lunes, 29 de septiembre de 2014

Economía Circular - Parte II: "Cerrando el ciclo productivo"

Aunque en el anterior artículo ya quedaba perfectamente definido el concepto de Economía Circular, me quedaba en el tintero realizar un análisis en profundidad de este fenómeno y de las distintas líneas de trabajo que se han emprendido hasta el momento, de forma que sea más fácil comprender los distintos conceptos que dan forma a esta nueva propuesta económica.


RECICLAR NUNCA FUE SUFICIENTE:

Más de uno se habrá visto sorprendido cuando, leyendo el anterior artículo, haya visto que se hablaba de las famosas 3Rs (reducir, reutilizar y reciclar) como de un concepto obsoleto. Alguno incluso puede que se haya enfadado por semejante atrevimiento, pero todo tiene su razón de ser.

Y no es que las famosas 3Rs sean malas, es que aplicadas por sí solas en el esquema económico actual son únicamente una medida paliativa, un enfoque parcial que lo único que consigue es un impacto ambiental menor, pero un impacto negativo al fin y al cabo

En la economía actual "REDUCIR" implica optimizar el consumo, pero continuar generando un residuo, "REUTILIZAR" supone alargar la vida útil de un producto, que al final terminará convirtiéndose también en un residuo, y "RECICLAR" implica aprovechar y reintroducir alguno de los componentes del producto en el ciclo productivo, aunque en la mayoría de los casos con un menor valor o con un nivel de aprovechamiento parcial.

Esta mentalidad es precisamente la que no tiene cabida en la Economía Circular, ni en cualquier otro concepto de sostenibilidad, pues nada que genere un impacto negativo, por pequeño que sea, puede considerarse sostenible a largo plazo. En la Economía Circular sólo pueden tener cabida aquellas propuestas que sean de impacto neutro o incluso positivo.

En Economía Circular no se trata de ser menos malo, sino de ser bueno, de generar un impacto positivo en el entorno en el que estamos o, cuando menos, de ser neutros para el mismo.

No es casualidad que haya empezado esta segunda parte hablando del reciclaje. Lo hago porque es una de las banderas que enarbolan muchos gobiernos para colgarse la medalla de la sostenibilidad y de la transición hacia la economía circular. Y si bien es cierto que el reciclaje es un paso vital para conseguir alcanzar dicho objetivo, no siempre se da en la buena dirección.

Cerrar el círculo de la economía circular es de hecho una tarea complicada, ya que si no juntamos los extremos no se cierra el círculo, y lo que tenemos es una espiral. Este hecho, aunque es evidente desde el punto de vista geométrico, resulta difícil de distinguir en el mundo del reciclaje, donde raras veces se cierra.

Muy habitual en este sector es lo que se denomina como "Downcycling", término inglés que se acuña para definir aquellas técnicas de reciclaje que producen una pérdida de valor del material que se recicla, generando así una espiral con carácter descendente.

Prácticas habituales en reciclaje como las de destruir el producto para recuperar componentes, o mezclar categorías para unificar en un mismo tratamiento, generan una devaluación del material que, en muchas ocasiones, se ve avocado a un "uso final" sin opción a un nuevo reciclaje.

Algo así ocurre, por ejemplo, en el caso de aquellos plásticos de recogida selectiva urbana que se agrupan en una única categoría para, mediante extrusión, convertirse en mobiliario urbano u otros artículos multipolímero. Un mobiliario que se vende como ecológico y 100% reciclado y que, sin embargo, cuando llegue al final de su vida útil, presentará serias dificultades para ser reintroducido en el ciclo productivo, convirtiéndose en muchos casos en un residuo.

Muy importante además, dentro del concepto de "Downcycling", es no confundir el valor ambiental con el valor económico, algo que también es bastante habitual encontrarse en este sector. El hecho de que el reciclaje suponga una revalorización económica del producto no supone que la propuesta no continúe formando parte de un proceso de Downcycling. 

Un ejemplo evidente de esta última afirmación es el reciclaje de los anteriores plásticos en procesos de craqueo catalítico para terminar fabricando combustibles. Un tratamiento que en España está empezando a ponerse muy de moda y que, sin embargo, no deja de ser una propuesta "downcycling", aunque tenga alto valor económico. El plástico, proveniente de un recurso no renovable (petróleo), y que de segregarse adecuadamente podría reintroducirse en el sistema para generar nuevos productos, termina por transformarse en un combustible, destinándolo a un último uso como recurso no renovable, en sustitución de otro recurso no renovable, y generando una emisión a la atmósfera que no es compensable.

Y que conste que no estoy en contra de los ejemplos de reciclaje citados hasta el momento, de hecho ambos me parecen una alternativa de tratamiento de los residuos plásticos inmensamente mejor que la gestión que se les pueda estar dando actualmente por otras vías como el vertedero o la incineración. Sencillamente los utilizo para poner un ejemplo de lo que es menos malo, pero que en cualquier caso no es bueno para la Economía circular.

Ante esta realidad muchos proponen como alternativa el Upcycling, o lo que es lo mismo, girar la espiral para que al reciclar un material su valor vaya en incremento, un concepto de reciclaje que empieza a estar en boga gracias a su adopción en sectores como el de la moda (textil y complementos), tal y como ya comentábamos en el post "Ser Eco-Fashion está de moda", o incluso en el mundo de la decoración y el arte. 

Pero aunque esta nueva tendencia en reciclaje pueda parecer algo novedoso, se trata de una técnica que desde tiempos inmemorables se lleva a cabo en países del tercer mundo, en los que la escasez de recursos y el estrés ambiental obligan a la imaginación a proveerse de cualquier fuente de materiales que sea viable.

UPCYCLING: Zapatos Masai hechos con neumáticos.
Foto de Paz Pedreño, del Blog: Mi rincón de Paz

En la práctica el Upcycling presenta muchas limitaciones. Para empezar, un material no renovable no suele poder reciclarse en cada fin de ciclo revalorizándose, por lo que la espiral no puede sostenerse al alza en cada cambio de ciclo. Por otro lado, el actual mercado económico suele generar en las aplicaciones de upcycling un efecto peligroso, ya que cuando un residuo gana valor al reciclarse suele tener un efecto llamada, que en ocasiones puede resultar perjudicial, pues tampoco entra en la lógica de la Economía circular que se genere un residuo para cubrir un segundo ciclo donde se revaloriza.

Esto ha ocasionado que muchos expertos en la materia hayan incluido en la definición de Upcycling el objetivo de tener un valor que sea igual o superior al que el material tenía en el producto, consiguiendo así evitar el tan temido y extendido Downcycling, por lo menos desde el punto de vista léxico.

Pero es que aún el Upcycling más estricto sigue siendo insuficiente, siendo siempre necesario contemplar la eficiencia en la demanda de recursos y en el uso de los productos, así como otros factores relevantes de su ciclo de vida. 

Si recordamos la aplicación del principio entrópico a la economía, visto en el artículo anterior, cualquier transformación tiene un rendimiento (que nunca es del 100%). Una operación de reciclaje es una transformación, y como tal termina generando una perdida que, al fin y al cabo, es una degradación irreversible del recurso

A ello hay que añadir que no hay actividad industrial sin contaminación, ni reciclaje integral sempiterno, siempre existen pérdidas y la renovación del recurso con materia prima virgen es necesaria, por lo que siempre se debe pensar en el potencial de recuperación y renovación natural de los materiales, así como en las alternativas más viables existentes teniendo en cuenta el medio y largo plazo.


UNA CUESTIÓN DE DISEÑO.

Dentro de la economía circular toma un importante peso el DISEÑO, hasta ahora relegado a una función simplemente estética y funcional para lograr productos atractivos, ergonómicos y, en el mejor de los casos, duraderos. 

Ahora el diseño se presenta como una herramienta ineludible para facilitar la consecución de la Economía Circular, puesto que la nueva visión del sistema productivo se basa en pensar en el producto o servicio antes de actuar, y en hacerlo además en toda su extensión y ciclo de vida, para poder así responder a las expectativas del consumidor sin que por ello se merme la capacidad ambiental.

El Diseño se convierte así en el nuevo caballo de batalla de la Economía Circular, basando en el mismo la organización de los sistemas productivos, tal y como lo han entendido las principales corrientes que dan forma a este concepto. 

Tanto Walter R. Stahel, precursor de la economía funcional, con su Instituto Producto-Vida, como Michael Braungart y William McDonough, con su diseño Cradle to Cradle (de la cuna a la cuna), refieren la economía circular al trabajo en origen sobre el diseño de productos pensando en responder a una necesidad mediante productos diseñados de tal forma que se permita cerrar el ciclo.

El concepto del Instituto Producto-Vida va incluso más allá del propio diseño, y cree que la Economía Circular pasa por generar una economía funcional, que se base en la medida de lo posible en servicios en lugar de generar bienes o productos, lo que permite un menor impacto y un incremento en la vida útil de los productos que son generadores de dichos servicios.

La visión de sostenibilidad económica de Walter R. Stahel pasa por combinar tecnología y diseño dentro de una economía local que genere modelos de negocio orientados a incrementar la vida útil de los productos mediante la reparación, la reconstrucción o su actualización tecnológica, la reutilización de productos y su reciclaje, incrementando así la eficacia en el consumo de recursos, mediante la optimización de los stocks, y previniendo la generación de residuos. Walter R. Stahel, es de hecho de los primeros en plantear la necesidad de sustituir el producto consumido por el servicio que ofrece.

Mas centrado en el diseño está el modelo "Cradle to Cradle", muy de moda desde que sus autores publicasen en 2002 el libro "Cradle to cradle: Remaking the way we make things", promulgando un modelo de diseño de productos basado en ciclos cerrados que no sólo queden en un impacto neutro para el ser humano y el entorno, sino que sean incluso generadores de beneficios.

   
photo credit: Maiquel Borges via photopin cc
Para el concepto Cradle to Cradle los residuos deben equivaler a materias primas, y todo debe considerarse alimento dentro de un sistema productivo que concatena los ciclos de vida de sus productos.

De hecho, esta vertiente de la Economía Circular habla de nutrientes, y aboga por descartar todos aquellos residuos que no puedan funcionar a modo de nutrientes de otros procesos, ciclos de vida, o ciclos naturales.


En el Concepto Cradle to Cradle los nutrientes que conforman el producto pueden ser de hecho de dos tipos:
  • Nutrientes biológicos: que son aquellos que son biodegradables y que pueden pasar a formar parte de los ciclos naturales una vez que pierden valor o son consumidos. 
  • Nutrientes tecnológicos: que no se pueden reincorporar al entorno y que se tienen que poder recuperar íntegramente al final del ciclo de vida del producto para reintroducirse como materia prima.

Para los autores del Cradle to Cradle los productos que obtenemos en el sistema productivo serán de tres tipos distintos, en función de su potencial uso o destino:
  • Productos de consumo, que serán todos aquellos destinados a que sean utilizados directamente por el consumidor, generándose un consumo directo de los mismos, tales como productos de limpieza, champús, etc, y que en cualquier caso deberá procurarse que estén formados por nutrientes biológicos que permitan su incorporación a la naturaleza una vez que se eliminan.
  • Productos de servicio, que son todos aquellos que generan un servicio al consumidor, sin generar un consumo directo del producto, tales como el coche, la nevera o la televisión, y que están formados de nutrientes fundamentalmente tecnológicos, que luego deben poder ser reciclados en ciclos cerrados.
  • Productos no comercializables, que son aquellos que se generan en los procesos productivos y de consumo que no se pueden consumir ni generan un servicio, por lo que no pueden comercializarse, tal y como ocurre con los residuos, y que por lo tanto deben ser eliminados de la ecuación o ser sustituidos en la medida de lo posible.

Al final, esta línea de trabajo busca sentar una serie de principios para el diseño de productos que fundamentalmente se basa en "empezar la casa por el tejado", es decir, iniciar el diseño pensando en el final y revisando hacia atrás todas las etapas de uso y producción del producto,  involucrando a todos los actores que van a formar parte de las mismas, y pensando en origen en el impacto ambiental durante todo su ciclo de vida, de tal forma que:
  • Se planifique desde el principio la composición en nutrientes de un producto dado, evitando así la generación de residuos, permitiendo el total reciclado de todos sus componentes, y favoreciendo además la logística en dicho reciclaje al final de su vida útil, ya que se permitiría una correcta identificación de materiales, un desmontaje sencillo, una correcta segregación y un buen acceso a las técnicas de reciclaje más adecuadas.
  • Se contemple la necesidad de que el producto sea energéticamente eficiente en todo su ciclo de vida, no sólo a través de la reducción en el consumo de energía durante su uso, algo de vital importancia, sino pensando incluso en el uso de energías renovables en todo su ciclo de vida.
  • Se obedezca en todo caso a los principios de sostenibilidad y ciclo cerrado desde el principio, permitiendo que el producto recurra de forma sostenible a nutrientes provenientes de recursos reciclados y fuentes de energía renovables.
  • Se elimine el uso de materiales y productos que sean tóxicos tanto para el ser humano como para el entorno.
  • Se optimice y use de forma racional los recursos naturales que son precisos en el ciclo de vida del producto, procurando hacer uso de los mismos sin afectarlos en su calidad o, en su caso, disponiendo de los medios necesarios para devolverlos al medio natural en su estado original.
  • Se busque siempre alargar la vida útil del producto, ya sea a través de un consumo reducido (en el caso de productos de consumo), o a través de un diseño que alargue la vida útil del producto, permita su reparación, su actualización o incluso su reutilización para otros fines (en el caso de productos de servicio).
  • Se busque siempre prestar el mejor servicio, sustituyendo en la medida de lo posible la venta de propiedades para conseguir la venta de servicios.

Los productos así pensados son siempre seguros para el ser humano y la naturaleza, no generan residuos sino recursos útiles para nuevos usos, y presentan un impacto final neutro o positivo para el medio ambiente que entra dentro del concepto de desarrollo sostenible.

El sistema planteado resulta perfecto, tal y como ya se habrá percatado el lector, para prestarse a la creación de un estándar y de su correspondiente certificación, algo de lo que ya se percataron los autores, que en 2010 facilitaron la licencia para la creación del Programa de Certificación de Productos Cradle to Cradle (C2C) convirtiendo así el concepto en una marca registrada que cuenta ya con una importante red de organismos acreditados de asesoramiento y su propio organismo de certificación.


LA ECONOMÍA AZUL.

La Economía Azul surge como concepto alternativo a una Economía Verde o Ecológica preexistente, que para el autor del nuevo concepto, Gunter Pauli, resulta inmovilista y elitista, y que en ningún caso proporciona una herramienta útil y realista para el cambio hacia la sostenibilidad real.

De hecho, es la practicidad de la idea de la Economía Azul la que precisamente sienta las bases de su triunfo como una de las líneas actuales de trabajo de la Economía Circular. Desde sus inicios, cuanto en 1994 Gunter Pauli puso en marcha la ZERI (Zero Emissions Research and Initiatives), junto con la Universidad de las Naciones Unidades de Japón, la idea ha sido siempre encontrar soluciones innovadoras y sostenibles a los problemas actuales a través de grupos de expertos que generasen soluciones prácticas a problemas reales.

La Fundación ZERI dio lugar en 2004 al Proyecto "Nature's 100 Best", soportado por el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente, cuyo objetivo era buscar las 100 mejores tecnologías de carácter sostenible, y que desembocó posteriormente en la elaboración del libro "La Economía Azul", presentado al Club de Roma en 2009 y germen del actual movimiento de la "Economía Azul".

Pese a que el movimiento de la "Economía Azul" ha sufrido de vaivenes, y se ha acabado segregando en diversos movimientos paralelos, llegando incluso a suponer la desvinculación de su autor original de ciertas propuestas, el esquema de trabajo sigue siendo convincente para muchos, y forma parte de la inspiración por una economía circular práctica y real para muchos otros.

En esencia el Concepto de Economía Azul propone una revolución industrial basada en una imitación de los diseños de la naturaleza que pasa por empezar a plantear los procesos productivos y la economía en base a sistemas que interaccionan entre sí y ciclos cerrados en los que el "output" de un producto sirve como "input" del otro


photo credit: Manuel M. Ramos via photopin cc

La Economía Azul tratará así de emular los sistemas naturales y los diseños creados por la propia naturaleza en los sistemas de negocio y producción, para que estos sean realmente eficientes y sirvan a una sostenibilidad real. De esta forma, los sistemas actuales deberían aprender a:
  • Ser más diversos, adaptándose a cada caso y circunstancia concreta, en lugar de tender a la copia, la estandarización o el monopolio. La diversidad es riqueza en la naturaleza, y así debería de ser también en los sistemas económicos.
  • Usar los recursos que directa y localmente hay disponibles en la naturaleza sin degradarlos. Se puede transformar, pero de forma que se pueda reintegrar en el ciclo natural sin afectar al mismo.
  • Trabajar con los recursos que localmente hay disponibles, la naturaleza no entiende de globalizaciones.
  • Trabajar en simbiosis e interconexión con todo lo que nos rodea, buscando alcanzar siempre el equilibrio optimo entre todos los elementos involucrados.
  • Comprender que los problemas son realmente oportunidades para innovar y evolucionar.

De esta forma, los sistemas y procesos se re-diseñarán desde su origen, replanteándose su ciclo actual para seguir ciclos cerrados que aprovechan el flujo natural de materiales y energía, y eliminando de la ecuación todos aquellos factores que nunca debieron haber formado parte de los mismos. Para ello:
  • Deben replantearse las necesidades reales de producción, tanto en la generación de productos, como en el uso de materias primas y en el planteamiento de procesos. El sistema debe evolucionar respondiendo primero a las necesidades básicas para responder luego al resto de demandas. Se debe ir de la suficiencia a la abundancia.
  • Los residuos deben desaparecer y los ciclos deben plantearse como flujos de recursos en los que los materiales, los nutrientes y la energía retroalimentan a otros procesos.
  • Sólo se debería usar la energía que libre y directamente proporciona la naturaleza mediante fuentes renovables.
  • Se debería hacer más con menos, buscando la eficiencia y el beneficio múltiple, el ahorro en el consumo de recursos y la diversificación en el negocio.
  • Se debería introducir la innovación constante en los procesos y negocios, buscando siempre la resolución de problemas y la evolución hacia la diversidad.

Siguiendo estos principios, la Economía Azul ya ha sido promotora de múltiples innovaciones, algunas de ellas incluso convertidas en negocios muy interesantes a lo largo de todo el planeta, y todas ellas en cualquier caso, soluciones que promueven el desarrollo de una economía sostenible.


PRÓXIMO DESTINO: "Economía Circular".

photo credit: SS&SS via photopin cc  
La Economía Circular es ya una realidad que se empieza a manifestar con fuerza hoy en día, y que muchos están adoptando como la única solución viable para conseguir revertir una decadencia que nos llevará al colapso del sistema actual en tan sólo unas décadas.

El movimiento se está empezando a gestar ahora mismo y muchos ya interpretan el esquema propuesto como una oportunidad para mejorar la competitividad e implantar nuevas líneas de trabajo que permitan la subsistencia en el largo plazo de la economía y los negocios.

De hecho, si repasamos la nueva estrategia de crecimiento de la Unión Europea para la próxima década, denominada Europa 2020, podremos comprobar que el parecido con los conceptos y principios de la Economía Circular son más que razonables. 

Según el ambicioso programa de la Unión Europea, el objetivo principal es tener una economía inteligente, sostenible e integradora, iniciando en esta década el cambio de rumbo necesario hacia una economía que deberá plantearse ambiciosos objetivos de cara al 2050.

La nueva economía que plantea la Unión Europea mantiene, entre sus cinco objetivos prioritarios,  la inversión en I+D y la sostenibilidad energética, a través de la reducción de los gases de efecto invernadero, el impulso debido a las energías renovables y la promoción de la eficiencia energética. 

Además, dentro de sus "iniciativas emblemáticas" destinadas a potenciar el crecimiento y el empleo, la Unión Europea plantea en el apartado de sostenibilidad dos líneas principales para su impulso: un uso más eficiente de los recursos y una nueva política industrial que ayude a las empresas a su adaptación ante este nuevo reto.

Estos objetivos se complementan con nuevas políticas encaminadas a la adaptación al cambio climático, la mejora en la gestión de los recursos basada en el reciclaje, y la transición de la economía del petróleo a la bioeconomía.

Aunque quizás demasiado centrada en los recursos energéticos o la reducción de las emisiones de CO2, y quedándose en una visión aún algo simplista de las necesidades de la nueva economía, la nueva línea marcada por la Unión Europea supone un cambio de tendencia esperanzador, que muchos esperamos que siga creciendo en cuanto a ambición en el establecimiento de nuevos objetivos.

A nivel privado destaca la labor que está realizando a nivel internacional la Fundación Ellen McArthur, creada en 2010 para la promoción de la Economía Circular, y que se hizo famosa en 2012 por la publicación del primero de sus informes "Hacia la Economía Circular", donde se ponían de manifiesto los importantes beneficios macroeconómicos que podía aportar este nuevo concepto económico. 

Desde entonces cuenta ya con partners de renombre y el apoyo de instituciones y organismos a nivel internacional como el Foro Económico Mundial, con el que lleva a cabo desde enero de 2014 el Programa Mainstream, una iniciativa cuya pretensión es elegir a empresas líderes en el mercado para implantar una primera experiencia de Economía Circular a escala que sirva de ejemplo y motor de nuevas iniciativas.

Una muestra clara del impacto que la Economía Circular está empezando a tener en nuestro entorno económico es la pujanza que están teniendo muchas ferias entorno al mundo del reciclaje y las tecnologías de reaprovechamiento y los recursos renovables, empujadas también por la crisis económica y la dependencia energética de muchos países.

Especialmente exitoso fue, por ejemplo, el evento RESOURCE realizado este año por primera vez, y que prepara ya su segunda edición para marzo de 2015 duplicando su capacidad. Un evento organizado para ser escaparate de soluciones para la economía circular, innovaciones y punto de encuentro de profesionales que parece dar respuesta a las inquietudes de un mercado ávido de estas soluciones.

El futuro se dibuja pues esperanzador, y la Economía Circular, que hasta hace unas décadas no era más que una propuesta esbozada por algunos visionarios, comienza a vislumbrarse como la herramienta para generar una revolución en los mercados.



Dedicado en esta ocasión a mis amigos José Antonio y María, dos estupendas personas que siempre están apoyando este blog y sus artículos, y sobretodo al que los escribe.




Algunas referencias sobre el tema para los que aún tengan "gusanillo":

jueves, 18 de septiembre de 2014

Economía Circular - Parte I. "Rompiendo las reglas"

photo credit: nickwheeleroz via photopin cc
Fiel a la dualidad técnico / consultor que se da en este Blog, conforme con la que se da en mi propio desarrollo como profesional, toca en esta ocasión tratar un tema de gestión ambiental que creo que es muy interesante: El concepto de Economía Circular, un tema muy de moda hoy en día, que aparece de forma recurrente junto a términos como el de desarrollo sostenible, pero del que poca gente tiene una idea clara sobre ¿qué es?, ¿qué supone?, ¿de donde viene?....


La inspiración, como muchas cosas en mi vida, me viene de compartir maravillosos momentos con mi hija, con la que hace un tiempo estaba viendo un capítulo de unos dibujos animados llamados “Mundo Pocoyo”, concretamente un capítulo denominado “Una solución perfecta”, destinado a crear conciencia ecológica en los más pequeños.... os lo recomiendo.

domingo, 31 de agosto de 2014

Suelos Contaminados: La importancia de los preliminares.

photo credit: mathieujarryphoto via photopin cc
Actualmente en España ciertos órganos competentes están pidiendo a diversas actividades, a las que consideran con mayor potencial de contaminación, que realicen estudios sobre la situación de sus suelos, solicitando además que dichos estudios incluyan también los correspondientes informes mediante organismo de control acreditado respecto al muestreo y la determinación de suelos.... con todo lo que ello supone en cuanto a costes económicos y quebraderos de cabeza.

Profesionalmente esto ha supuesto que retomase un tema que hacía tiempo que no trataba y que, gracias a la confianza de diversos clientes, me haya puesto manos a la obra en la realización de estudios sobre la situación de suelos potencialmente contaminados (también denominados aquí como Estudios Base de Suelos Contaminados).

Y ha sido en esta "nueva" faceta profesional, en la que como siempre ando buscando las mejores soluciones que combinen la mejor relación calidad / precio del mercado, donde he podido comprobar que en el sector de la investigación de los suelos "no es oro todo lo que reluce".

martes, 15 de julio de 2014

A por el VERTIDO CERO: Secando FLUJOS.

Cuando hablamos de aguas, o incluso de flujos residuales de proceso, y de su tratamiento o depuración, a efectos prácticos en lo que estamos pensando es en un sistema orientado a la extracción de materiales disueltos o en suspensión dentro de ese flujo, del que realmente nos interesa recuperar el agua y, en algunas ocasiones, alguno de los materiales que han quedado integrados en ella.

Para ello da igual que utilicemos productos químicos que nos ayuden a precipitar, a coagular o a flocular los sólidos, que utilicemos técnicas para hacer flotar aquellos menos densos, que utilicemos filtros o membranas para separarlos de forma selectiva, o que hagamos uso de la biología para digerir los disueltos y generar "deposiciones de bacterias", todo es separar el agua de los sólidos que contiene.

photo credit: CityofGeneva via photopin cc
Al final
todo proceso de
depuración
consiste,
hablando de forma genérica,
en separar sólidos
del agua
a través de procesos físicos,
químicos
o biológicos.




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*Pido perdón por adelantado a todos los expertos en depuración por la licencia que me tomo en simplificar hasta estos extremos los sistemas de tratamiento, que conste que está hecho con la mejor de las intenciones, y creo que en esta ocasión el fin justifica los medios. 
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Sin embargo, al final ninguno de estos sistemas de extracción de sólidos es perfecto, y lo que siempre tenemos es un proceso de tratamiento que a partir de un agua residual genera dos flujos distintos:

  • Un flujo diluido, formado por agua de la que se ha extraído la mayor parte del material disuelto que se pretendía, y que forma parte de la línea de aguas de una depuradora, siendo el que luego se remite a otros tratamientos posteriores o a vertido, reutilización, etc.
  • Un flujo concentrado, formado por el contaminante retirado y un porcentaje de agua elevado, que normalmente forma parte de la línea de lodos o rechazos de una depuradora, y que luego seguirá un sistema de tratamiento similar orientado a extraer el agua del lodo y generar un flujo aún más concentrado.

Si lo pensamos fríamente, al hablar de sistemas para el tratamiento de aguas residuales realmente de lo que estamos hablando es de una sucesión o ramificación de procesos bajo los criterios vistos anteriormente, orientados fundamentalmente a disponer de un agua lo más pura posible y de un residuo que alcance la mayor sequedad.

Sin embargo, es en parte este afán por alcanzar un agua lo más depurada posible y eliminar aquellos contaminantes más problemáticos y recalcitrantes, o la necesidad de "estrujar" los lodos hasta el extremo, lo que hace que la tecnología tienda actualmente a adoptar sistemas cada vez más exigentes en la calidad del resultado final y que, sin embargo, son "menos eficientes" de cara a la concentración del efluente de rechazo.

En este sentido, por ejemplo, las técnicas más avanzadas de ósmosis inversa, intercambio iónico, ultrafiltración, etc, ya permiten obtener un agua prácticamente pura con una excelente calidad, pero por contra generan un rechazo muy diluido que se vuelve un problema tanto por su alta concentración de contaminantes, que impiden su tratamiento por métodos tradicionales, como por su alto volumen, debido a un alto contenido en agua, que hace que aún presenten un estado líquido.


La última frontera: los PROCESOS TÉRMICOS.

Así, cuando llegamos a los límites de la depuración de flujos nos encontramos fácilmente con el problema de tener rechazos líquidos que constituyen esencialmente un problema debido a que ya no existen alternativas de tratamiento viable por medios físico-químicos o biológicos convencionales. A estos flujos les espera normalmente uno de estos destinos:
  • En el mejor de los casos su disposición en balsas para promover la evaporación o evapotranspiración natural, en ocasiones favorecida por algún sistema de aspersión, para tratar y concentrar de forma natural estos flujos residuales. Una alternativa que sin embargo requiere espacio, tiempo y unas condiciones climatológicas favorables, entre otros aspectos a cubrir.
  • En ocasiones su recirculación para su dilución junto a otros vertidos de proceso, lo cual es un evidente error y un coste añadido si se lleva a la cabecera de una depuradora, e incluso en ocasiones una práctica con escaso amparo legal si se lleva a vertido.
  • En muchos otros casos, se termina tratando como un residuo líquido, destinándolo a su retirada por parte de un gestor autorizado, que en algunas ocasiones puede llegar a gestionarlo como residuo peligroso, con los costes que ello supone.

photo credit: JF Marrero via photopin cc

Pero estos rechazos siguen siendo en su mayor parte agua. Agua con una alta concentración de contaminantes disueltos, de difícil eliminación, pero al fin y al cabo agua en hasta un 95% o más, que sin embargo se trata como un residuo o un vertido y se convierte en un coste adicional.

Sin embargo, la tecnología nunca tira la toalla, y movida esencialmente por algunas iniciativas industriales que buscan la máxima recuperación de flujos e incluso tienden al "vertido cero", e inspirada en los procesos naturales de evaporación, cambia el concepto y lo que busca en este punto es extraer el agua del flujo residual mediante procesos térmicos de alto rendimiento, que aceleren de forma rentable los procesos naturales de evaporación.

La extracción del agua se lleva a cabo en estos procesos térmicos, como ya se ha mencionado, por evaporación, consiguiendo así concentrar los sólidos disueltos en el flujo residual hasta prácticamente el punto de saturación, y pudiendo llegar en algunos casos incluso al denominado como residuo seco. 


Haciéndole el VACÍO a los Flujos Residuales.

Pero evaporar agua por si sólo es muy caro, se necesita aportar mucha energía para calentar el agua hasta los 100ºC y luego aplicar el calor necesario para evaporarla (el calor latente del agua además es alto, entorno a 2.300 kJ/kg). 

Esta es la razón de que hayan surgido en este punto los evaporadores al vacío. Estos equipos, utilizados originalmente en la industria alimentaria desde el siglo XIX, han servido para conseguir evaporar el agua de ciertos alimentos pero sin afectar a los componentes básicos que los forman, debido a las bajas temperaturas utilizadas, y ahora se desvelan como la solución a estos flujos problemáticos gracias a su alta eficiencia.

El principio es bien sencillo y es aplicable a cualquier proceso de evaporación. La temperatura de ebullición del agua baja considerablemente en función de la presión a la que esté sometida, por lo que a menor presión menor temperatura es necesaria para evaporar el agua, principio en el que se basan los evaporadores, y que puede incrementar la eficiencia en la evaporación del agua contenida en un flujo residual gracias a que previamente se hace el vacío.

De hecho, los evaporadores industriales que podemos aplicar hoy en día a nuestros flujos residuales permiten alcanzar presiones de unos 33 mbar, que dejan la temperatura de ebullición del flujo contaminado en unos 31 a 35ºC, lo que lleva a una menor necesidad de aporte calórico para conseguir llegar al punto de ebullición, pudiendo incluso compensar el incremento del calor latente que se da con la disminución de la presión.

Evaporador al vacío de serpentin inmerso - By Condorchem Envitech

Por otro lado, una temperatura tan baja permite diversas opciones para su obtención, y pueden llegar a aplicarse principios de funcionamiento a baja temperatura que serían impensables a altas temperaturas. De esta forma, podemos encontrarnos con evaporadores al vacío que funcionan: 
  • Mediante bombas de calor, utilizando únicamente el ciclo frigorífico de un gas refrigerante a baja temperatura, con unos rendimientos muy atractivos que van actualmente de los 130 W a los 230 W por litro destilado y unas aplicaciones a nivel industrial que llegan a caudales de hasta 50 m3/día.
  • Mediante compresión mecánica del vapor, recuperando así el calor latente de la evaporación mediante la condensación del vapor obtenido, gracias a su compresión mecánica, utilizando dicho calor como fuente para calentar el flujo entrante, llegando así a rendimientos muy atractivos que van de 36 W a 50 W por litro destilado, y que además permite tratar mayores volúmenes, llegando incluso a los 250 m3/día.
  • Mediante sistemas multiefecto. En estos sistemas se disponen varios evaporadores en batería en los que el vacío va siendo progresivamente mayor (cada vez hay menos presión) de forma que calentando el primer evaporador a alta temperatura (unos 90ºC) en el resto  se aprovecha el calor latente del vapor generado en el anterior para calentar el flujo entrante a menores temperaturas y condensarlo parcialmente.

En todos ellos el resultado final es la obtención de un flujo concentrado, resultado de llevar prácticamente hasta el punto de saturación el flujo residual, pudiendo en algunos casos llegar al residuo seco (5% de agua) utilizando equipos de concentración especiales, denominados cristalizadores.

Se debe tener en cuenta que, en cualquier caso, el calor latente de cualquier flujo que queramos tratar con un evaporador se incrementa con el descenso de la presión, y que el punto de ebullición aumenta en función de la concentración de sólidos disueltos que vaya alcanzando, por lo que el rendimiento de la máquina va disminuyendo según se va evaporando el líquido, llegando a alcanzarse un punto de concentración crítica a partir del cual la evaporación al vacío ya no es rentable, y que comúnmente sirve para definir el ciclo de trabajo de un evaporador.

En cualquier caso, los evaporadores al vacío consiguen así reducciones del volumen del flujo entrante que van del 90% al 95%, por lo que la reducción en los costes de gestión posterior de dicho flujo es considerable, llegando a permitir incluso plazos de amortización del equipo inferiores a los 2 años actualmente.

De esta forma se consigue dar una salida a flujos residuales como taladrinas, soluciones oleosas, lixiviados de vertedero, aguas de desengrase, rechazos de ósmosis inversa, intercambio iónico o ultrafiltración, recuperación de baños galvánicos, concentración de tintas, etc. Flujos que hasta el momento presentaban una problemática ambiental y económica más que relevante para las empresas.


Una vuelta de tuerca más: el "SPRAY  DRYER".

Sin embargo, muchos estarán pensando ahora mismo que la evaporación al vacío no deja de ser un sistema de minimización, con una cierta mejora en la eficiencia energética, pero que también tiene un flujo de rechazo líquido que se tiene que tratar ya como un residuo

En cierta forma no les falta razón, a pesar de que podría llegarse a la cristalización, la evaporación al vacío es rentable sólo para la reducción del volumen, pues sigue dando como resultado un flujo líquido saturado, aunque eso si en unas cantidades mucho más reducidas. Y por eso he querido agregar en este artículo una nueva tecnología que complementa, y en algunas ocasiones incluso puede llegar a sustituir, la tecnología de evaporación al vacío "convencional", encontrándose dentro de las tecnologías de secado térmico para el tratamiento de flujos problemáticos que propone este artículo.

Se trata del secado por spray, también conocido como secado por atomización o por dispersión, una interesante alternativa tecnológica, prácticamente desconocida en el mundo ambiental, que sin embargo tiene un amplio bagaje en determinados entornos industriales como el alimentario o el farmacéutico, donde se ha utilizado desde principios del siglo XX para secar totalmente productos líquidos y obtenerlos en formato polvo o incluso encapsularlos (tales como la leche en polvo, los concentrados, los extractos, o el jabón, entre otros) sin que estos pierdan sus propiedades características.

Un proceso de secado que poco a poco empieza a tener cabida también en el tratamiento final de flujos problemáticos como los que hemos visto anteriormente, e incluso rechazos finales como el de la evaporación, recuperando el agua que contienen, y obteniendo un residuo totalmente seco (de hasta el 4% en agua) con cabida en el sector del tratamiento de aguas para obtener el tan ansiado "vertido cero".

Innospray - Equipo de Secado de flujos residuales por spray de CADE Engineering.

El principio del proceso es incrementar la superficie libre del líquido a tratar al máximo posible mientras se pone en íntimo contacto con aire caliente, lo que permite que la cantidad de agua sometida a evaporación en el momento sea la máxima posible, optimizando así su secado.

Para cumplir con este fin el corazón de los secadores de spray está en el sistema de atomización del flujo, que puede ser de distintos tipos: 
  • Centrífugo, mediante discos rotatorios que pueden girar hasta a 25.000 RPM (a mas revoluciones menor tamaño de partícula), para los que el mercado presenta una gran variedad de caudales y tamaños, y con los que se pueden alcanzar tamaños de partícula de 15 µm a 250 µm.
  • De boquillas a presión, hidráulicas o neumáticas, donde las primeras bombean directamente el flujo para que pase a presión por una boquilla que puede tener entre 0,5 y 3 mm, mientras que en las segundas el bombeo se produce por interacción del aire comprimido y el fluido.
  • Ultrasónico, el más novedoso y aún en desarrollo, basado en hacer pasar el flujo líquido por una superficie sometida a vibración ultrasónica, generando así, mediante fenómenos de ondas capilares y cavitación, burbujas de vapor que al escapar del fluido generan gotas microscópicas de tamaños que pueden ser incluso inferiores a los 10 µm.

Además de las múltiples opciones para la atomización que pueden existir, el secado por spray también ofrece distintas alternativas posibles en cuanto a la mezcla con el aire caliente, ya sea en paralelo, atomizando el flujo residual junto con la corriente de aire caliente en el momento de su ingreso a la cámara de secado, a contracorriente, atomizando el flujo residual en la parte superior de la cámara mientras una corriente de aire caliente asciende a través de ella, o mediante flujo mezclado o en fuente.

En cualquier caso la intención será siempre que atomizador y cámara de secado se diseñen de tal forma que la mezcla aire caliente / gota sea íntima, y el patrón de flujo de ambos disponga de un tiempo suficiente de contacto como para que se evapore todo el líquido.

En este sentido, las cámaras de secado tendrán siempre en cuenta que la microgota generada, en contacto con el aire caliente (entre 100ºC y 400ºC), comienza a evaporar el agua en toda su superficie, concentrando en su interior los sólidos disueltos

Esta evaporación provoca una cesión de calor del aire entrante (que se enfría) para conseguir una evaporación rápida, mientras que el núcleo de la partícula generada, donde se concentran los sólidos, permanece a temperaturas bajas gracias al efecto de la propia evaporación del agua.

El secado total se garantiza gracias a la disposición de zonas adicionales de enfriamiento de la partícula dentro de la propia cámara de secado, en las que se incrementa el tiempo de permanencia consiguiendo que la partícula se enfríe y de tiempo a la difusión de líquidos desde su interior.

La temperatura y el modo de generar el gas de secado dependerán del tipo de flujo a tratar y de lo que se quiera hacer con el. Si el flujo no es termosensible ni requiere una posterior recuperación (como sucede en muchos flujos residuales), no existirá límite en la temperatura del gas de entrada, y además será posible introducir en la cámara los propios gases de escape del quemador, algo que no sería recomendable en caso contrario (cuanto se utiliza para el secado de ciertos alimentos, por ejemplo, en los que se requiere de un intercambiador para calentar aire).

Al final lo que se consigue es una partícula totalmente seca (cerca del 4% de humedad) de granulometría controlada, que se puede manejar perfectamente gracias a su pequeño volumen y estado sólido sin que se generen los riesgos de contaminación de un líquido, y teniendo un coste de gestión mucho menor debido a su menor volumen. Todo ello sin contar con las posibilidades que se abren con el potencial de recuperación de compuestos o de recuperación del flujo de agua, que también se puede condensar para su aprovechamiento.


photo credit: JD Hancock via photopin cc
Los Spray-dryer 
se convierten 
así en 
la solución 
que promete 
dar 
la vuelta de tuerca 
al secado 
de 
flujos residuales.





Sobre el origen del CALOR:

Secar flujos de agua, más o menos concentrada, supone evaporar agua, y esto, en cualquier caso, implica siempre un gasto energético. Pero este aspecto, que en muchas ocasiones supone un problema cuando se plantea a las empresas que precisan de estos tratamientos, puede ser un reto de interés para encontrar fuentes alternativas de suministro.

En este sentido es en el que se mueven muchas de las empresas del sector que promueven este tipo de tecnologías: la utilización de nuevas fuentes de energía y el uso de energía residual.

El uso de flujos residuales de calor de proceso es una de las líneas de trabajo más interesantes. Si recordamos el artículo de este Blog "Gestionando el Calor Residual" nos daremos cuenta de la enorme cantidad de energía que se desperdicia en nuestras empresas y actividades diarias, lo que justifica que sea una de las opciones y líneas de trabajo que contempla la oferta tecnológica existente en la actualidad.


Por un lado, las bajas temperaturas a las que se mueve la Evaporación al Vacío permiten utilizar el calor residual generado en circuitos de refrigeración de baja temperatura o en circuitos con aguas calientes (a 90ºC aprox) y frías (a 25ºC aprox) del propio proceso, que se pueden utilizar en el circuito del evaporador, integrando así el equipo en el proceso productivo, sin que apenas suponga coste energético para la empresa, permitiendo el tratamiento de flujos residuales de proceso.

Por otro lado, la ausencia de requerimientos específicos para la recuperación de flujos residuales permite en procesos como los secados por spray usar no sólo los gases de escape directamente generados por una caldera, con la ventaja además de no requerirse un combustible especialmente limpio (pues al fin y al cabo se le somete a un lavado del gas con microgotas), sino que además es posible utilizar el gas residual de los procesos productivos que se emite directamente a la atmósfera con un calor residual que, en muchas ocasiones, es más que suficiente para la evaporación de los flujos residuales de los que estamos hablando.

A estas alturas es fácil que más de un lector haya visto en esta última opción una segunda variable más que interesante: usar el flujo residual de agua y el propio spray dryer como sistema de depuración de emisiones atmosféricas de proceso (la sinergia perfecta: tratamiento de vertidos con emisiones y viceversa). 

Efectivamente esto es posible, y de hecho algunas marcas como GEA-Niro ya venden Spray-dryers como sistemas de absorción de contaminantes atmosféricos de alto rendimiento, con diseños específicos para el tratamiento de emisiones, y alcanzando rendimientos por encima de sistemas tradicionales como los lavados de gases con scrubber, con los que además compiten en situación de ventaja al no generar agua residual y poder utilizar aguas sin requerimientos específicos de calidad de entrada.

Si llegado el punto no se pueden utilizar fuentes de energía residual, ya sea por inexistencia o por requerimientos del propio proceso, o estas son incompletas en su aporte de calor, la utilización de energías alternativas es otra de las opciones que se están ofertando actualmente. El uso de energías renovables, con especial hincapié en propuestas como la termosolar orientada a la generación de calor y frío de proceso, son otra de las alternativas que parece que podrían triunfar en los mercados.


Fuente propia

Empresas como CADE Engineering ya ofrecen esta opción como integración de sus tecnologías, y prometen interesantes rendimientos en el aprovechamiento del calor generado de esta forma. La energía termosolar, y en concreto la CSP como abanderada, se desvelan de esta forma como nuevos métodos de generación de calor y frío de proceso que bien pueden utilizarse más allá de la generación energética en procesos como el secado de flujos residuales.




Páginas para consulta sobre este tema:
Condorchem Envitech, una empresa de tecnología ambiental cuyo producto estrella son los evaporadores al vacío.
Veolia, empresa de referencia en el sector, con equipos de última generacion para la evaporación.
GEA-Niro, decanos en la construcción de equipos para el secado por spray en proceso.
CADE Engineering, con su tecnología Innospray para el secado de flujos problemáticos.
Spray Process, tecnología de secado por spray para distintas aplicaciones.


domingo, 29 de junio de 2014

Ser ECO-Fashion esta de MODA.

Si definimos la moda como el arte de vestir y de amoldar las prendas y accesorios al hombre y la mujer en base a una serie de parámetros funcionales y de estética, muy probablemente lleguemos a comprender que la moda ha existido siempre, incluso diría que es algo implícito al hombre, a su evolución y a su innato egocentrismo.

miércoles, 4 de junio de 2014

Aguas residuales: Una pila de energía.

La gestión del agua ha sido históricamente un grave problema para las sociedades: Un problema de salud, si se tiene en cuenta la necesidad de suministro de un agua con la adecuada calidad para su consumo, y un problema ambiental, pues supone un importante foco de contaminación del medio una vez que ha sido usada en las distintas actividades humanas que dependen de ella, que son muchas.