Módulo II. INTRODUCCIÓN AL ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA Y USO DE HERRAMIENTAS INFORMÁTICAS EN ACV....

1

Javier Domí[email protected]

GIS Team Head, Renewable Energies Division.

CIEMAT. Cancún, February 6th, 2009

EOI. Madrid. Junio 22 de 2011.

Israel Herrera [email protected]

Unidad de Análisis de Sistemas EnergéticosCIEMAT

II. FORMACIÓN PRÁCTICA CON HERRAMIENTAS INFORMÁTICAS

INTRODUCCIÓN AL ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA Y USO DE HERRAMIENTAS INFORMÁTICAS EN ACV

0. 0. Aspectos a recordar del ACVAspectos a recordar del ACV

1. 1. Herramientas informHerramientas informááticasticas

2. Aplicaci2. Aplicacióón de etapas del ACV en herramientas informn de etapas del ACV en herramientas informááticasticas

3. Elaboraci3. Elaboracióón de un ACV con herramientas informn de un ACV con herramientas informááticasticas

Paso 1: PlanificaciPaso 1: Planificacióón del estudion del estudio

Paso 2: IntroducciPaso 2: Introduccióón de la informacin de la informacióón del inventarion del inventario

Paso 3: MPaso 3: Méétodos de Evaluacitodos de Evaluacióón del Impacto de Ciclo de Vidan del Impacto de Ciclo de Vida

Paso 4: InterpretaciPaso 4: Interpretacióón (Presentacin (Presentacióón de los resultados)n de los resultados)

4. . Casos pr4. . Casos práácticos cticos

Paso 1: Estructura Paso 1: Estructura

Paso2: ElaboraciPaso2: Elaboracióón de escenariosn de escenarios

Contenido

Modulo II: Formación práctica con herramientas informáticas

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Ciclo de vida: desde la cuna hasta la tumba

Análisis del Ciclo de Vida herramienta de evaluación ambiental

Metodología regulada en la normativa internacional ISO (14040 y 14044)

Dividido en fases iterativas

Aspectos a recordar del ACV

Descripción general del ACV

Análisis de Ciclo de Vida

Metodología de evaluaci ón de cargas ambientales asociadas a un producto, proceso o actividad, mediante la identificaci ón y cuantificaci ón de los recursos, así como los residuos emitidos al entorno, para analizar el impacto de estos sobre el medio ambiente y evaluar e implementar posibles mejoras.

Metodología del ACV

InterpretaciónAnálisis de inventario

Evaluación de Impactos

Definición de Objetivo yAlcance


3

• Motivos, uso y destinatario final• Funciones y unidad funcional• Límites del sistema• Reglas de corte

FASE 1: DEFINICIÓN DE OBJETIVOS Y ALCANCE


• Escenario y/o modelo: Objetivo y alcance

– Objetivo

– Unidad Funcional

– Límites del sistemas

– Elegir una metodología (basado en ISO 14044)

FASE 1: DEFINICIÓN DE OBJETIVOS Y ALCANCE (Cont)


4

• Procedimientos de recopilación de datos

• Descripción de los procesos unitarios

• Procedimientos de cálculo

• Análisis de sensibilidad

• Criterios de asignación

FASE 2: ANÁLISIS DEL INVENTARIO (ICV)


FASE 2: ANÁLISIS DEL INVENTARIO (Cont)

• Qué es lo importante en la recolección de datos:

– Cuál es la información necesaria?

– Datos conocidos, datos inferidos

– Bases de datos disponibles


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• Selección de categorías de impacto, indicadores, etc

• Clasificación

• Caracterización

• Pasos opcionales: normalización, agrupación, valoració

FASE 3: EVALUACIÓN DEL IMPACTO (EICV)


• Se genera una lista de emisiones completa

• Caracterización, indispensable: Definir las cat de impacto

• Normalización si es posible: Podemos comparar con un valor de

referencia? Tenemos un valor de referencia?

• Ponderación (endpoint): Cuál cat de impacto es más importante?

FASE 3: EVALUACIÓN DEL IMPACTO (Cont)


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• Qué hay detrás de los cálculos?

• Cuál es el método “adecuado”?

• Midpoint Vs endpoint

• Cuales categorías de impacto?

FASE 3: EVALUACIÓN DEL IMPACTO (Cont)


• Resultados, aspectos significativos

• Evaluación, verificación de los análisis

• Conclusiones, limitaciones y recomendaciones

• Revisión crítica

FASE 4: INTERPRETACIÓN DEL CICLO DE VIDA


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• Muchas fuentes de incertidumbre• Datos• Modelos (para los escenarios: reales o no reales)• Elección de alternativas: suposiciones, etcétera

• Cómo salvar la incertidumbre en los datos• Análisis Montecarlo

• Cómo salvar las suposiciones

• Análisis de sensibilidad

FASE 4: INTERPRETACIÓN DEL CICLO DE VIDA (Cont)


Herramientas informáticasaplicadas al ACV

Características de las herramientas

Se pueden encontrar distintos programas informáticos para la aplicación del Análisis de Ciclo de Vida (ACV).

Cada herramienta tiene sus propias características, aunque casi todos ellos se basan en la misma metodología y presentan rasgos comunes.

Sus aplicaciones cambian en función de la etapa del ciclo de vida; desde el desarrollo de un concepto de producto, hasta que el producto está listo para salir al mercado o debe ser desmontado para su reutilización o vertido final

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SimaPro es el programa de ACV más utilizado. Presenta unas características

que facilitan la elaboración de estudios de ACV. Desarrollado por: Pre

Product Ecology Consultants, Amersfoort, the Netherlands.

Umberto es una herramienta muy potente y flexible para aplicar el ACV y

realizar análisis de flujos de materiales y energía dentro de la industria.

Desarrollado por: ifu - Institute for Environmental Informatics Hamburg

GmbH and ifeu - Institute for Energy and Environmental Research

Heidelberg GmbH.

ECO-it programa informático para la aplicación del ecodiseño. Desarrollado

por: Pre Product Ecology Consultants, Amersfoort, the Netherlands.

Herramientas destacadas

Herramientas informáticasaplicadas al ACV. Cont

ECO-edit permite editar o crear bases de datos para ECO-it. Desarrollado

por: Pre Product Ecology Consultants, Amersfoort, the Netherlands

EcoScan 3.0 programa que permite analizar de manera fácil los impactos

ambientales y costes de los productos. Desarrollado por: TNO Industrial

Technology, Eindhoven, Netherlands

TEAM™ programa potente y flexible para aplicar el ACV. Desarrollado

por: The Ecobilan Group, Arundel, United Kingdom

EcoLab es un potente programa para realizar estudios de ACV.

Desarrollado por: Nordic Port, Göteborg, Sweden



9

GREET Model herramienta informática desarrollada por el Centro de Investigación del Transporte, del Laboratorio Nacional Argonne de la Universidad de California. La herramienta consiste en una hoja de cálculo multidimensional, desarrollado en Microsoft ExcelATHENA Model herramienta práctica, fácil de utilizar en la toma de decisiones y que ofrece datos ambientales de gran calidad que ayudan a escoger entre distintas opciones. Desarrollado por: Athena SustainableMaterials Institute, Ottawa, Canada.KCL-ECO 3.01 programa para la aplicación del ACV. Desarrollado por: OyKesuslaboratorio-Centrallaboratorium Ab (KLC). Espoo, Finland



Design System 4.0 herramienta para la evaluación de impactos ambientales y el desarrollo de productos sostenibles. Desarrollado por:Assess Ecostrategy Scandinavia AB, Göteborg, Sweden

GaBi 4 programa informático para el análisis de ciclo de vida. Desarrollado por: Institute for Polymer Testing and Polymer Science (IKP), University of Stuttgart in co-operation with PE Europe GmbH (PE), Dettingen/Teck

EPS. Environmental Priority Strategies in product design, fue desarrollado por el Centro de Evaluación ambiental de Productos y Sistemas de materiales de Chalmers University of Technology



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SISISISISISISIMA PRO

SISISINOSISITEAM

NONOSISISISIGREET

SISISISINONOUMBERTO

SISISINOSINOCML 2

SINOSISINOSIEPS

Análisis impactos

Importación/ Exportación

Cálculos y comparaciones

FlexibilidadGestión de datos

Interfase

CriteriosHerramientas

Resumen de características


Gestión de datos

Métodos de evaluación de impactos:

Eco-indicator 99EDIP97EDIP2003EPS 2000d(Dutch) LCA HandbookIMPACT 2002(+)LIME(SWISS) ECOSCARCITYJEPIXTRACI

Librerías generales (Bases de dato):

Buwal 250: (Swiss) ETH-ESU (Swiss)Franklin: USA Idemat 2001 EuropeIndustry data European dataLCA Food DKDenmarkEcoinvent (Swiss & Europe)


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Sima Pro

Qué es, qué hace y de que es capaz SimaPro?

• Software • Gestiona y almacena datos • Hace cálculos• Permite vigilar la confiabilidad de los datos utilizados


Ejemplo de herramienta

Estación de trabajo

Datos creados y por crear

C:\Documents and Settings\all users\documents\SimaPro

75 archivos *.nx1numerados


Ejemplo de herramienta

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Estructura de Sima Pro

Ecoinvent BUWAL ETH

Project BProject B

903 MJElectricity, low

voltage,

6,43

7,4 kgPaper,

wood-containing,

1,13

1 pAssembly modelPro (aluminium)

1,4

1 pHousing Pro

(extruded alumin.)

0,974

3,65E3 pFilter production

1,19

3,65E3 pU s e o f a c o f f e e

filter

1,31

1 pLi fe cycle Pro, no

takeback

9,55

Project A

3,6 MJElectricity, low

voltage, productionUCTE, at

0,0257

0,5 tkmTransport, lorry28t/CH S demo

0,0109

1,5 kgRecycling

aluminium S demo

-1,28

1 pdispose aluminium

part

-1,24

1,5 kgRecycling onlyB250 avoided

d e m o

-1,28

ProjectProject

…

Project 1Project 1

0,48 MJHeat diesel B250

0,00441

0,22 MJElectricity from coal

B250

0,00187

0,353 MJElectricity from gas

B250

0,00522

0,72 MJElectricity

Netherlands B250

0

0,25 tkmTruck 28t B250

0

1 kgPlanks

0,00702

Project 2Project 2

1,35E3 MJElectricity, low

vo l tage,

9,62

9,49 kgMunicipal wasteNL 2002 S demo

0,927

8,12 kgIncineration S

d e m o

0,948

7,4 kgPaper,

wood-containing,

1,13

1 pL i fe cyc le model

Sima (plastic)

12,6

3,65E3 pFilter production

1,19

3,65E3 pUse of a coffee

f i l t e r

1,31

Generaldata

Units

Subst.

Images…

ProjectProject

…

Ecoinvent BUWAL …

Libraries


Contenidos de SP

Librerías:• Buwal 250: (Suiza)• ETH-ESU 96 (Suiza): Ecoinvent es su resultado• Franklin: Datos de USA • Idemat 2001: Material de producción. Europa. • Industry data: Datos de industrias Europas.• LCA Food DK: Datos de la industria de alimentos en Dinamarca• Ecoinvent (Suiza)• USA Input Output Database 98:• DK Input Output Database 99


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Métodos de EIA en SimaPro

••MMéétodos:todos:••Europa: 10Europa: 10••AmAméérica: 2rica: 2••MonocategorMonocategorííaa: 9: 9••Otros: 4Otros: 4••Desactualizados: 8Desactualizados: 8

••Biblioteca de mBiblioteca de méétodos:todos:••25 25 NuevosNuevos y/oy/o actualizadosactualizados••8 desactualizados8 desactualizados

Contenidos de SP


Librería: Ecoinvent

•Alrededor de 3500 en la nueva versión–Aún no incluye ni aspectos sociales ni económicos

–Diferencias para algunos procesos Suiza; Promedio Europeo; Algunos casos de países Europeos; USA; Brasil y Malasia)

•Incluido análisis montecarlo•Consistente y documentado •Actualizado regularmente •Incluye Procesos unitarios o cadenas de procesos


Ejemplo de Base de datos

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Escenarios de cultivos en Ecoinvent

Herramientas informáticas aplicadas al ACV. Cont

Procesos unitarios o cadenas de procesos“Unit or System”

• Unit processes: Cadenas de proceso

System processes: proceso general (una caja por proceso)

Process A

Process B

Process F

Process C

Process D

Process E

Process G

Process A

Process A

Process B

Process F

Process C

Process D

Process E

Process G

Aplicación de etapas del ACV en herramientas informáticas

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Elementos básicos en SimaPro

• Procesos: (Vinculados a la naturaleza)

• Materiales

• Procesamiento (transformación)

• Escenario de residuos

• Tratamiento de residuos

• Etapas del producto: (No vinculadas a la naturaleza)

o Ensamblajes

o Desensamblajes

o Escenarios de Eliminación

o Reuso

o Ciclo de vida


Procesos y etapas de proceso

• Procesos: (vinculados con la naturaleza)

• Materiales

• Procesamiento

• Energía y transporte

NaturalezaNaturaleza

ProcesosProcesos

CadenasCadenas de de procesosprocesos

Recursos Naturales

MaderaMadera CombustiblesCombustibles

GeneraciGeneracióónn de de energenergííaaAserradoAserrado

MetalMetal


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NaturarelaNaturarela

Prod. StagesProd. Stages

Recursos

CicloCiclo de de vidavida

EscenarioEscenario de de disposicidisposicióónn

CobertizoCobertizode de maderamadera


ProcessesProcesses


Recursos

• Cadenas de procesos: (No vinculados con la naturaleza)

- Montajes

- Ciclo de vida

- Escenario de disposición

- Reuso

maderamadera CombustiblesCombustibles

GeneraciGeneracióónn de de energenergííaaAserradoAserrado

MetalMetal


Aplicación de etapas del ACV en herramientas informáticas. Cont

• Processes:

(vinculados con la naturaleza)

- Materiales

- Procesamiento

- Escenario de residuos

- Tratamiento de residuos

TratamientoTratamientode de resiudosresiudos

EscenarioEscenario de de residuosresiduos

NatureNature


Ciclo de Ciclo de vidavida

CobertizoCobertizode de maderamadera


ProcessesProcesses


Recursos

MaderaMadera CombustibleCombustible

Gen. Gen. EnergEnergííaaAserradoAserrado

MetalMetal



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Métodos que usan Midpoint en SimaPro

• CML 1992, – Primero y más famosos pero desactualizado

• CML2000, Versión mejorada– Bien documentado, y muchas categorías de impacto– Problema: ecotoxicidad en oceanos siempre domina

• EDIP 1997/2003, Versión actualizada y mejorada – Cuenta con un modelado sofIsticado– Contiene registros de factores de caracterización locales

• Traci 2005, – Desarrollado por la EPA (US)– Contiene factores de caracterización locales


Métodos que usan Endpoint en SimaPro

• Eco-indicator 95– Usa distancia a objetivos científicos– No aplica en recursos– Desactualizado

• Eco-indicator 99: Panel de evaluación

• EPS 2000– Monetarización se usa como una forma de ponderación– Implementado análisis de incertidumbre– Problema? Dominan siempre los recursos

• Impact 2002 – Modelo para toxicidad humana y ecotoxicidad


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Fin de vida y escenarios para el ciclo de vida

Tratamiento de residuos• Casos:

– Relleno sanitario– Incineración

• Emisiones y procesos para el tratamiento de 1 kg material (similar a procesos)

• Tratamiento para residuos específicos

Escenario de residuos• Casos

– Residuos domésticos– Incineración de diferentes

materiales• Procesos para la recolección de

residuos • Separación de residuos y

tratamientos adecuados• Combinación de escenarios de

residuos• Análisis sólo al nivel de

escenario de residuos


Modelado de escenario/tratamiento de residuos


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Intercambio de datos

Cuál es la necesidad?

•Enviar y/o recibir datos•Trabajar un proyecto en dos equipos (multiususario)•Datos para una presentación y reporte

Copy tree

Move to LibraryCopiando

Importando/exportando Proyectos, procesos,

Cómo se soluciona?


SimaPro: Export of database

Selección los proyectosa exportar

Seleccionar libreríasa expotar

Sólo se incluyen los datosque se hayan utilizado

Exportar datos generales


20

SimaPro: Importación de bases de datos

Ir al archivo; llamar“import SimaPro database”Seleccionar la base

de datos a importar


SimaPro: Exportación de procesos

Separadorespecífico

Puede ser leído en bloc de notas/ Excel

Incluye o excluyefases de productos y

procesos


21

SimaPro: Import of process

Seleccionar el formato de los objetos

Seleccionar el formato a importar


Intercambio de datos. • Copia de seguridad antes de cualquier importación

• Si es una versión multiusuario (servidor de red): hacer una copia en el terminar donde se trabaja

• No existe la función ‘deshacer’ en SimaPro

• Se pueden presentar problemas con las sustancias definidas– ‘Metano’ y ‘CH4’ no son lo mismo en SimaPro!– Existen métodos de evaluación de impactosque pueden no reconocer dichas

sustancias (revisar)

• Revisar manualmente si hay sustancias que son sinonimos

• Usar ‘append’ para reemplazar substancias que sean sinonimas


22

¿ café ?

Paso 1: PlanificaciPaso 1: Planificacióón del n del estudioestudio

Elaboración de un ACV con herramientas informáticas

ØRazones para la realización del estudio

ØInformación que se espera obtener

ØUtilización prevista de la información (interna, externa)

ØDestinatario del informe

ØOtros

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ØØFunciones del sistema estudiadoFunciones del sistema estudiado

ØØUnidad funcionalUnidad funcional

ØSistema que se estudiará y sus límites

ØProcedimientos utilizados en la asignación de cargas

ØTipos de impacto y metodología usada en la evaluación de impacto

ØRequisitos de calidad de los datos

B) Alcance Compatible conObjetivos marcados

Recursos económicos, técnicos y humanos


Paso 1: PlanificaciPaso 1: Planificacióón del estudion del estudio

Raw materialsLand useCO2VOCP SO2NOxCFCCdPAHDDT

ÁÁrbol de procesorbol de proceso

EnergíaEnergía

Material1Material1

Material 2Material 2

Material 2Material 2

producciónproducciónUsoUso

recicloreciclo

reusoreuso

Tratamiento de Residuos

Tratamiento de Residuos

TR2TR2

Resultados del LCInv.

Escenario de residuos

Paso 2: IntroducciPaso 2: Introduccióón de la informacin de la informacióón del inventarion del inventario


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LCI resultLCI result

Raw materialsLand use

CO2VOC

P SO2NOxCFC

CdPAHDDT

Raw materialsLand use

CO2VOC

P SO2NOxCFC

CdPAHDDT

Climate changeClimate change

AcidificationAcidification

EcotoxicityEcotoxicity

DepletionDepletion

EutrophicationEutrophication

Land useLand use

Human toxicityHuman toxicity

Normalizar o

Ponderar?

Categorías de impacto



Cómo seleccionar el método?

• Encontrar un método que cubra aspectos relevantes. – Un LCA de bioplasticos, debe cubrir uso del suelo.– Un ACV en transporte, debe cubrir particulas.

• Si se quiere ponderar…– Usar endpoint– ISO no permite publicar resultados con ponderación



25

• Solidez de acuerdo con ISO 14040/44:– Consistentes– Evaluación de la contribución– Algo anormal en los resultados– Faltantes entre el LCInv y LCIA

– Apropiado método de impacto– Validez de elecciones subjetivas– Evaluación de la incertidumbre

Objetivo y alcanceObjetivo y alcance

Algo extraño????Algo extraño????

Procesos con altas cargasProcesos con altas cargas

Faltan sustancias???Faltan sustancias???

Análisis de sensibilidad

Análisis de sensibilidad

Análisis Monte CarloAnálisis Monte Carlo



Sensibilildad versus Incertidumbre

Análisis de Sensibilidad• Elección de datos

– Librerías– Procesos

• Elección del método de impactos

• Información incompleta

• Comparar dos o más escenarios diferentes



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Incertidumbre

• Confiabilidad (mediciones, estimaciones)• Tamaño de la muestra• Representatividad• Desviaciones geográficas, técnicas y temporales• Indicar el rango de la incertidumbre y tipo de distribución

Sensibilildad versus Incertidumbre



• Análisis de incertidumbre en los datos de inventario

• No en evaluación de impactos

• Análisis Monte Carlo

– Diferentes distribuciones– Comparación y análisis

Incertidumbre in SimaPro



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Análisis Monte Carlo

• Aleatoreamente seleccionaruna serie de valores, de acuerdo con la distribución

• Recalcular el ACV para cadaparámetro

• Almacenar los resultados y graficar

• Definir distribución y desviación estandar para los parámetros de entrada



CASOS DE APLICACIÓN

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Metodología para el cálculo del Inventario

Definición de sistemas

Datos de los sistemas (memoria de cálculo)

Escenarios

Hoja de cá lculo.xls Escenario.csv

CULTIVO DE CAÑA DE AZUCAR PARA APROVECHAMIENTO DE LA PAJA PARA ELECTRICIDAD

ACV


ACV

Unidad funcional: 1 Kg de caña cultivada

Sistemas estudiados: Cultivo de caña de azúcar

Cultivo Caña

Producci ón herbicidas

Producci ón fertilizantes

Producci ón semilla Grano

Paja

Transporte

Transformación a etanol

Transporte y distribución

Uso final

Etanol

DDGS

electricidad

29


ACV

Unidad funcional: 1 MWh de energía producida

Sistemas estudiados: Central Eléctrica de biomasa

Electricidad

Aditivos

Central eléctrica

Biomasa

Date post:	25-May-2015
Category:	Technology
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