El ACV se realizó empleando la herramienta de software “ECO-it” (26), de origen holandés y desarrollada para IHOBE, la cual es una Sociedad Pública de Gestión Ambiental del Gobierno Vasco. “ECO-it” se emplea principalmente para el ecodiseño de productos y presenta su propia base de datos, la cual no puede ser editada o ampliada.

Un análisis de “ECO-it” consta de cuatro etapas en las que el usuario introduce sus propios criterios:

Este software emplea el sistema de puntos “eco indicador” basado en el método de evaluación de impacto “ReCiPe” y el CO₂-equivalente del Panel Intergubernamental para el Cambio Climático (IPCC), para evaluar el impacto ambiental del proceso o ciclo de vida de un producto. La unidad empleada para expresar los eco indicadores son los milipuntos (mPt), siendo un punto la representación de la centésima parte de la carga ambiental anual de un ciudadano medio europeo; mientras que para expresar el CO₂-equivalente se emplea el CO₂-eq.

La metodología “ReCiPe” fue creada por RIVM, CML, PRéConsultants, RadboudUniversiteit, Nijmegen y CE Delft (27). Se desarrolló para combinar las ventajas de los métodos CML2001 y Eco-Indicator 99. La ventaja del método CML es su solidez científica, mientras que la ventaja del Eco-indicator 99 es su facilidad de interpretación. Se trata de una metodología internacionalmente aceptada que integra el enfoque orientado al problema ambiental y al daño. Actualmente, esta metodología está considerada como la sucesora de las metodologías anteriores.

Esta metodología traduce las emisiones y extracciones de recursos, en un número limitado de puntuaciones de impacto ambiental, por medio de los llamados factores de caracterización, los cuales representan la contribución relativa de un recurso a una categoría de impacto. Existen dos formas principales para obtener los factores de caracterización, a nivel de punto medio y a nivel de punto final. “ReCiPe” calcula 18 indicadores de punto medio y 3 indicadores de punto final.

Los indicadores punto medio se centran en problemas ambientales únicos, siendo estos: el cambio climático, la disminución de la capa de ozono, la toxicidad humana, la formación de oxidantes fotoquímicos, la formación de materia particulada, la radiación ionizante, la acidificación terrestre, la eutrofización de agua dulce, la eutrofización marina, la ecotoxicidad terrestre, la ecotoxicidad de agua dulce, la ecotoxicidad marina, la ocupación de terreno agrícola, la ocupación de terreno urbano, la transformación de terreno natural, la disminución de cantidad de agua dulce, la disminución de recursos minerales y la disminución de combustibles fósiles.

Los indicadores de punto final muestran el impacto ambiental en tres niveles de adición más altos, siendo estos, el efecto sobre la salud humana, la biodiversidad y la escasez de recursos. La conversión de puntos medios a puntos finales simplifica la interpretación de los resultados de Evaluación del Inventario del Ciclo de Vida (LCIA). Sin embargo, con cada paso de adición, aumenta la incertidumbre en los resultados. La Figura 1 muestra las relaciones entre el parámetro del Inventario del Ciclo de Vida (LCI), en el lado izquierdo, el indicador de punto medio, que está en el centro, y el indicador de punto final a la derecha.

Por otra parte, la metodología IPCC, cuya definición comenzó en 1988, fue establecida por dos organizaciones de las Naciones Unidas, la Organización Meteorológica Mundial (OMM) y el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA), y posteriormente, fue ratificada por la Asamblea General de las Naciones Unidas mediante la Resolución 43/53 (28). Esta metodología recoge los factores de caracterización para el potencial del calentamiento global directo debido a emisiones al aire.

El alcance general de este estudio es de la cuna a la puerta, incluye las tres primeras etapas de la fase de fabricación de producto descritas en la Figura 2. La primera etapa, comprende el suministro de las materias primas necesarias, el transporte y la fabricación del producto, y los procesos asociados al mismo como su empaquetado. En este estudio, se excluyen la fase de construcción (formada por el transporte a obra, que sí, que se ha evaluado y su instalación) la fase de uso y fase de fin de vida, ya que se asume que los tres tipos de bloques bajo estudio tienen el mismo procesos de construcción en obra, uso y final de vida.

Para garantizar que todas las entradas y salidas del ACV de los bloques estén relacionadas, el análisis se realizó sobre la base de una unidad de referencia con respecto a la cuantificación de los resultados ambientales. Con lo cual, la unidad funcional de un bloque se usó para la comparación de los tres sistemas de producción.

Cemento: El proceso de fabricación consta de 6 etapas: obtención de las materias primas, preparación de las materias primas, molienda del crudo, cocción en el horno rotativo, molienda del clínker, almacenamiento y expedición (29). El diagrama de flujo del proceso general de fabricación de cemento y las entradas y emisiones asociadas durante las diferentes etapas de producción se muestran en la Figura 3.

Los impactos ambientales de la fabricación de cemento pueden ocurrir a escala global, regional o local (31); éstos se detallan a continuación:

La escala global, consiste en la suma del CO₂ emitido durante el proceso de calcinación de la materia prima (siendo esta una de las principales aportaciones en las emisiones de CO₂) y el CO₂ asociado al uso de energía. Este último, puede ser CO₂ de energía directa o indirecta. Las emisiones indirectas de energía comprenden las emisiones de CO₂ asociadas con la generación de energía eléctrica para operar la planta de cemento, mientras que las emisiones de energía directa se asocian con la combustión de combustible en el horno de cemento.

La Figura 4 muestra las emisiones de CO₂ en porcentajes generadas por el consumo de energías en la producción del cemento Portland, determinado a partir de un Análisis del Ciclo de Vida de la Cuna a la puerta. Como se puede observar, la mayor aportación de CO₂ debido al consumo de energías se produce en la etapa de cocción en el horno rotativo.

En esta escala, el mayor potencial para reducir las emisiones de CO₂ generadas por el uso de combustibles convencionales basados en el carbono, radica en reemplazarlo por combustibles alternativos con bajos contenidos de carbono. Los tipos más comunes son la biomasa de carbono neutral y los neumáticos fuera de uso (32).

Otra vía para reducir las emisiones de la fabricación de cemento es el reemplazo parcial del clínker del cemento Portland por puzolanas (cenizas volantes, humo de sílice, entre otras) o materiales cementantes suplementarios (escorias). En la actualidad, es una práctica común, el reemplazo parcial del clínker por estás adiciones. En Europa, los CEM II, III, IV y V se realizan de este modo. Como las adiciones están presentes en el rango de 5-30% (por peso) del cemento, sus impactos en comparación con CEM I (que consiste en 95-100% de clínker) son menores. La incorporación de estos materiales al cemento reduce el agotamiento de los recursos primarios, el consumo de energía, la gestión de los residuos (en el caso de que se traten de subproductos), las emisiones generadas en la transformación de las materias primas en Clinker, así como todos sus impactos asociados.

En cuanto a los impactos ambientales regionales, se incluyen las emisiones de SO₂ y NOx, los cuales contribuyen a la lluvia ácida. La mayoría del SO₂ emitido se deriva de la combustión de los combustibles fósiles y del procesamiento de las materias primas en los hornos. Estos se originan debido al uso de combustible fósil durante la producción de clínker y al consumo de energía en toda la cadena del proceso.

Con respecto a la escala local, las emisiones de polvo del horno de cemento son las que más contribuyen al impacto local. El tamaño de este polvo (0.05-5 μm) se encuentra dentro del rango de tamaño de partículas respirables (menor a 10µ) (34, 35). De acuerdo con la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA) (36), estas partículas finas de materia prima, no quemadas y parcialmente quemadas, presentes en los gases de combustión del horno de cemento, están clasificadas como un posible residuo peligroso, debido a los peligros ambientales y para la salud humana.

Áridos: Los áridos generalmente se obtienen mediante técnicas de minería, pueden presentar formas redondeadas, cuando se trata de materiales aluviales o formas angulosas en el resto de los casos y donde existe machaqueo. Por lo general, se separan en varias fracciones por su tamaño, en algunos casos es necesario un proceso de lavado y secado, por lo que una modesta cantidad de energía está involucrada en todos estos procesos.

En muchas zonas del planeta, los depósitos de áridos virgen ya se han agotado, y transportar áridos a largas distancias puede ser insostenible. Una vía alternativa, es el empleo de una fuente gratuita o de bajo costo, tales como son los subproductos o áridos reciclados que se obtienen en el entorno local.

La caliza, que es el árido bajo estudio, presenta una serie de problemas ambientales asociados con la producción, tales como: ruidos y vibraciones generados en el procesamiento de la piedra de cantera, gran consumo de energía asociada al proceso de obtención de los áridos gruesos y finos (37), y la contaminación del agua superficial por el arrastre por escorrentía de los sólidos en suspensión.

Agua: La industria del hormigón también emplea grandes cantidades de agua dulce, tan solo el requerimiento anual de agua para la mezcla es de aproximadamente 1 billón de litros (38, 39). El agua utilizada para la fabricación de hormigón suele ser agua corriente, sin procesamiento posterior. Esto se debe al hecho de que ésta no contiene sustancias orgánicas, cloruros o álcalis, que puedan generar inconvenientes en la durabilidad del hormigón.

Las demandas de agua dulce a nivel mundial están provocando el agotamiento de los recursos hídricos, siendo estos frecuentemente extraídos de tal forma que comprometen el bienestar de los ecosistemas de agua dulce (40, 41). Esta problemática se acentúa en zonas donde el agua ya no es suficiente para las necesidades básicas. Una vía para disminuir la demanda de agua en la producción de hormigón es sustituir el agua de la red de abastecimiento por aguas residuales industriales o agua no potable, siempre que su calidad se verifique previamente mediante ensayos de laboratorio. Otra alternativa, puede ser emplear una baja relación agua-cemento (w/c), ya que de esta manera será menor el contenido de agua empleada.

Aditivos: A diferencia de otros componentes del hormigón, las sustancias químicas de los aditivos son una preocupación por sus propiedades tóxicas. De los diferentes tipos de aditivos, los plastificantes y superplastificantes son los más comúnmente utilizados, representando aproximadamente el 80% del consumo de aditivos europeos (42).

Se requieren aproximadamente 3.24 kg de superplastificante para 1m³ de hormigón de 35 MPa (densidad de 2370 kg/m³), lo que representa aproximadamente 0.33 toneladas de uso de plastificante al año en Europa, con impactos ambientales potencialmente considerables (32).

Según Van den Heede, la cantidad de CO₂ (7.20E-01 kgCO₂-eq) emitida para la producción de 1 kg de superplastificante es solo un poco menor que las emisiones de CO₂ asociadas con la producción de cemento (8.42E-01 kgCO₂-eq) (31). Sin embargo, como la cantidad de superplastificante utilizado en el hormigón es casi insignificante (aproximadamente un 1%), en comparación con su contenido de cemento, estas emisiones apenas contribuyen al impacto ambiental general.

Las operaciones de transporte en la industria del hormigón involucran la movilización de grandes cantidades de materia prima para su producción, y una vez fabricado el hormigón, tanto si está en estado fresco o endurecido (como elemento prefabricado), se transporta a la obra. Ambos recorridos, consumen cantidades considerables de combustible, generando un gran impacto ambiental.

En la fabricación del hormigón, la calidad del agua superficial se puede ver afectada, debido a la red de arrastre por escorrentía de sólidos en suspensión. Esta circunstancia, podría ser particularmente significativa durante la fase operativa, ya que si la escorrentía arrastra partículas de cemento u hormigón puede traer como consecuencia un fuerte aumento en el pH de las aguas receptoras. A fin de prevenir que esto ocurra, se recomienda adaptar una zona en donde se desarrollen todas las operaciones que puedan generar derrames accidentales. En esta zona la superficie debe ser impermeable y deben existir conducciones de drenaje que permitan canalizar estos derrames.

Desde el punto de vista de la contaminación del aire, existen emisiones difusas de polvo generadas como resultado del trabajo llevado a cabo en planta. Incluso si las tolvas de áridos y cementos generalmente están cubiertas, se recomienda la implementación de diversas medidas destinadas a la prevención y minimización de las emisiones de polvo, tales como la colocación de filtros de mangas o humedecido de viales y soleras, entre otros.

La producción de hormigón también genera un aumento en el nivel de ruido del área donde se produce. En la fase operativa, las acciones que pueden tener impacto se derivan, por un lado, del tráfico de vehículos pesados (camiones para el transporte de los materiales que componen la mezcla y del hormigón una vez fabricado) y, por otro lado, del funcionamiento de la planta de hormigón y sus elementos asociados (carga y descarga de áridos, cintas transportadoras, vibradores neumáticos, amasadoras, etc.). Según un estudio medioambiental llevado a cabo por una empresa de prefabricados (43) el nivel de ruido generado por la actividad de fabricación de hormigón en una planta es de alrededor de 67dB, medido a 10m de la planta. Se debe llevar a cabo un buen mantenimiento del equipo y mediciones sonométricas periódicas, para continuar cumpliendo a lo largo del tiempo, los límites de emisión de ruido establecidos por las reglamentaciones aplicables.

Entre los residuos generados en el proceso de fabricación de hormigón se encuentran: el hormigón residual que se queda en la mezcladora, moldes y sistemas de transporte; los lodos generados en la limpieza de la amasadora y que no pueden reducirse, ya que el proceso de limpieza no puede ser reemplazado, y las probetas ensayadas en laboratorio para el control de calidad del hormigón, que tampoco pueden reducirse, ya que el número de probetas a ensayar está establecido por la normativa. Por otro lado, el uso de componentes prefabricados de hormigón en lugar de hormigón vertido, ofrece las mayores ventajas en términos de generación de residuos (44), debido al seguimiento continuo del proceso productivo en fábrica, con el que se busca entre otras cosas, generar la menor cantidad de residuos.

Obviamente, se pueden disminuir las emisiones de gases de efecto invernadero (GHG) que genera la fabricación y puesta en obra de los productos de hormigón, si estos fuesen mucho más duraderos, p. ej., la eficiencia de los recursos de la industria del hormigón aumentaría, si la vida útil de la mayoría de las estructuras construidas, de hoy en día, fueran de más de 100 años. Algunos de los casos más comunes de degradación del hormigón están asociados con la corrosión del acero de refuerzo, la carbonatación y el ataque por sulfatos. A fin de evitar estos inconvenientes, es esencial analizar los materiales de la mezcla, conocer el uso previsto del hormigón y cumplir con los requisitos de las normativas vigentes (la EHE en España), para realizar un diseño eficiente de la mezcla.

De las proporciones de cada tipo de bloque, se determinaron las cantidades necesarias de materia prima y subproductos para la preparación de un bloque. Los materiales fueron seleccionados de la base de datos del programa. No encontrando, el plastificante empleado, por lo que no se consideró como dato de entrada en el inventario.

Varias investigaciones (31) tampoco han considerado el impacto del plastificante, argumentando que éste no contribuye significativamente al impacto ambiental total del hormigón, debido a las insignificantes cantidades que se incorporan a las mezclas (menos de un 1% en masa del hormigón). Teniendo en cuenta que, los tipos de hormigón analizados en estas investigaciones eran de alta resistencia (>25 MPa) y por ende empleaban cantidades altas de cementos (entre un 250 y 350 kg/m3) y de aditivo (entre un 2.5 y 3.5 kg/m3); cabe pensar que, para el caso bajo estudio, en el que el tipo de hormigón es de baja resistencia (<8MPa), con bajos contenidos de cemento (≤180 kg/m3) y por tanto bajos contenidos de plastificante (≤1.8 kg/m³), la contribución de este último al impacto ambiental total del hormigón será mucho menor.

Por otro lado, se supuso que las virutas de madera y los lodos de cal tienen un impacto nulo, ya que son subproductos industriales y no contienen ningún tipo de sustancias peligrosas para las personas o el medio ambiento. Esta suposición también se ha establecido en otros estudios similares (45, 46).

La electricidad consumida en la fabricación de los bloques se estimó sumando la energía requerida durante todo el proceso de fabricación y dividiéndolo de forma proporcional entre el número de bloques fabricados, con el fin de simplificar el análisis y los cálculos. Para esto, se consideró el consumo de amasadoras, skip, cintas pesadoras, sinfines trasportadores, robot manipulador y robot enfardador. Siendo el total de la electricidad consumida de aproximadamente 0.556 kWh por bloque fabricado. Esta información fue proporcionada por la empresa de prefabricados.

Una vez fabricados los bloques, estos se secan en condiciones ambientales. Por lo tanto, se supuso que la energía solar cubría la demanda de energía del proceso de acondicionamiento de los bloques. Todos los siguientes procesos, tales como la limpieza de los moldes, se realizan manualmente y en seco, empleando cepillos, por lo que su impacto ambiental es tan reducido que se ha despreciado.

En este estudio, se consideraron los impactos ambientales generados al transportar los componentes convencionales de los bloques y los subproductos, desde el sitio de producción de los mismos hasta la empresa de prefabricados Alberdi. Así mismo, se consideró el impacto del transporte de los bloques al sitio de construcción.

Por otra parte, el impacto ambiental generado al transportar los lodos de cal al vertedero se consideró como impacto evitado. Esta consideración también puede ser respaldada por las declaraciones de Turk et al. y Hossain et al. (45, 46). Por el contrario, el transporte de las virutas no se consideró como impacto evitado, ya que no se llevan a vertederos. Este subproducto, como ya se ha comentado anteriormente, se almacena en el mismo lugar donde se produce hasta su reutilización, habitualmente utilizado como biomasa, aunque puede tener otras aplicaciones.

La distancia recorrida al transportar los bloques a la obra, se calculó sobre la base de la distancia media de recorrido de los bloques desde la Empresa de prefabricados Alberdi hasta los clientes habituales. Por lo tanto, el estudio supone que la distancia del transporte de los bloques es de media unos 100 km alrededor de la ubicación de la planta. Adicionalmente, se asumió que el tipo de combustible empleado para el transporte era Diésel. De acuerdo con algunas investigaciones, la inclusión de los impactos del transporte es un paso esencial en los cálculos del LCI, ya que ocurre en las fases principales del ciclo de vida y la carga ambiental asociada puede ser considerable (31). En este caso se va a evaluar el impacto del transporte del producto final a obra con relación al impacto total de la fabricación del producto para poder identificar su influencia.

Los lugares de salida, tipo de transporte y las distancias que recorren los materiales estudiados, desde los puntos de salida hasta la empresa de Prefabricados Alberdi, se presentan en la Tabla 1. De igual forma, los lugares de salida, el tipo de transporte utilizado y la distancia que habitualmente recorren los lodos de cal al vertedero, se muestra en la Tabla 2. Las distancias se midieron sobre mapa.

Para calcular cuánto embalaje se emplea para un bloque, se partió de la base de que los bloques se transportan en palets de madera de tipo europalet (dimensiones de 800mm x 1200mm) y se envuelven en un film de poliuretano. Cada palet pesa 27kg y está diseñado para soportar una carga dinámica máxima de 1000kg. Se determinó el número máximo de bloques que pueden almacenarse (ya que los bloques en estudio varían en peso) y la cantidad de palet y de film necesaria para almacenar 1 bloque.

Los materiales, el transporte, el embalaje y la energía necesarios para 1 bloque MREF, MS y MSLM se muestran en la Tabla 3 (47).