13.7: Impactos ambientales de los ecosistemas industriales

La práctica de la ecología industrial en la antrosfera ciertamente tiene profundos efectos potenciales sobre la atmósfera, la hidrosfera, la geosfera y la biosfera. Las influencias antrosféricas pueden variar desde efectos altamente localizados hasta efectos globales, como el calentamiento de invernadero o el agotamiento del ozono estratosférico. La magnitud de los efectos puede ser menor, o pueden ser catastróficos. Hasta hace relativamente poco tiempo, los efectos de las actividades humanas en el medio ambiente circundante eran de relativamente poca preocupación, resultando en un descuido que es la causa de muchos de los problemas ambientales que existen incluso hoy en día. Sin embargo, la práctica adecuada de la ecología industrial requiere que se tengan en cuenta las diversas influencias que las actividades antrosféricas tienen sobre el medio ambiente circundante.

Considerar los tipos de efectos que las actividades industriales pueden tener sobre las esferas ambientales naturales. Una de las influencias más obvias es sobre la atmósfera debido a la emisión a la atmósfera de gases contaminantes, vapores de compuestos volátiles y partículas. El dióxido de carbono liberado y los vapores como los de los hidrocarburos fluorados tienen un alto potencial para provocar el calentamiento del invernadero. Las partículas oscurecen la visibilidad y provocan efectos adversos para la salud en las personas que deben respirar el aire en el que están contenidas. Los clorofluorocarbonos conducen al agotamiento del ozono estratosférico y los hidrocarburos y óxidos de nitrógeno liberados a la atmósfera pueden causar la formación de smog fotoquímico. Las actividades industriales suelen utilizar grandes cantidades de agua para la refrigeración y otros fines. El agua puede contaminarse o calentarse excesivamente cuando se usa para enfriamiento (contaminación térmica).

Muchas industrias requieren grandes cantidades de materiales que son tomados de la Tierra por las industrias extractivas. Esto puede resultar en la interrupción de la geosfera debido a la minería, dragado y bombeo de petróleo. El otro efecto importante sobre la geosfera se debe a la necesidad de disponer de los desechos. Es posible que se requieran tierras escasas para los vertederos de eliminación de desechos y la geosfera puede contaminarse con contaminantes de la eliminación de desechos.

La biosfera se ve más afectada por la actividad industrial cuando se liberan sustancias tóxicas. Otros efectos sobre la biosfera pueden ser indirectos como resultado de efectos adversos sobre la atmósfera, la hidrosfera o la geosfera.

Los sistemas industriales dependen en gran medida de la utilización de combustibles fósiles, por lo que muchos efectos ambientales se deben a la extracción y combustión de combustibles fósiles. Las emisiones de dióxido de carbono que calientan el efecto invernadero, las emisiones de gases ácidos, los hidrocarburos formadores de humo y los óxidos de nitrógeno, y el deterioro de la calidad atmosférica de las partículas liberadas por la combustión de combustibles fósiles son todos efectos atmosféricos asociados con la combustión Las actividades de minería de carbón tienen el potencial de liberar agua ácida de la mina a la hidrosfera, la producción de petróleo puede liberar salmueras o resultar en derrames de petróleo oceánico, la precipitación ácida puede acidificar lagos aislados y el agua utilizada como agua de refrigeración en las centrales eléctricas puede contaminarse térmicamente. La geosfera puede verse alterada por la extracción de combustibles fósiles, especialmente en la minería superficial del carbón. El carbón se extrae de algunas áreas de Virginia Occidental cortando cimas enteras de montañas que recubren vetas de carbón y vertiendo la sobrecarga en valles de abajo para llegar al carbón. Los efectos sobre la biosfera de la utilización de combustibles fósiles pueden ser directos (vienen a la mente las aves cubiertas con alquitrán de los derrames de petróleo), pero son más comúnmente indirectos, como cuerpos de agua acidificados de lluvia ácida resultante de las emisiones de dióxido de azufre de la combustión del carbón.

Las actividades agrícolas ciertamente deben considerarse como parte de la antrosfera, y las prácticas agrícolas modernas forman parte de vastos sistemas industriales de base agrícola. Grandes cantidades de metano para el calentamiento de invernadero se liberan a la atmósfera por la acción de bacterias anóxicas en arrozales y en los intestinos de animales rumiantes. Las técnicas agrícolas de “Slash and burn” practicadas en algunos países tropicales liberan dióxido de carbono de gases de efecto invernadero a la atmósfera y destruyen la capacidad de los bosques para secuestrar dióxido de carbono atmosférico por fotosíntesis. Enormes cantidades de agua corren a través de los sistemas de riego. Parte de esta agua se evapora y se pierde de la hidrosfera. El agua que regresa a la hidrosfera de los campos de regadío recoge cantidades significativas de sal de la tierra y fertilizantes aplicados a la tierra, por lo que la salinidad del agua puede convertirse en un problema. Los acuíferos subterráneos se agotan severamente al bombear grandes cantidades de agua para riego. La producción de proteína del ganado requiere de mucha más agua en general que la producción de una cantidad equivalente de proteína del grano. Los desechos animales de enormes corrales de ganado son notorios contaminadores del agua, añadiendo al agua la demanda bioquímica de oxígeno que agota el oxígeno (DBO, ver Capítulo 9, Sección 9.3) y compuestos de nitrógeno inorgánicos potencialmente tóxicos. La perturbación de la geosfera por el cultivo de cultivos es enorme. La cría de ganado como alimento implica un grado mucho mayor de cultivo de la tierra que el cultivo de granos de cereales. La producción agrícola reemplaza ecosistemas biológicos enteros y diversos por ecosistemas artificiales, lo que provoca una grave perturbación en el estado natural de la biosfera. Otra actividad agrícola que afecta a la biosfera es la pérdida de diversidad de especies en la crianza de cultivos y ganado. Además de la pérdida de especies enteras de organismos, el número de cepas de organismos que crecen dentro de las especies tiende a disminuir severamente en la práctica agrícola moderna. Obviamente, aquellas variedades de cultivos y ganado que son más productivas son las que se utilizarán para producir grano, carne y productos lácteos. Sin embargo, si algo sucede, como una variedad particular que se vuelve susceptible a un virus recién mutado, es posible que ya no estén disponibles variedades resistentes alternativas. Por último, la crianza de cultivos transgénicos y ganado (ver Sección 12.12, “Aplicaciones Agrícolas de Organismos Genéticamente Modificados”) promete profundos y potencialmente imprevistos efectos sobre la biosfera.

Diseño de Ecosistemas Industriales para Minimizar el Impacto Ambiental

De la discusión anterior es obvio que la actividad industrial, ampliamente definida para incluir también a la agricultura, tiene un alto potencial para afectar negativamente a la atmósfera, la hidrosfera, la biosfera y la geosfera. Inherentes a la naturaleza de los ecosistemas industriales, sin embargo, son medidas y sistemas diseñados para minimizar tales impactos.

Se pueden tomar varias medidas para minimizar los efectos de los ecosistemas industriales sobre la geosfera. Dado que la mayoría de las materias primas requeridas para la fabricación originalmente tienen que extraerse de la geosfera, el reciclaje de materiales inherentes a ecosistemas industriales bien diseñados minimiza el impacto sobre la geosfera. La selección de materiales también puede ser importante. Como ejemplo, la extracción de cobre para hacer alambre de cobre una vez ampliamente utilizado para transportar señales de comunicaciones implica cavar grandes agujeros en el suelo y exponer minerales que tienden a liberar metales y contaminantes ácidos. La sílice utilizada en los cables de fibra óptica que ahora sustituyen en gran medida al cobre se obtiene simplemente de la arena. Los impactos de la perturbación de la geosfera para la producción de alimentos y fibra pueden ser minimizados por algunos de los métodos de conservación y prácticas agrícolas discutidos en el Capítulo 11.

Los ecosistemas industriales bien diseñados emiten material mucho menos dañino a la atmósfera que los sistemas industriales convencionales. Las emisiones atmosféricas industriales han ido disminuyendo notablemente en los últimos años como resultado de la mejora de la tecnología, la regulación más estricta y los requisitos para dar a conocer información sobre las emisiones atmosféricas. Una de las principales clases de contaminantes atmosféricos industriales ha consistido en los vapores de compuestos orgánicos volátiles (COV). Estos se han reducido significativamente al modificar las condiciones en las que se utilizan para disminuir las emisiones y por medidas como filtros de carbón activado para atrapar los vapores. La práctica de la ecología industrial va más allá de este tipo de medidas e intenta encontrar sustitutos, como las formulaciones a base de agua, de manera que ni siquiera es necesario utilizar compuestos orgánicos volátiles.

Años de regulación han resultado en una disminución mucho de las emisiones de contaminantes del agua de las operaciones industriales. Estos niveles bajos se han debido en gran parte a sofisticadas operaciones de tratamiento de agua que se aplican al agua antes de que sea liberada de una planta. Por deseables que sean estas medidas de “fin de tubería”, la práctica de la ecología industrial va más allá de dicho control de la contaminación, minimizando el uso del agua y previniendo su contaminación en primer lugar. Una forma de asegurar que los contaminantes del agua no se liberen de una operación industrial es reciclar completamente el agua en el sistema, sin agua afuera, sin contaminantes del agua.

En los últimos años, muchos desechos sólidos y líquidos peligrosos se han desechado indebidamente a sitios de la geosfera, dando lugar a una gran cantidad de “sitios de desechos peligrosos”, tema de la actividad de Superfund en Estados Unidos. La práctica de la ecología industrial busca eliminar totalmente cualquier residuo de este tipo que requeriría su eliminación. Idealmente, tales desechos simplemente representan recursos materiales que no se utilizan adecuadamente, hecho que puede servir de guía para la prevención de dichos desechos.

El gasto energético conlleva el potencial de causar daños ambientales a las diversas esferas del medio ambiente. Un objetivo primordial en la práctica adecuada de la ecología industrial es el uso más eficiente de las fuentes de energía menos contaminantes posibles. Los motores eléctricos más eficientes en las operaciones industriales pueden reducir significativamente el consumo de electricidad. El diseño adecuado de los edificios para reducir los costos de calefacción y refrigeración también puede reducir el consumo de energía. Muchas operaciones industriales requieren calor (calor de proceso en lenguaje industrial) y vapor. En lugar de generarlos por separado, se pueden producir en ciclos de potencia combinados junto con la generación de electricidad, lo que aumenta en gran medida la eficiencia general de la utilización de la energía.