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INTRODUCCIÓN
En el transcurso de su evolución, las actividades industriales, han generado disímiles problemas ambientales. El insuficiente control y atención de dichos problemas, generados por la actividad productiva, ha sido identificado como una de las carencias más importantes del quehacer ambiental en los últimos años (Hanif y Gago-de-Santos, 2017). La evolución de la temática del medio ambiente hasta la actualidad, muestra un avance positivo, la exigencia y control respecto a la relación actividad entorno ha propiciado la creación de herramientas que sirven a la evaluación del estado del ambiente, como las metodologías para la realización del diagnóstico ambiental y la evaluación de impacto ambiental. Mediante su aplicación se pueden identificar los aspectos medioambientales y la evaluación de los efectos asociados a una actividad (Cañizares, 2006). Siendo el punto de partida para detectar los aspectos en los que sería necesario la toma de medidas de Producción Más Limpia (P+L) e incluso innovación tecnológica.
La P toma en cuenta; el diseño del producto, tecnologías que produzcan pocos desechos, uso eficiente de la energía y de la materia prima, optimización de las tecnologías existentes y un elevado nivel de seguridad en las operaciones. Mediante la herramienta de Análisis de Ciclo de Vida (ACV) se pueden establecer estrategias y actividades concretas para la aplicación de P+L (Lopes et al., 2018).
En Cuba existen fuentes puntuales de contaminación, donde más del 70 % corresponden a instalaciones industriales y agropecuarias, destacándose la industria azucarera, la actividad agropecuaria y las industrias básica y alimentaria, como los sectores productivos de mayor incidencia en el deterioro del saneamiento y las condiciones ambientales en los diferentes territorios. La industria alimentaria depende directamente del medio ambiente para garantizar un suministro de materias primas que permita obtener productos para el consumo humano y además presenta una gran dependencia respecto al agua, lo que ha fomentado el desarrollo de programas de reutilización para facilitar la reducción de su consumo y de los residuos líquidos generados. Esta industria y en particular las industrias de conservas generan impactos ambientales por sus actividades relacionadas con el uso, aprovechamiento o afectación de recursos naturales. La combinación de buenas prácticas operacionales y una gestión integral en el manejo del agua, la energía y los residuales constituyen la clave para el desempeño ambiental de estas industrias (Sánchez, 2003).
La obsolescencia tecnológica de la industria cubana demanda una mayor gestión medioambiental, por lo que resulta necesario brindar solución a los impactos que sobre el ambiente genera el proceso productivo en las mismas. La fábrica “Reinado”, perteneciente al Ministerio de la Industria Alimentaria (MINAL), se encuentra dentro del grupo de industrias que en esta región del país, contribuyen al deterioro del medio ambiente por ser un alto consumidor de agua, generar gran cantidad de efluentes vertidos al medio sin un adecuado tratamiento y emisiones gaseosas a la atmósfera. La metodología de ACV permite cuantificar estos impactos ambientales, siendo el punto de partida para poder realizar una evaluación real de la eficacia de las medidas propuestas en la reducción de importantes indicadores ambientales como el cambio climático (Quesada et al., 2017), por lo que esta investigación tiene como objetivo realizar una evaluación de Impacto Ambiental en la Fábrica de Conservas “Reinado” a través de la metodología de Análisis de Ciclo de Vida (ACV).
MATERIALES Y MÉTODOS
El Diagnóstico Ambiental de la Fábrica de Conservas “Reinado” se realizó por la Metodología para la Ejecución de los Diagnósticos Ambientales en Cuba y la verificación del cumplimiento de los indicadores establecidos para la obtención del Reconocimiento Ambiental Nacional (RAN), (CITMA, 2012).
Para realizar la evaluación de impacto ambiental a través del ACV se empleó el software SimaPro, utilizando procesos de la base de datos de Ecoinvent 3.0, los cuales fueron adaptados a las condiciones de Cuba. La Figura 1 muestra los límites del sistema donde se aprecian las distintas etapas del proceso de producción del puré de tomate.
Se consideraron diferentes categorías de impacto con un alcance desde la cuna hasta la puerta, que involucra el ciclo de vida de todas las materias primas usadas, con la limitación de no considerarse la etapa agrícola de la producción de tomate, por no disponerse de los datos necesarios. En la evaluación del impacto se utilizó la metodología ReCiPe que transforma la larga lista de resultados del inventario, en un número limitado de puntajes de indicadores. Para la conformación del inventario se expresan todas las entradas y salidas en función de la unidad funcional que es producir y envasar una tonelada de puré de tomate (NC ISO 14040, 2009), (NC ISO 14044, 2009).
Como la fábrica no cuenta con la caracterización de los gases a la salida de la chimenea en la caldera, se estimaron los valores de las emisiones a partir de la bibliografía (Meneses et al., 2016). Los aportes de la Demanda Química de Oxígeno (DQO) y los sólidos se obtuvieron mediante la caracterización realizada al agua residual en el Centro de Estudio de Química Aplicada de acuerdo a Métodos Estándar (APHA-AWWA-WEF, 2005).
Los residuos sólidos del procesamiento del tomate se envían a otra entidad para ser usados como alimento animal, se considera como un lazo abierto con carga ambiental cero, por lo que no se incluye en el inventario de la tonelada de puré de tomate.
La confección del inventario se realizó mediante balances de masa y energía, caracterización de los residuos y estimación de emisiones a partir de factores de emisión.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
3.1 Situación ambiental de la entidad
Los principales problemas ambientales asociados al proceso de producción de puré de tomate en la fábrica “Reinado”, obtenidos a partir del diagnóstico ambiental, son:
Contaminación de aguas superficiales y subterráneas por el vertimiento de residuos líquidos con una DQO de 310 mg/L, superior a 90 mg/L (Límite máximo permisible promedio para cuerpo receptor B según (NC 27, 2012).
Agotamiento de los recursos naturales, por el elevado consumo de agua y combustibles fósiles del proceso productivo.
Contaminación atmosférica por las emanaciones de material particulado, CO2, SO2, NOx, debido a que se usa como combustible de la caldera fuel oíl No 6 de alto contenido de azufre con una composición del mismo del 3,97 %.
3.2 Evaluación de impacto ambiental por ACV
3.2.1 Conformación del inventario
En la Tabla 1 se muestra el resumen de inventario para la obtención de una tonelada de puré de tomate en la fábrica “Reinado”, con las entradas, salidas y emisiones del proceso.
Tabla 1 Resumen de Inventario
| Materiales de entrada | Categoría del material | Unidades | Cantidad |
|---|---|---|---|
| Combustible fuel oíl pesado | Producto de otro sistema | kg | 309 |
| Agua total | Producto de otro sistema | l | 24 000 |
| Energía eléctrica de la red | Producto de otro sistema | MWh | 0,122 |
| Aceite de soya refinado | Producto de otro sistema | kg | 2 |
| Cloruro de sodio | Producto de otro sistema | kg | 30 |
| Hidróxido de sodio | Producto de otro sistema | kg | 17,570 |
| Hipoclorito de sodio | Producto de otro sistema | kg | 0,7437 |
| Envases de PVC | Producto de otro sistema | kg | 49 |
| Materiales de salida | |||
| DQO | Flujo elemental | mg | 874 358,85 |
| Sólidos Totales | Flujo elemental | mg | 14 578,15 |
| Sólidos Suspendidos | Flujo elemental | mg | 894 |
| Agua de limpieza | Flujo elemental | l | 3 500 |
| Agua uso sanitario | Flujo elemental | l/mes | 60 000 |
| Emisiones (Caldera) | |||
| Monóxido de carbono (CO) | Flujo elemental | g | 7 783,71 |
| Óxidos de nitrógeno (NOx) | Flujo elemental | g | 1 477,02 |
| Dióxido de azufre (SO2) | Flujo elemental | g | 39 815 |
| Dióxido de carbono (CO2) | Flujo elemental | g | 893 804 |
3.2.2 Evaluación de impacto usando Método Recipe punto medio
El análisis del proceso productivo del puré de tomate por categorías de impacto (Figura 2) muestra que, las mayores contribuciones son en las categorías de calentamiento global, formación de ozono, formación de material particulado, acidificación terrestre y consumo de agua y que en las categorías de radiación ionizante, escasez de recursos minerales y escasez de recursos fósiles, las mayores contribuciones se asocian con las emisiones al aire, debido al uso del fuel oíl pesado durante el proceso.
La emisión de gases contribuye tanto a la formación de material particulado como a la acidificación terrestre, pues los gases emitidos a la atmósfera se combinan con el oxígeno del aire y el vapor de agua, transformándose en ácido sulfúrico y ácido nítrico que se depositan finalmente en la superficie terrestre por medio de las precipitaciones.
Los elevados consumos de agua están dados fundamentalmente por el proceso de producción de puré de tomate y el tipo de envase empleado.
3.2.3 Evaluación de impacto usando el método Recipe punto final
Como se muestra en la Figura 3 la categoría de daños donde el producto tiene la mayor incidencia es sobre la salud humana, influyendo el proceso productivo y en menor medida el combustible utilizado y el tipo de envase, con valores de 138; 7,2 y 5,6 puntos respectivamente. Los daños asociados a los recursos se centran fundamentalmente en el tipo de combustible utilizado y los daños al ecosistema están dados por el proceso productivo y el tipo de combustible utilizado.
Cuando se realiza la evaluación de las categorías de impacto con un enfoque de punto final, la puntuación mayor en puntos (Pt) se obtiene con la formación de partículas finas por la quema de combustible en la caldera (Figura 4). Estos resultados se corresponden con los obtenidos por Pérez et al., (2019) en el establecimiento Álvaro Barba.
3.3 Implementación de medidas para mitigar la contaminación y comparación de resultados
Para disminuir los impactos asociados a la producción de puré de tomate en la fábrica, se propone la implementación de las siguientes medidas de P+L y tratamiento de residuos.
Sustituir el combustible empleado en la caldera (fuel oíl No 6 con un contenido de azufre de 3,97 %) por uno menos pesado (fuel oíl No 4, con un contenido de azufre de 1,35 %), (EPA, 2000), (Alcántar y Cruz, 2011).
Disminución del consumo de agua en un 50 % mediante la recirculación del agua de la etapa de lavado a la de prelavado.
Disminución de la carga orgánica en el residual líquido, mediante la recogida del material de desecho (semillas y cáscara) en la etapa de triturado y repasado y la disminución del caudal de agua residual emitido mediante la disminución del consumo de agua en el proceso, lo que incrementa el tiempo de retención del agua residual en el sistema de tratamiento, mejorando su eficiencia.
Instalar un depurador de gases a la salida de la chimenea de la caldera.
La implementación de las medidas en el proceso de producción de puré de tomate (Tabla 2), permite una disminución en los daños a la salud humana (81,6 %), debido fundamentalmente, al cambio de combustible y al depurador de gases. En cuanto a los daños al ecosistema se obtiene una disminución del 67,8 %, tributando, tanto el cambio de combustible y el depurador de gases, como la disminución del consumo de agua.
Tabla 2 Comparación del impacto ambiental antes y después de implementar las medidas
| Categoría de daños | Producción de puré de tomate antes de las medidas | Producción de puré de tomate después de las medidas | Diminución (%) |
|---|---|---|---|
| Salud humana | 158,8126 | 29,1791 | 81,6 |
| Ecosistema | 8,7478 | 2,8124 | 67,8 |
| Recursos | 1,5318 | 1,5318 | 0 |
La implementación de las medidas en el proceso de producción muestra una disminución significativa de los impactos en las categorías de calentamiento global, tanto para la salud humana como para el ecosistema terrestre, disminuyendo el impacto un 54 %. En cuanto a la formación de material particulado y acidificación terrestre, se logra un 88 % de disminución del impacto en ambas (Figura 5).
CONCLUSIONES
El ACV realizado, permitió cuantificar los impactos ambientales, demostrándose que las emisiones asociadas al proceso productivo, el uso de fuel oíl pesado y los envases utilizados contribuyen con mayores porcentajes en la mayoría de las categorías de impacto.
El uso de combustible pesado en las calderas de la entidad para la generación de vapor, representó la mayor contribución al impacto ambiental en varias categorías de impacto, entre las que se destacan el cambio climático y la formación de material particulado, alcanzando esta la mayor calificación en puntos.
Con la aplicación de las medidas propuestas se puede lograr reducciones de impactos por encimas del 50 % en la mayoría de las categorías.
