Análisis del ciclo de vida de los cables

El Análisis del Ciclo de Vida (ACV) estudia los aspectos ambientales y los impactos potenciales durante toda la vida de un producto (es decir, desde la cuna a la tumba). Desde la adquisición de materias primas, a través de la producción, hasta el uso y disposición final (la norma internacional ISO 14040).

Un ACV recoge datos disponibles de los factores ambientales desde el momento en que los recursos son extraídos de la  naturaleza hasta el momento en que los materiales utilizados son devueltos a la naturaleza, el llamado ¨proceso de la cuna a la tumba¨. Por ejemplo, desde la extracción de petróleo, a través de la refinación de petróleo en combustibles y productos químicos, mediante el uso de esos combustibles y productos químicos para la fabricación de otros productos, seguido por el consumo de recursos durante el uso del producto y finalmente a la eliminación del producto al final de su vida útil.
«La Industria» ofrece servicios a los consumidores mediante la conexión de varios procesos industriales en lo que podría ser una compleja red incluyendo muchas clases de industrias, tales como productos químicos básicos, la generación de energía, transporte, ventas al por menor y la recolección y eliminación de residuos. Para iniciar un ACV, los datos del medio ambiente deben ser obtenidos a través de todos estos grupos de diferentes servicios y ser compilados en un inventario que recibe el nombre de ICV o Inventario del Ciclo de Vida.

El ACV es también una de las herramientas más completas para evaluar el impacto ambiental de una sustancia química utilizada en un cierto producto.Los objetivos principales son:
  • Proporcionar un cuadro tan completo como sea posible de las interacciones de una cierta actividad con el medio ambiente.
  • Contribuir a la comprensión de la naturaleza global e interdependiente de las consecuencias ambientales de las actividades humanas.
  • Proporcionar a los responsables de la toma de decisiones la información que define los efectos ambientales de estas actividades y de esta forma identificar las oportunidades de mejora del medio ambiente.
  • Un ACV generalmente evalúa la situación del medio ambiente basado en los efectos ecológicos y el uso de recursos, pero también puede incluir ambientes laborales y efectos económicos y sociales.
   

La Organización Internacional de Normalización ha preparado normas internacionales para la metodología del ACV. Las siguientes normas están disponibles actualmente:

ISO 14040: Norma sobre Gestión Ambiental – Análisis de Ciclo de Vida – Principios y estructura (1997).  Ofrece una visión general de la práctica, aplicaciones y limitaciones del ACV en relación a un amplio rango de usuarios potenciales, incluyendo aquellos con un conocimiento limitado sobre el ACV.

ISO 14041: Norma sobre Gestión Ambiental – Análisis de Ciclo de Vida – Definición de Objetivos y Alcance y Análisis de Inventario (1998).  Recoge los requerimientos y directrices a considerar en la preparación, aplicación o revisión crítica del análisis del inventario de ciclo de vida (la fase del ACV referente a la recogida y cuantificación de los consumos y emisiones relevantes que se producen en el ciclo de vida de un producto).

ISO 14042: Norma sobre Gestión Ambiental – Análisis de Ciclo de Vida – Evaluación del Impacto de Ciclo de Vida (2000). Ofrece una guía sobre la fase del ACV consistente en la evaluación de impactos (que tiene por objeto la evaluación de los impactos ambientales potenciales y significativos a partir de los resultados del análisis de inventario).  

ISO 14043: Norma sobre Gestión Ambiental – Análisis de Ciclo de Vida – Interpretación del ciclo de vida (2000). Ofrece una guía sobre la interpretación de los resultados del ACV en relación con la definición de objetivos del estudio, incluyendo una revisión del alcance del ACV, así como del tipo y calidad de los datos utilizados.      

Cables   

Los cables son utilizados para una gran variedad de propósitos y cada una de sus partes tiene su propia función. En general, los cables están compuestos por cuatro partes: conductores, aislantes, relleno y cubierta. La capa de aislamiento es simplemente una capa de aislante eléctrico para los conductores. El cable está cubierto con una capa de revestimiento llamada cubierta para proteger los conductores eléctricos de posibles daños mecánicos. Entre los conductores y la cubierta se encuentra el relleno, el cual, como su nombre lo indica, cumple la función de llenar el espacio que queda entre la cubierta y los conductores, como así también de darle forma circular al cable.

La composición del material para las diferentes partes puede variar significativamente dependiendo de la función del cable. El material del conductor puede ser cobre o aluminio, pero generalmente se utiliza cobre.

Desde que los materiales poliméricos han estado disponibles se han utilizado con frecuencia para el aislamiento y cubierta de cables. De los polímetros, el PVC ha sido el tipo de plástico más común para cables. Sin embargo, debido a los problemas ambientales relacionados con el PVC, se han desarrollado materiales alternativos para cables y en la actualidad son frecuentemente utilizados. Los nuevos cables son libres de halógenos y usualmente basados en el polietileno.

Producción de Cobre 

Para la confección del inventario del ciclo de vida del cobre utilizado para la fabricación de cable se asume lo siguiente: 
  1. 2/3 de la producción proviene de la minería a cielo abierto.
  2. Las minas están localizadas en Chile y en EE.UU.
  3. El cobre es transportado a Rótterdam.
  4. La producción contiene una mezcla de 20% de cobre reciclado y 80% virgen.
  5. Se utiliza un promedio de los datos obtenidos para el año 1993 y los datos incluyen el transporte desde la mina hasta la puerta de la fábrica.
Tabla 1. Se resumen los datos del inventario del ciclo de vida para la producción de cobre.

Valores para 1 Kg. de cobre     
Entradas  Emisiones  
Recursos energéticos  Emisiones a la atmósfera  
Carbón10,7MJCO0,0025Kg.
Petróleo67MJCO2, fósil7,175Kg.
Gas natural14MJNOx0,02Kg.
Recursos energéticos renovables  SO21,06Kg.
Energía hidroeléctrica3,28MJEmisiones al agua  
Recursos  TSS2,82Kg.
Cobre (mineral)0,8KgMateriales/productos  
Recursos/productos  Cobre1Kg.
Cobre (reciclado)0,2KgResiduos sólidos  
   residuos minerales134Kg.

1) Las emisiones de SO2 son relativamente altas. Las emisiones dependen del tipo de mineral, tipos de combustibles, etc. y pueden variar considerablemente.

Producción de PVC 

Los plásticos PVC son utilizados en todas las capas plásticas que componen un cable de PVC. El principal tipo de PVC utilizado para cables es producido mediante un proceso llamado polimerización en suspensión.  

Tabla 2. Datos para la producción de PVC, a partir de la materia prima hasta la puerta de la fábrica, mediante el proceso de polimerización en suspensión.

Valores para 1 Kg. de PVC, virgen     
Entradas  Salidas  
Químicos  Emisiones  
KCl0,059Kg.TCDD eqv. 2)1,80E-15Kg.
Azufre0,01Kg.Emisiones a la atmósfera  
Recursos energéticos  CH40,0074Kg.
Carbón3,97MJCl2 (aire)2,00E-06Kg.
Petróleo18,04MJCO0,0023Kg.
Energía sin especificar0,1MJCO2, fósil2Kg.
Gas natural26,95MJHC (aire)0,0019Kg.
Nuclear5,8MJHC aromático (aire)6,00E-06Kg.
Recursos energéticos renovables MJHC clorado (aire)3,70E-05Kg.
Energía hidroeléctrica0,9MJHCL (aire)0,00015Kg.
Materiales/Productos  Mercurio, Hg (aire) 2)2,70E-07Kg.
Piedra caliza CaCO30,01Kg.NOx0,0095Kg.
Recursos  Partículas0,0029Kg.
Barita BaSO48,20E-05Kg.SO20,0082Kg.
Bauxita ALO(OH)0,00044Kg.Emisiones al agua  
Bentonita3,20E-05Kg.Acido, como ion H4,80E-05Kg´.
Hierro, Fe (mineral)0,00024Kg.BOD8,50E-05Kg.
Arena4,70E-04Kg.Iones de cloro0,039Kg.
Recursos/Productos  COD0,00076Kg.
NaCl0,65Kg.HC (aq)2,60E-05Kg.
   HC clorado (aq)1,00E-06Kg.
   Mercurio, Hg (aq) 2)5,60E-08Kg.
   Iones de sodio (aq)7,80E-03Kg.
   Iones sulfato0,0041Kg.
   TSS0,0017Kg.
   Materiales/Productos  
   PVC polímetro virgen1Kg.
   Residuos sólidos  
   Residuo industrial0,0042Kg.
   Químicos inertes0,011Kg.
   Residuo mineral0,042Kg.
   Químicos regulados0,005Kg.
   Escorias y cenizas0,0094Kg.
1) Fuente de datos: “Eco-profiles of the European polyner industry”, Association of   Plastics Manufacturers in Europe (APME), 1992-1993. Datos de la base de datos de APME.

2) Los datos se refieren a la producción de cloro con un proceso moderno de mercurio. Los datos se han tomado sobre la base de las plantas escandinavas. Si se utiliza el proceso de membrana en la producción de cloro las emisiones de mercurio son casi nulas.

Reciclado de materiales   

El reciclado es un aspecto importante en casi todos los análisis de productos relacionados con cuestiones del medio ambiente. Sin embargo, es importante destacar que el término incluye el reciclaje no sólo material, sino también el reciclaje de la energía o la producción de metano en un relleno sanitario.

El proceso de reciclado de materiales en este estudio abarca al cobre y a los termoplásticos. Los cables son transportados hasta una planta donde se separan los diferentes materiales que los componen y luego cada material es reciclado por separado.

Reciclado de Cobre  

Los datos disponibles de la refundición de cobre son muy limitados ,por lo tanto los datos utilizados son estimaciones. 

Tabla 3. Datos para el reciclado de cobre.

Valores para 1 Kg. de Cobre    
Entradas  Salidas  
Energía  Emisiones a la atmósfera  
Energía eléctrica15,5MJCO0,000137Kg.
Recursos energéticos  CO2, fósil0,457Kg.
Petróleo5,75MJHC (aire)4,40E-05Kg.
Materiales/Productos  N2O1,36E-06Kg.
Cobre, Cu1KgNOx0,0014Kg.
   Partículas7,36E-05Kg.
   SO20,000279Kg.
   Emisiones al agua  
   COD1,20E-06Kg.
   Aceite3,40E-07Kg.
   Fenol4,80E-07Kg.
   Materiales/Productos  
   cobre, Cu 1Kg.

Reciclado de Plástico 

Los procesos de reciclado de los diferentes tipos de plástico todavía están en desarrollo, es por ello que sólo un pequeño volumen del flujo total de plásticos son reciclados actualmente.   

Tabla 4. Datos para el proceso de reciclado mecánico de los plásticos.

Valores para 1 Kg. de plástico    
Entradas  Salidas  
Energía  Emisiones a la atmósfera 
Energía eléctrica1,33MJCO7,87E-06Kg.
Recursos energéticos  CO2, fósil0,03Kg.
Petróleo0,135MJNOx5,60E-05Kg.
Gas natural0,0697MJPartículas3,37E-06Kg.
Materiales/Productos  SO21,69E-05Kg.
Plástico total1Kg.Materiales/Productos  
   Plástico total1Kg.

Incineración de cables y dioxinas 

En la Argentina, así como en otros países, todavía se practica una forma de reciclado que implica la incineración de la parte plástica del cable para recuperar solamente el cobre. Las emisiones gaseosas de esta actividad son altamente contaminantes y pueden causar daños a quienes la practican, a quienes se encuentren cerca y al medio ambiente en general.

La incineración produce cenizas, escorias y gases emitidos a la atmósfera ,los cuales contienen productos derivados de la combustión (HCl, HF, CO, CO2, NOx, SO2  y metales pesados). Aunque algunos de estos contaminantes son técnicamente posibles de controlar, lo cierto es que este sector ha sido objeto de debate y controversia durante mucho tiempo, cuestionándose siempre al final su seguridad. Esta polémica ha cobrado aún más importancia con la vinculación de la presencia de dioxinas y furanos a la práctica de estas actividades, suscitándose una gran alarma social por el riesgo potencial de estas sustancias para la salud y su impacto sobre el medio.

Las policlorodibenzo-p-dioxinas (PCDDs) y los policlorodibenzofuranos(PCDFs), más comúnmente conocidos como dioxinas y furanos, constituyen dos grupos de hidrocarburos aromáticos halogenados que engloban un total de 210 compuestos diferentes. Su estructura molecular se caracteriza por la planaridad que confiere la unión de dos anillos bencénicos a través de dos átomos de oxígeno en el caso de las dioxinas, o de un átomo de oxígeno en el caso de los furanos. Cada uno de los anillos puede presentar diferentes grados de cloración, de manera que el número de átomos de cloro unidos a una molécula varía entre uno (monoclorados) y ocho (octaclorados). Al mismo tiempo, para un determinado grupo homólogo de grado de cloración, los átomos de cloro pueden encontrarse unidos a diferentes átomos de carbono, dando lugar a combinaciones no equivalentes, cada una de las cuales corresponde a un isómero diferente; en total el número de isómeros posibles es de 75 PCDDs y 135 PCDFs.

La similitud estructural entre las dos familias de sustancias hace que los compuestos presenten también posean propiedades físico-químicas análogas. En general, las PCDDs y los PCDFs son sólidos cristalinos e incoloros a temperatura ambiente que se caracterizan por una elevada estabilidad térmica y química, con puntos de fusión y ebullición relativamente elevados, estables en medio ácido y básico e incluso frente a la acción de algunos agentes oxidantes. Además, poseen un marcado carácter lipofílico que se refleja en un elevado índice de partición n-octanol/agua.

Todas estas propiedades configuran un marco idóneo para considerar a estos compuestos como potenciales sustancias contaminantes altamente persistentes, capaces de experimentar fenómenos de bioacumulación y de acceder con relativa facilidad a los diferentes niveles de la cadena trófica.Las PCDDs y los PCDFs aparecen en pequeñas cantidades como subproductos inevitables de determinadas reacciones químicas. Su presencia se encuentra vinculada a una gran variedad de procesos industriales, lo que justifica que durante este siglo se haya observado un incremento notable de los niveles de estos compuestos con el aumento de la actividad industrial.

Entre las principales fuentes de producción que se conocen en la actualidad cabe destacar los procesos de blanqueo de papel con cloro o los procesos de incineración, por citar sólo algunos ejemplos.

Fuente:  Swedish National Testing and Research Institute. 

Emilio Cernadas