informe analisis ciclo de vida muebles aidima

www.ecodisseny.net

2006

AIDIMA

INFORME

SECTOR MUEBLE

Análisis de ciclo de vida aplicado al mueble: caso práctico de comparación de dos estanterías.

INFORME TÉCNICO MUEBLE

AIDIMA

1

INDICE

1. EN QUÉ CONSISTE EL ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA. 1

2. ANÁILISIS DE CICLO DE VIDA COMPARATIVO SIMPLIFICADO APLICADO A UN MUEBLE. 2

2.1. DEFINICIÓN DE OBJETIVOS Y ALCANCE DEL ESTUDIO. 2

2.2. ANÁLISIS DE INVENTARIO (ICV). 7

2.3. EVALUACIÓN DE IMPACTO Y ANÁLISIS DE RESULTADOS. 11


AIDIMA

2

1. EN QUÉ CONSISTE EL ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA. El análisis de ciclo de vida es un proceso objetivo para evaluar las cargas ambientales asociadas a un producto, proceso o actividad identificando y cuantificando tanto el uso de materia y energía como los vertidos de todo tipo al entorno; para determinar el impacto de ese uso de materia y energía y de esas descargas al medio ambiente; y para evaluar y llevar a la práctica oportunidades de realizar mejoras ambientales. El estudio incluye el ciclo completo del producto, proceso o actividad, teniendo en cuenta las etapas de: extracción y procesado de materias primas; producción, transporte y distribución; uso, reutilización y mantenimiento; reciclado y disposición final. Debido a esta necesidad de datos cuantitativos de entrada y salida de materias y energía, que dicho estudio se deba aplicar a un caso concreto. Con los resultados del análisis de ciclo de vida realizado a un sistema determinado, se puede establecer el impacto medioambiental del producto y su correspondiente sistema de embalaje y analizar aquellos aspectos que contribuyen mayoritariamente a generarlo, para así proponer una serie de modificaciones en base al mismo, que permitan su rediseño integrando criterios técnicos y medioambientales, siguiendo los principios del ecodiseño. El modelo resultante se puede evaluar de nuevo mediante la metodología del análisis de ciclo de vida para verificar la disminución del impacto ambiental lograda mediante el rediseño del mueble y su envase. Actualmente el diseño en la industria del mueble se centra especialmente en los aspectos estéticos y de calidad del producto, además del coste de las materias primas. La perspectiva del ecodiseño, basada en el principio de prevención (prioritario en la legislación medioambiental sobre residuos), y con una concepción global de los posibles efectos de un producto a lo largo de todo su ciclo de vida, constituye un avance decisivo en materia de responsabilidad industrial respecto al medio ambiente por su importante contribución al desarrollo sostenible, y representa un alto grado de innovación en el sector productivo del mueble a nivel nacional.

2. ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA COMPARATIVO SIMPLIFICADO APLICADO A UN MUEBLE. A continuación se va a realizar un análisis de ciclo de vida (ACV) comparativo a dos modelos de estantería. A medida que se vayan desarrollando las diversas etapas del ACV, se realizará previamente una breve descripción teórica de las tareas que se deben acometer en cada una de ellas y el resultado esperado. 2.1. DEFINICIÓN DE OBJETIVOS Y ALCANCE DEL ESTUDIO. Es la primera fase del estudio y probablemente la más importante, puesto que en ella se establecen los cimientos sobre los cuales se construirá el resto del ACV: la definición del propósito del estudio, la definición del ámbito del estudio, el establecimiento de una


AIDIMA

3

unidad funcional y el establecimiento de un procedimiento para garantizar la calidad de los datos. Cabe remarcar que, si durante el estudio aparece información que así lo aconseje, estos elementos se pueden redefinir o reconsiderar. Propósito del estudio : El presente análisis de ciclo de vida comparativo tiene un objetivo didáctico para dar a conocer a las empresas, especialmente las pymes, la herramienta de Análisis de Ciclo de Vida de forma aplicada a un producto concreto del sector del mueble. Alcance del estudio: Define el sistema especificando claramente las funciones del sistema bajo estudio, sus límites y los parámetros que lo caracterizan. Asimismo, se deben establecer los requisitos de los datos que se utilizarán, las hipótesis clave y las limitaciones del estudio. El objeto de estudio son dos estanterías de oficina, cuya función es almacenar documentación en formato impreso, permitiendo colocar archivadores para papeles de tamaño A4 en vertical, en sus estantes1. Para este estudio se toma la misma configuración de estantería, haciendo variar únicamente de un modelo al otro las materias primas de los elementos de madera y derivados (estantes, laterales y trastera), todos ellos del mismo tipo de tablero. � Estantería A: tableros aglomerados de partículas con recubrimiento melamínico. � Estantería B: tableros de MDF barnizados. Se considera una estantería con cinco estantes de longitud 100 cm y profundidad de 40 cm, y una altura mínima entre estantes de 40 cm. Para establecer los límites del sistema, se deben analizar los diferentes procesos y subprocesos aguas arriba y aguas a bajo de la etapa de fabricación del producto estudiado, de forma que se obtenga el ciclo de vida completo del mismo. Dicho ciclo de vida se representa mediante un diagrama de flujo. La estantería está compuesta por una serie de elementos: � Elementos metálicos: tornillos necesarios. � Madera y derivados: de tablero derivado de la madera que compone sus estantes,

laterales y trasera. También será necesario contemplar los elementos propios del embalaje: � Cartón: caja y cantoneras. � Plásticos: flejes, cantoneras, plástico de burbujas, film estirable de PE, etc. � Madera: paletas. Ya que para los muebles de oficina no se suelen emplear cajas de

madera. Además de analizar la obtención de las materias primas y el propio proceso productivo del mueble, se deben considerar las etapas relativas a su distribución, uso y fin de vida del mismo. Los límites del ciclo de vida de cada estantería se muestran a continuación en los siguientes diagramas de flujo. Dado que se trata de un ACV eminentemente didáctico, los procesos considerados no se detallan al máximo, sino que se exponen de forma agregada, pudiendo ser cada uno de ellos desglosado en diversas operaciones unitarias en el caso de un estudio más completo.

� 1 Este requisito determinará la altura mínima entre estantes.


AIDIMA

4

Figura 1 Diagrama del ciclo de vida de la estantería A.

Figura 2 Diagrama del ciclo de vida de la estantería B.

OBTENCIÓN Y PROCESADO DE MATERIAS PRIMAS

TABLERO AGLOMERADO

DE PARTÍCULAS

RECUBRIMIENTO MELAMÍNICO

PINTURAS Y BARNICES

HERRAJES

•CAJA Y CANTONERAS DE CARTÓN

•FILM RETRÁCTIL DE PE

• BOLSAS DE PE

ESTANTERÍA A

EMBALAJE

MECANIZADO DE TABLERO

CORTE A MEDIDA DE TABLERO

APLACADO DE CANTO

RECHAPADO DE TABLERO

EMBALADO

MUEBLE

PRODUCCIÓN

DISTRIBUCIÓN

MONTAJE

RECOGIDA MUNICIPAL

USO

RESIDUOS DE ENVASES A RECICLAR

VERTEDERO

FIN DE VIDA USO

RECICLAJE PLÁSTICOS

RECICLAJE CARTÓN

BARNIZADO RECUBRIMIENTO

MELAMINA


TABLERO AGLOMERADO

DE PARTÍCULAS

RECUBRIMIENTO MELAMÍNICO

PINTURAS Y BARNICES

HERRAJES



• BOLSAS DE PE

ESTANTERÍA A

EMBALAJE



APLACADO DE CANTO

RECHAPADO DE TABLERO

EMBALADO

MUEBLE

PRODUCCIÓN

DISTRIBUCIÓN

MONTAJE

RECOGIDA MUNICIPAL

USO


VERTEDERO

FIN DE VIDA USO


RECICLAJE CARTÓN

BARNIZADO RECUBRIMIENTO

MELAMINA


TABLERO

MDF

RECUBRIMIENTO PINTURAS Y BARNICES

HERRAJES



• BOLSAS DE PE

ESTANTERÍA B

EMBALAJE



RECUBRIMIENTO DE TABLERO

EMBALADO

MUEBLE

PRODUCCIÓN

DISTRIBUCIÓN

MONTAJE

RECOGIDA MUNICIPAL

USO


VERTEDERO

FIN DE VIDA USO


RECICLAJE CARTÓN


TABLERO

MDF

RECUBRIMIENTO PINTURAS Y BARNICES

HERRAJES



• BOLSAS DE PE

ESTANTERÍA B

EMBALAJE



RECUBRIMIENTO DE TABLERO

EMBALADO

MUEBLE

PRODUCCIÓN

DISTRIBUCIÓN

MONTAJE

RECOGIDA MUNICIPAL

USO


VERTEDERO

FIN DE VIDA USO


RECICLAJE CARTÓN


AIDIMA

5

Unidad funcional. Se debe establecer una unidad funcional de cuantificación, basada en la prestación proporcionada por el servicio o producto, que proporciona una referencia para todas las entradas y salidas del sistema, con el fin de asegurar la comparabilidad de los resultados del ACV. Se puede escoger una unidad funcional de tipo físico o de tipo funcional. En el caso de comparar sistemas distintos, se suele emplear una de tipo funcional que refleje la función que nos interesa de los productos comparados. “ Estantería de oficina para almacenar documentación impresa en archivadores, de 5 estantes de 40 cm de profundidad y 100 cm de ancho, cada uno de ellos capaces soportar una carga de 90 kg.” Metodología de evaluación de impacto. La metodología empleada para evaluar los impactos del ciclo de vida es el Eco-indicador 99 (H)/ Europa EI 99 H/A, mediante el programa SimaPro. Para una descripción en profundidad de esta metodología consultar el documento “The Eco-indicator 99 Methodology Report” disponible en internet (www.pre.nl).

Los Eco-indicadores son números que expresan la carga total medioambiental de un producto o proceso, basándose en un análisis de ciclo de vida que incluye la normalización y ponderación de los diversos impactos ambientales. Cuanto mayor es el valor absoluto del Eco-indicador, mayor es el impacto ambiental. Los valores estándar de los Eco-indicadores se pueden considerar como cifras adimensionales. Como base se emplea el punto Eco-indicador (Pt). El valor absoluto de los puntos no es muy relevante para este estudio, ya que el objetivo principal es comparar las diferencias relativas entre productos o componentes. El estudio se realiza bajo los criterios marcados en la serie de normas internacional ISO 14040, si bien en este tipo de estudios comparativos, las normas ISO exigen el análisis de los resultados de cada indicador de impacto individualmente. En este estudio, esta desviación de la norma se justifica por el hecho de simplificar la presentación e interpretación de los resultados de acuerdo con el objetivo y alcance de este ACV. Por otro lado, la metodología del Eco-indicador 99 es empleada por multitud de expertos en ACV y tiene probada reputación. Los valores estándar de Eco-indicador 99 están disponibles para las siguientes categorías de datos:

� Materiales: se basan normalmente en la producción de 1 kilo de material. Sin embargo no se considera la producción de bienes de equipo como maquinaria y edificios.

� Procesos productivos: tratamiento y procesado de varios materiales, expresado en

cada caso en la unidad apropiada. Se refieren a las emisiones del proceso en sí y a las de los procesos de generación de energía necesarios, pero no incluye los bienes de equipo.

� Procesos de transporte: normalmente expresados en toneladas-kilómetro (tkm).

Incluyen las emisiones causadas por la extracción, obtención y uso del combustible necesario, así como los bienes de equipo como la construcción de carreteras. Se presupone la eficiencia en el transporte de las condiciones de carga en Europa.


AIDIMA

6

� Procesos de generación de energía: se determinan unidades para electricidad y calor. Se refieren a la extracción y la producción de combustibles, así como a la conversión energética y la generación de electricidad, teniendo en cuenta criterios medios de eficiencia.

� Escenarios de eliminación: se expresan por kilo de material, subdivididos en los tipos

de materiales y en los métodos para proceder a su deshecho o valorización (reciclado e incineración con y sin recuperación energética).

2.2. ANÁLISIS DE INVENTARIO (ICV). La etapa de inventario es básicamente un proceso técnico de recogida de datos para cuantificar las entradas y salidas al sistema (es decir, la energía y materia consumidas, las emisiones al aire, agua y suelo, y los coproductos resultantes durante el ciclo de vida completo de un producto, proceso o actividad). Para comenzar, se deben dimensionar los estantes en espesor, para cada uno de los modelos, de forma que cumplan con la función especificada en la unidad funcional. Se establece como principal parámetro de diseño en para un estante, la resistencia a flexión.

Figura 3 Flexión de un estante.

Para seleccionar los espesores mínimos capaces de soportar dicha carga máxima se emplea una ecuación matemática que relaciona los parámetros dimensionales de un tablero con su resistencia a flexión y la carga máxima: - Tablero aglomerado de 16 mm de espesor, con una densidad media de 630 kg/m3. Por tanto los elementos de este tipo de tablero pesan 10,08 kg/m2. - Tablero MDF de 13 mm de espesor, con una densidad media de 760 kg/m3 Por tanto los elementos de este tipo de tablero pesan 9,88 kg/m2. En la etapa de producción se consideran la obtención y transformación de las materias primas hasta obtener el producto analizado y su correspondiente envase. Cabe mencionar que en las bases de datos, al seleccionar un tipo de material o semiproducto (por ej. tablero MDF), ya lleva incluido el inventario de los procesos necesarios para su obtención. A continuación se calcula la masa de los elementos de cada tipo de estantería:


AIDIMA

7

Dada la gran variedad de operaciones y recubrimientos de acabado en el sector del mueble, es necesario especificar aquellas operaciones, materiales y gramajes considerados en el caso del barnizado de los tableros, tanto de los de MDF como los recubiertos con papel de melamina (en el que se emplea el mismo sistema pero con la mitad de gramaje). En ambos casos se ha supuesto que se emplea, una pistola aerográfica con un 50% de eficacia de transferencia. Se consideran así mismo dos etapas de lijado: una antes del fondo y otra tras el secado al aire del mismo, previa a la capa de acabado. ELEMENTOS Material Cantidad Estantería A

Total tablero: trasera, laterales, base y tapa + 4 estantes y zócalo

Tablero aglomerado de partículas de 16 mm ρ=630 kg/m3

6,433 m2 → 64,84 kg

Total revestimiento melamina 0,96 kg/m2

Superficies: 12,866 m2 → 12,35 kg Cantos: 0,166 m2 → 0,16 kg

Total superficie barnizada

Pintura Fondo poliuretano 2 comp. Acabado poliéster UV

Superficie: 12,9 m2 Fondo: 1,225 kg Acabado: 0,163 kg Total sólidos tras curado: 1,39 kg

Total elem. Metálicos: 20 Tornillos + 16 soportes

Acero al carbono 256 g

Total peso de la estantería A: 78,74 kg ELEMENTOS Material Cantidad Estantería B

Total tablero: trasera, laterales, base y tapa + 4 estantes y zócalo

Tablero MDF de 13 mm ρ=670 kg/m3 6,387 m2 → 63,10 kg

Total superficie barnizada

Pintura Fondo poliuretano 2 comp. Acabado poliéster UV

Superficie: 12,9 m2 Fondo: 2,451 kg Acabado: 1,225 kg Total sólidos tras curado: 1,85 kg

Total elem. Metálicos: 20 Tornillos + 16 soportes

Acero al carbono 256 g

Total peso de la estantería B: 65,21 kg

Tabla 1 Inventario de elementos constituyentes de las estanterías.

Si bien no es exacto, se estima que se emplea el mismo embalaje en los dos casos. Elementos Material Cantidad Embalaje de 1 estantería. Caja + cantoneras Cartón ondulado 6 kg Film retráctil LDPE 2 kg Bolsa de PE LDPE 0,45 kg Paleta Madera + acero No considerada en el inventario.

Tabla 2 Inventario para el embalaje de una estantería.


AIDIMA

8

A partir de estos datos de los constituyentes de cada tipo de estantería (y el embalaje) y su peso, se pueden establecer los inventarios de entradas y salidas de materias y energía para cada etapa y proceso unitario considerados en el ciclo de vida del producto. Esto se puede realizar (siempre que sea posible) introduciendo datos lo más reales posible, o bien tomando de bases de datos los que más se ajusten a nuestro caso. Generalmente se recurre a software específico de ACV. Las etapas de transporte consideradas son: � Transporte de materias primas incluyendo los materiales de embalaje 2: 50 km. � Distribución: 150 km. � Recogida municipal de residuos: 50 km.

Cabe mencionar que en un cálculo más exhaustivo, se debería considerar el factor de la eficacia de carga.

Estantería A

Etapa transporte Cálculo tkm Vehículo

Suministro MMPP 88,83 ·10-3 tm x 50 km = 4,44 tkm

Distribución 87,45 ·10-3 tm x 150 km = 13,12 tkm Camión 28 tm

Gestión residuos envase 8,45·10-3 tm x 50 km = 0,42 tkm

Gestión residuos estantería 79·10-3 tm x 50 km = 3,95 tkm Camión recogida

municipal

Estantería B

Etapa transporte Cálculo tkm Vehículo

Suministro MMPP 79,16 · 10-3 tm x 50 km = 3,96 tkm

Distribución 73,66· 10-3 tm x 150 km = 11,05 tkm Camión 28 tm

Gestión residuos envase 8,45·10-3 tm x 50 km = 0,42 tkm

Gestión residuos estantería 65,21·10-3 tm x 50 km = 3,26 tkm Camión recogida

municipal

Tabla 3 Cálculo de las etapas de transporte.

En la etapa de fin de vida se considera la disposición final del mueble y del embalaje. El envase se desecha y se supone que el usuario lo tira a los contenedores de recogida selectiva, tras lo cual pasan por una planta de clasificación en el caso de los plásticos y se procede a su reciclaje, mientras que los cartones se reciclan en una empresa papelera.

2.3. EVALUACIÓN DE IMPACTO Y ANÁLISIS DE RESULTADOS. La fase de evaluación de impacto ambiental es un proceso que pretende identificar y caracterizar los efectos sobre el medio ambiente del objeto de estudio, utilizando los resultados obtenidos durante la fase de inventario de ciclo de vida (ICV). Cada una de las distintas cargas ambientales (las interacciones, entradas y salidas, con el medio ambiente) cuantificadas en el ICV son causa de uno o varios impactos ambientales (por ejemplo, la emisión de CO2 es causa del efecto invernadero).

2 Despreciando el peso de los envases de las materias primas


AIDIMA

9

Tal y como se ha comentado, la metodología empleada para evaluar los impactos del ciclo de vida es el Eco-indicador 99 (H)/ Europa EI 99 H/A, mediante el programa SimaPro. Los resultados se presentan mediante puntuación única del Ecoindicador 99, para simplificar el análisis de resultados para el diseñador.

ESTANTERÍA A EI 99 (Pts)

% ESTANTERÍA B EI 99 (Pts) %

Producción 8,530 94,46 Producción 7,460 96,00 Tableros de aglomerado 2,270 25,20 Tableros MDF 3,560 45,80 Corte a medida 0,16 ·10-3 <0,01 Corte a medida 0,16 ·10-3 <0,01 Recubrimiento con melamina: Papel de melamina Rechapado melamina

3,67 40,7

Fondo, lijado y acabado 1,259 13,93

Recubrimiento: Lijado Fondo poliuretano Lijado Acabado poliéster UV

2,570 33,25

Elementos metálicos 12,78·10-3 0,14 Elementos metálicos 12,78·10-3 0,16 Embalaje 1,220 15,89 Embalaje 1,220 15,70 Transporte materias primas 0,097 1,23 Transporte materias

primas 0,087 1,13

Uso: 0,287 3,18 Uso: 0,242 3,11 Distribución 0,287 3,18 Distribución 0,242 3,11 Fin de vida: 0,219 2,42 Fin de vida: 0,067 0,86 Recogida envases 0,030 0,33 Recogida envases 0,030 0,39 Reciclado de material de envase

-1,023 -11,3 Reciclado de material de envase

-1,135 -14,61

Recogida mueble 0,086 0,96 Recogida mueble 0,071 0,92 Disposición de la estantería en vertedero

1,120 12,40 Disposición de la estantería en vertedero

0,551 14,10

TOTAL CICLO DE VIDA 9,036 100 TOTAL CICLO DE VIDA 7,770 100

Tabla 4 Ecopuntos de las diversas etapas del ciclo de vida de las dos estanterías.

Del análisis de las tablas anteriores se desprende que la fase de mayor impacto ambiental es la de producción, con una incidencia del 94-96 %, por lo que será necesario concentrarse en dicha etapa para reducir significativamente el impacto del producto. El mayor impacto ambiental en dicha etapa es el relativo al consumo de combustibles fósiles, como se aprecia en las siguientes figuras, con un ligero beneficio ambiental en el cambio climático debido al uso de materiales derivados de la madera. Por lo que respecta a la distribución y disposición en vertedero, decir que es ligeramente superior el impacto ambiental en el caso de la estantería A, debido al mayor peso de ésta. La significancia de la etapa de fin de vida es en ambos casos reducida respecto al resto del ciclo, en parte debido al beneficio ambiental (puntuación negativa), que representa el reciclado del material de envase (especialmente el plástico).


AIDIMA

10

Figura 4 Análisis del ciclo de vida de la estantería A.

Figura 5 Análisis del ciclo de vida de la estantería B.

Dentro de la etapa de producción, el mayor impacto corresponde a los tableros (incluyendo su recubrimiento), si bien la producción de los elementos de embalaje representa casi un 16% del impacto del ciclo de vida en ambos casos. Comparando los dos tipos de tableros en crudo, se aprecia que el impacto del tablero aglomerado necesario es prácticamente un 40% menor que el correspondiente al MDF. Sin embargo, éste último permite un pintado directo sobre su superficie (resultando una estética aceptable para el uso al que está destinado), mientras que el aglomerado se recubre con recubrimiento de melamina, que posteriormente se pinta (si bien con la mitad del gramaje empleado en el MDF). Analizando mediante el Sima Pro los impactos de ambos tipos de tableros y sus respectivos recubrimientos, se aprecia que el recubrimiento de tableros de la estantería B generan aproximadamente la mitad de impacto ambiental que los de la A. El mayor impacto en el caso de la estantería A proviene del recubrimiento del tablero (> 50% del ciclo de vida frente al 25% del tablero en crudo), especialmente el recubrimiento


AIDIMA

11

de melamina. Un 96% del impacto generado por el recubrimiento de melamina, es debido a la producción de la resina de melamina formaldehído necesaria para obtener un m2 de este material de recubrimiento. También es de consideración la operación de rechapado, seguida por el fondo y finalmente el acabado. Por lo que respecta a los tableros MDF en crudo de la estantería B, éstos tienen mayor importancia (45,8 %) que su recubrimiento (33,25 %) exclusivamente con fondo y acabado.

Figura 6 Análisis de la producción de los tableros recubiertos de la estantería A.

Figura 7 Análisis de la producción de los tableros recubiertos de la estantería B.

informe analisis ciclo de vida muebles aidima

Documents