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Diseño y Desarrollo de Productos: Design for the Environment Dr. Sergio Romero
DESIGN FOR THE ENVIRONMENTDISEÑO SUSTENTABLE
DISEÑO VERDE
Dr. Omar Romero Hernández
Diseño y Desarrollo de Productos: Design for the Environment Dr. Sergio Romero
1. ¿Qué es el diseño verde?
Crear un producto que sea respetuoso con el medioambiente, que satisfaga las necesidades de los usuarios y que se pueda producir de forma eficiente.
El diseño verde implica reducir el consumo de materiales, energía y emisiones. El diseño verde implica la evaluación de toda la cadena de suministro (Análisis del Ciclo de Vida) que contemple desde la extracción de materia prima y otros recursos para los procesos de manufactura, el uso del producto, su reutilización, reciclado y su disposición final como del residuo.
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The design for environment structure
Design for Environment
Design for Sustainability Design for Health and Safety
Design Environmental Protection
Design for ResourceConservation
• Toxics
• Pollution
•HazardousWastes
• Natural Hazards
• Transportation
•Occupational
•Product
Design for RiskReduction
Design forAccidentPrevention
• Habitat
• Species
• Climate
• Air
• Water
• Energy
• Soil
• Forest
• Material
• Water
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Factores y áreas de oportunidad.
Menor consumo de materiales:
Reducción del peso de los materiales utilizados.Evitar diseños gruesos.Hacer diseños inteligentes.Hacer diseños de tal manera que sean
ensamblados a locación.
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Factores y áreas de oportunidad.
Materiales con un menor impacto ambiental.
Evitar materiales tóxicos, metales pesados.Evitar materiales con influencia en la capa de ozono.Evitar uso de hidrocarburosPromover el uso de materiales renovablesUtilizar materiales con un bajo contenido de energía.Promover el uso de materiales reciclados en partes no visuales.
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Factores y áreas de oportunidad.
• Menor consumo de energía.
Nuevos productos que ahorran energía para poder funcionar. Disminución de costos financieros.Disminución en la utilización de energía,
sobretodo en lugares en donde es escasa o limitada.
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Factores y áreas de oportunidad.
• Mayor facilidad para re-uso.
Diseño para poder desensamblar.Cambiar partes débiles con facilidad.Identificar partes diferentes con marcas distintivas (colores).
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Factores y áreas de oportunidad.
• Reducción de desperdicios.Evitar los modelos lineales tradicionales de la
producción industrial, según los cuales los residuos son inevitables.En un ecosistema natural no existen los desperdicios.
Implementar cadenas que permitan que los productos utilizados, los residuos y los desechos de las industrias pertenezcan a un sistema multidimensional de reciclado y aprovechamiento posterior.
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Herramientas de Análisis.
• Análisis de Ciclo de Vida (LCA, Life Cycle Assessment).
Desarrollo de una nueva estrategia de negocio con productos ambientales Diseño o mejora de un producto o proceso Definición de un criterio de eco-etiquetado (eco-labelling). Comunicación sobre los aspectos ambientales del producto. Rediseño de un servicioReducción de desperdicios en el proceso.Evitar la generación de contaminantes desde su fuente.
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Eco-etiquetadoDefiniciones
There are many different voluntary (and mandatory) environmental performance labels and declarations. The International Organization for Standardization (ISO) has identified three broad types of voluntary labels, with ecolabelling fitting under the Type I designation.
Voluntary Environmental Performance Labelling -- ISO Definitions:
Type I -- a voluntary, multiple-criteria based, third party program that awards alicense that authorizes the use of environmental labels on productsindicating overall environmental preferability of a product within aparticular product category based on life cycle considerationsType II -- informative environmental self-declaration claimsType III -- voluntary programs that provide quantified environmental data of aproduct, under pre-set categories of parameters set by a qualified thirdparty and based on life cycle assessment, and verified by that or anotherqualified third party.
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2. Eco-etiquetadoNormas
ISO 14020 - Principios generales (1998)
ISO 14021 - Etiquetado ambiental Tipo IIAuto-declaraciones ambientales (1999)
Normas ISO Serie 14020: Normas ISO Serie 14020:
Etiquetas y declaraciones ambientales Etiquetas y declaraciones ambientales
ISO 14025 - Declaraciones ambientales Tipo IIIPrincipios guía y procedimientos (Iniciada en Marzo 2003)
ISO 14024 - Etiquetado ambiental Tipo IPrincipios y procedimientos (1999)
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2. Eco-etiquetadoLos nueve principios de las Normas ISO 14020
1. Ser exactas, verificables, pertinentes y no engañosas.
2. Basarse en métodos científicos, que produzcan resultados exactos yreproducibles.
3. No crear obstáculos innecesarios al comercio internacional.
4. Proveer información sobre el método y todo criterio usado, cuando searequerida.
5. Tomar en consideración todos los aspectos
pertinentes del ciclo de vida del producto.
Los 9 principios de la ISO 14020 9 principios de la ISO 14020
Las etiquetas y declaraciones ambientales deben:
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Eco-etiquetadoLos nueve principios de las Normas ISO 14020
6. No impedir las innovaciones que mantienen o mejoran el desempeño ambiental.
7. Limitar los requisitos adminisrativos o pedidos de información a los necesarios para establecer la conformidad con los criterios y las normas aplicables.
8. Incluir en el proceso de desarrollo una consulta abierta y participativa,para lograr consenso .
9. Poner a disposición de los compradores la información sobre los aspectos ambientales de los productos/servicios .
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Eco-etiquetado
Ejemplo 1: heladera
Etapa de “uso”: consumo de energía por año.
Etapa de “manufactura”: libre de CFC.
Etapa de “disposición”: porcentaje de
componentes reciclables.
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DISEÑO POR EL AMBIENTE
Analyzing 1 p life cycle 'Ciclo de vida Ventilador'; Method: CML 2 baseline 2000 / World, 1990 / characterization
%
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Total
Energy South America LDPE B HDPE B PP B Aluminium foil B Remaining processes
95,5
2,11 1,28 0,489 0,32 0,289
Ejemplo 2: Ventilador
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Eco-etiquetadoEnvironmental Labels from around the world
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Eco-etiquetadoReciclado
Uno de los símbolos más usados en los EE UU para indicar si un material es reciclable o reciclado se muestra en la sig. figura:
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Eco-etiquetadoReciclado del plástico
Aunque las tres flechas orientadas alrededor de un círculo, representan que el producto es reciclable, solamente dos plásticos se reciclan hasta un grado considerable: el polyetilen tereftalato (PET o PETE) y el polietileno de alta densidad (HDPE).
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Análisis de ciclo de vida¿Qué es LCA?
“Life Cycle Assessment” es un procedimiento completo para hacer estudios sobre el ciclo de vida de un producto desde la materia prima hasta su deshecho
– Resultados cuantitativos– Interpretación relacionada con el impacto ambiental
y los objetivos del estudio
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3. Análisis de ciclo de vidaLife Cycle Assessment (LCA)
Emissions to Water
Raw Materials
Energy / Fuels
INPUTS OUTPUTS
S Y S T E M
Water Heat
Usable Products
Emissions to Air
Solid Waste
LIFE CYCLE ASSESSMENT
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3. Análisis de ciclo de vidaLife Cycle Inventories
LIFE CYCLE ASSESSMENT
Raw Materials
MaterialManufacture
Product Use
Product Disposal
ProductManufacture
Product Recycle
Product Remanufacture
Materials Recycle
Energy + Materials
EmissionsEnergy + Materials
EmissionsEnergy + Materials
Emissions
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Life Cycle Assessment
PENSANDO QUE ESTA UD. EN UN SUPERMECADO Y SE LE PREGUNTA SI DESEA UNA BOLSA DE PAPEL O UNA BOLSA DE PLÁSTICO…
¿CUAL SELECCIONARÍA UD. ?(CON BASE EN CRITERIOS AMBIENTALES)
LIFE CYCLE ASSESSMENT
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¿Por qué un LCA?
• Creciente interés en asuntos ambientales (regulaciones, leyes, mercado)
• Exploración y aprendizaje• Necesidad de una herramienta para medir el
impacto que genera una entidad al medio ambiente
• Un estudio completo del sistema
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¿Por qué? ¿Cómo? ¿Para quién?
“La definición del objetivo debe sin ambigüedades
establecer la aplicación deseada, la razón por la cual
se hace el estudio y la audiencia a la que apunta”
ISO 14041
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Requerimientos del alcance y el modelado
• Definir que productos en especifico, diseños de producto u opciones de proceso van a ser investigadas
• Mapa de flujo inicial• Tener una unidad funcional de referencia• Selección de categorias de impacto y de metodos para
la evualuación de impacto• El tipo de LCA a escoger depende del objetivo
planteado
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Fronteras del sistema
– En relación a sistemas naturales– Geográficos– Horizonte en el tiempo– Criterios de “cut-off”– En relación con otros ciclos de vida y problemas de
alocación
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• Subdivisión del sistema– Plano frontal– Plano de fondo
• Requisitos en la calidad de los datos– Relevancia– Confiabilidad– Accesibilidad
• Supuestos y limitaciones
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Análisis de Inventario LCI
Construcción del modelo de flujo de un sistema técnico que
contenga balances de masa y energia incompletos y
solamente enfocados sobre flujos relevantes
» Construcción del “flowchart”
» Recolección de datos
» Cálculo de cargas al medio ambiente
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Construcción del “flowchart”
• Más detallado que el hecho durante la fase de definición de objetivos
• Contiene todas las actividades modeladas y los flujos entre ellas
• La complejidad incrementa con las actividades de reciclado y la
estructura en red
• Proceso iterativo
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Recolección de datos
• Tipo de información• Descriptiva, cualitativa y numérica
• Fuentes de información• Expertos, gente involucrada en el proceso, otros estudios
• Planeación para la recolección de información• Escoger en donde es necesario que tipo de información (aproximada o
precisa)• Como obtener la información y definir los limites de participación del que la
aporta
• Validación
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ANÁLISIS DE IMPACTO DE CICLO DE VIDAEJEMPLO:
LCA aplicado a las botellas de PET en México
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LCA 1: Reciclado del PETAnálisis del Sistema Proyecto 2 de 3
CHINA
STATESUNITED
Electricity
MEXICO
Recycler 1
Recycler 2
Recycler 3
Other
Recyclersnational
Port
Manzanilloand Nuevo Laredo
EXPORTS
Centers
Transfering
Landfill
Collection Center
Blow Forming Bottle Filling
HDPE
COSTUMER
PP
Electricity
MEXICO
PET
gradebottle
Functional Unit:
The functional unit for this project is the total amount of PET bottle grade that was consumed in 2002 in soft drinks, water and oil: 429,000 m.t.
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Resultados: LCA de las botellas de PETUSE
1 p
Life Cycle
1 p
Beverage
5,04E6 kg
HDPE4,29E8 kg
PET
4,53E7 kg
PP3E7 MJ
Electricity4,29E8 kg
Blowing
1,42E7 kg
Cardboard4,29E6 kg
HDPE 5,25E9 MJ
Electricity
4,79E8 kg
Waste
1,2E7 kg
Recycling
1,88E7 MJ
Electricity-1,2E7 kg
RecycledPET
3,45E7 kg
Export
1 p
Life Cycle
1 p
Beverage
5,04E6 kg
HDPE4,29E8 kg
PET
4,53E7 kg
PP3E7 MJ
Electricity4,29E8 kg
Blowing
1,42E7 kg
Cardboard4,29E6 kg
HDPE 5,25E9 MJ
Electricity
4,79E8 kg
Waste
1,2E7 kg
Recycling
1,88E7 MJ
Electricity-1,2E7 kg
RecycledPET
3,45E7 kg
Export
A detailed description of all processes and stages considered can be observed in the Sima Pro model.
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LCA 1: Reciclado del PETResults: LCA (Waste Scenario) Proyecto 2 de 3
1 pWaste
Scenarios-4,23E7
4,79E8 kg
Waste
1,2E7 tkmTransport
2,3E7 MJ
Diesel
1,2E7 kg
Recycling
1,88E7 MJ
Electricity
-1,2E7 kg
PETRecycled
3,45E7 kgExport 1
3,89E7 tkm
Transport
4,14E6 MJ
Electricity
7,19E6 kgExport 2
7,82E6 tkm
Trasnport
1 pWaste
Scenarios-4,23E7
4,79E8 kg
Waste
1,2E7 tkmTransport
2,3E7 MJ
Diesel
1,2E7 kg
Recycling
1,88E7 MJ
Electricity
-1,2E7 kg
PETRecycled
3,45E7 kgExport 1
3,89E7 tkm
Transport
4,14E6 MJ
Electricity
7,19E6 kgExport 2
7,82E6 tkm
Trasnport
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Análisis de SensibilidadEffect of Distance on the collection % Proyecto 2 de 3
0
200
400
600
0 20 40 60 80
% collected
kmScenario (a)Scenario (b)
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Análisis de SensibilidadEffect of Distance and Collecting rate Proyecto 2 de 3
GWP Total (Scenario a y b)
2.95E+093.00E+093.05E+093.10E+093.15E+093.20E+093.25E+093.30E+093.35E+093.40E+093.45E+09
0 20 40 60 80 100
% Collected
kg C
O2
eq
Scenario a
Scenario b
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ANÁLISIS DE IMPACTO DE CICLO DE VIDAEJEMPLO 2:
LCA aplicado a las botellas de PET, latasde aluminio y botellas de vidrio en México
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Comparison/ LCA Total/ Global/ Sizes with Less Impacts
Comparing 1 p life cycle 'Aluminio (Global): Ciclo de Vida Lata' w ith 1 p life cycle 'PET 2500ml Ret: (Global) Ciclo de Vida Botella' and w ith 1 p life cycle 'Vidrio Ret. 5
%
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
abioticdepletion
global w arming (GWP10
ozone layer depletion
humantoxicity
fresh w ater aquatic
marine aquatic ecotoxicit
terrestrialecotoxicity
photochemical oxidation
acidification eutrophication
Aluminio (Global): Ciclo PET 2500ml Ret: (Globa Vidrio Ret. 500 ml:Ciclo
Impact Assessment and Interpretation
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Life-cycle model for assembled durable products
Dealers andCustomers
Reuse
SolidWaste
Raw MaterialSuppliers
OtherMarkets
1. Natural Resources
Recycling
Product Manufacturers
EquipmentSalvagers
Energy Generators
Material Reprocessors
Disassemblers
RemanufactureComponent
Manufacturers
MaterialReclaimers
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Eco-eficiencia
SustainableResource Use
Cleaner ProductsCleaner
Processes