proceso tradicional de producción de metanol a partir de gas natural y dióxido de carbono. Los resultados del diseño del proceso se utilizan para la formulación de la superestructura y se resuelven utilizando métodos de optimización de programación lineal entera mixta para identificar un proceso que maximice el beneficio bajo las restricciones operativas. Los resultados del diseño del proceso también se utilizan para calcular los indicadores de sostenibilidad del proceso para aplicar el método de la huella de sostenibilidad para seleccionar el mejor proceso en términos de sostenibilidad. La evaluación de la sostenibilidad incluye el uso de indicadores económicos tradicionales para representar la dimensión económica, indicadores medioambientales para representar la dimensión medioambiental e indicadores de salud humana para representar la dimensión social. Los indicadores medioambientales y de salud humana se calcularon utilizando el método de caracterización del impacto de la herramienta para la reducción y evaluación de los impactos químicos y otros impactos medioambientales (TRACI) (Bare, 2002, 2013). Se eligieron ocho indicadores de sostenibilidad diferentes para el análisis.

La comparación de procesos industriales que producen los mismos productos es fundamental para la evaluación de la sostenibilidad. La adopción del proceso óptimo entre las alternativas es un ejercicio de compromiso entre los tres objetivos de la sostenibilidad: maximización de los beneficios (o minimización de los costes), minimización de los impactos ambientales adversos y maximización de los beneficios sociales. A menudo, los procesos que resultan económicamente viables pueden no ser más sostenibles desde el punto de vista medioambiental o social. Los datos para este tipo de análisis de sostenibilidad suelen estar disponibles en forma de matriz m × n, donde m es el número de opciones de proceso para comparar y n es el número de indicadores o métricas utilizadas para el análisis. Una práctica habitual es representar estos datos en un diagrama de araña (Aiche, 2014; Saling et al., 2002). Los diagramas de araña son convenientes porque muestran en un solo gráfico los atributos de rendimiento de todas las opciones de proceso que compiten entre sí. Cuando los puntos conectados de una opción de proceso se subsumen totalmente en el espacio descrito por los puntos similares de otro proceso, se considera que el primero es claramente superior al segundo, sujeto a la convención de que los valores mayores de los indicadores significan un peor rendimiento para esos indicadores. Pero lo más frecuente es que no se obtenga este escenario, lo que dificulta una decisión visual global de superioridad de un proceso sobre otro, ya que mientras algunos indicadores serían superiores, otros serían inferiores. Este problema es mucho más complejo cuando el número de indicadores es grande o las alternativas de proceso son demasiado numerosas. Para superar esta dificultad, es conveniente utilizar un índice agregado en forma de huella de sostenibilidad (De) de cada proceso. En el presente trabajo, los resultados de la huella de sostenibilidad se comparan con los de la programación entera mixta en la que se utiliza el beneficio neto como función objetivo. Hay que tener en cuenta que la primera considera múltiples indicadores que abarcan los tres dominios de la sostenibilidad, mientras que la segunda sólo considera el dominio económico. En cualquier caso, cuanto menor es la huella de sostenibilidad, más sostenible es el proceso.

Más allá de hacer inferencias sobre la superioridad relativa de los procesos desde el punto de vista de la sostenibilidad, puede ser importante conocer la importancia relativa de los indicadores en sus contribuciones al índice de huella. La huella de sostenibilidad De es la distancia euclidiana en un espacio métrico de n dimensiones. Se construye midiendo una distancia estadística entre un sistema multidimensional y otro sistema de referencia similar. En el presente trabajo, la contribución de cada métrica al índice agregado se analiza mediante un análisis estadístico multivariante conocido como método de mínimos cuadrados parciales e importancia en la proyección (PLS-VIP). Así, se utiliza la programación entera mixta para elegir el proceso más económico. El índice agregado se utiliza para clasificar los procesos por orden de su sostenibilidad, y el método PLS-VIP se utiliza para clasificar los indicadores por orden de su importancia. En conjunto, completan un análisis y refuerzan las decisiones tomadas sobre la sostenibilidad relativa.

Deja una respuesta

Tu dirección de correo electrónico no será publicada.