13.1: Ecología Industrial y Ecosistemas Industriales
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Recordemos que la antrosfera ha sido definida como una quinta esfera del medio ambiente, la realizada y modificada por las actividades humanas. Como tal, se ha desarrollado de formas que a menudo están en conflicto con otras esferas del medio ambiente, incluso con los habitantes humanos de la biosfera que han construido la antrosfera. Esto ha dado lugar a los muchos problemas ambientales, de recursos y de sustentabilidad que aquejan al mundo de hoy.
Es crucial para la humanidad y, de hecho, para la Tierra en su conjunto, que la antrosfera se ponga en un estado de compatibilidad con las demás esferas ambientales y con la Tierra. La química verde tiene un papel clave que desempeñar en este empeño. En cierto sentido, la química verde se trata de la ecologización de la antrosfera. Para entender cómo puede ocurrir esto, es necesario introducir y explicar el concepto clave de la ecología industrial. La ecología industrial integra los principios de la ciencia, la ingeniería y la ecología en los sistemas industriales a través de los cuales se proveen bienes y servicios que minimizan el impacto ambiental y optimizan la utilización de los recursos, la energía y el capital. Al hacerlo, la ecología industrial considera todos los aspectos de la provisión de bienes y servicios desde el concepto, pasando por la producción, y hasta el destino final de los productos que quedan después de haber sido utilizados. La ecología industrial considera los sistemas industriales en un modelo de bucle cerrado en lugar de uno lineal, emulando así ecosistemas biológicos naturales, que son sustentables por naturaleza. La ecología industrial es sobre todo un medio sustentable de proveer bienes y servicios.
La ecología industrial trabaja a través de grupos de empresas industriales, distribuidores y otras empresas que funcionan en beneficio mutuo, utilizando los productos de los demás, reciclando los materiales de desecho potenciales de los demás y utilizando la energía de la manera más eficiente posible. Por analogía con los ecosistemas naturales, dicho sistema es un ecosistema industrial. Los ecosistemas industriales exitosos logran el máximo grado posible de reciclaje. Para citar a Kumar Patel de la Universidad de California en Los Angles, “El objetivo es la cuna de la reencarnación, ya que si uno está practicando correctamente la ecología industrial no hay tumba”. Como ha sido el caso de los ecosistemas naturales, la mejor manera de ensamblar ecosistemas industriales es a través de la selección natural en la que los diversos intereses involucrados elaboran relaciones mutuamente ventajosas. Sin embargo, con un conocimiento de la factibilidad de dichos sistemas, se pueden aplicar insumos externos y diversos tipos de incentivos para facilitar el establecimiento de ecosistemas industriales. Una medida clave del éxito de dicho sistema puede ser dada por la siguiente relación:
\[\frac{\textrm{Market value of products}}{\textrm{Consumption of material and energy}}\]
Así como los organismos de los ecosistemas naturales desarrollan fuertes relaciones simbióticas —la unión inseparable de algas y hongos en líquenes que crecen en superficies rocosas, por ejemplo—, las preocupaciones que operan en ecosistemas industriales desarrollan un alto grado de simbiosis industrial. Es el desarrollo de tales interacciones mutuamente ventajosas entre dos o más empresas industriales lo que resulta en el autoensamblaje de un ecosistema industrial en primer lugar. Los componentes de reciclaje de un ecosistema industrial dependen absolutamente de las relaciones simbióticas con sus fuentes de suministro.
En la Figura 13.1 se esboza un ecosistema industrial general. Los principales insumos para dicho sistema son la energía y las materias primas vírgenes. Un sistema exitoso minimiza el uso de materias primas vírgenes y maximiza la eficiencia de la utilización de energía. El sector de procesamiento de materiales produce materiales procesados como chapa de acero o polímeros orgánicos sintéticos. Estos a su vez van a un sector de fabricación de mercancías en el que los materiales procesados son conformados y ensamblados o, en el caso de consumibles como detergentes, formulados para dar el producto deseado. Materiales de desecho, rechazados
los componentes y los consumibles fuera de especificación generados durante la fabricación de mercancías pueden destinarse al reciclaje y la remanufactura. Desde la fabricación de bienes, los artículos manufacturados o las sustancias formuladas son llevados a un sector usuario, que incluye consumidores y usuarios industriales. En un exitoso sistema de ecología industrial, los materiales de desecho del sector usuario se minimizan y, idealmente, se eliminan totalmente. Los bienes gastados del sector usuario son llevados al reciclaje y remanufactura para ser introducidos de nuevo en el flujo de materiales del sistema. Dichos artículos pueden consistir en componentes de automóviles que se limpian, tienen cojinetes reemplazados y, de otra manera, reacondicionados para el mercado de piezas de automóviles reconstruidas. Otro elemento típico es el papel, que se vuelve a convertir en pulpa que se vuelve a convertir en papel. En algunos casos, el sector de reciclaje y remanufactura rescata materiales que se remontan al procesamiento de materiales para comenzar todo el ciclo. Un ejemplo de tal material es el aluminio de desecho que se funde y se vuelve a fundir en aluminio para la fabricación de mercancías. Las comunicaciones son esenciales para un ecosistema industrial exitoso, al igual que un sistema de transporte rápido y confiable. Es especialmente importante que estos dos sectores funcionen bien en la práctica moderna de fabricación que exige la entrega “justo a tiempo” de materiales y componentes para evitar los costos de almacenamiento de dichos artículos.
Una característica importante de un ecosistema industrial es su alcance. Un alcance regional lo suficientemente grande como para abarcar a varias empresas industriales, pero lo suficientemente pequeño como para que interactúen entre sí de manera constante es probablemente la escala más satisfactoria a considerar. Frecuentemente dichos sistemas se basan en sistemas de transporte. Los segmentos de carreteras interestatales sobre los cuales mercancías y materiales se mueven entre empresas en camiones pueden constituir ecosistemas industriales.