Evaluación del ciclo de vida y sostenibilidad del acero

Evaluación del ciclo de vida y sustentabilidad del acero

La industria del acero es la segunda industria más grande del mundo después de la industria del petróleo y el gas. El acero se utiliza en casi todos los sectores, desde la edificación y la construcción, el embalaje, la industria del transporte y el sector de la energía y las energías renovables. El uso del acero se encuentra en todas partes en la sociedad actual. Prácticamente no existen materiales o productos donde el acero no esté presente o no haya tenido un papel en su producción.

La producción de acero crudo se ha más que duplicado en las últimas tres décadas, con una producción de 2020 de 1.864 millones de toneladas y una producción de 2019 de 1.869 millones de toneladas. El acero sigue siendo la columna vertebral y facilitador de la evolución y el progreso de la sociedad. Hace del mundo un mejor lugar para vivir. Las ciudades inteligentes del futuro se construirán sobre acero. Al ser el acero un activo infinitamente reciclable y reutilizable, su uso ayuda a reducir la carga sobre los recursos de la tierra.

El alto nivel de producción de acero inevitablemente hace que el sector siderúrgico sea más responsable con su impacto ambiental. Por lo tanto, es imperativo analizar los procesos de la industria siderúrgica para dar una idea clara de los principales impactos ambientales junto con las posibles soluciones que implican la implementación de un paradigma de economía circular.

El acero tiene una combinación de propiedades que deben tenerse en cuenta en el proceso de toma de decisiones en el estado de diseño. Estas propiedades incluyen (i) propiedades químicas, metalúrgicas y mecánicas, (ii) propiedades de resistencia a la corrosión, (iii) propiedades de resistencia al fuego, (iv) reciclabilidad, (v) larga vida (vi) requisitos de mantenimiento, (vii) requisitos de higiene, (viii) estética, y (ix) influencia ambiental.

Los aceros se pueden reciclar sin pérdida de calidad. Dado que los enlaces metálicos se restauran con la resolidificación, los aceros recuperan continuamente sus propiedades de rendimiento originales, incluso después de múltiples ciclos de reciclaje. Esto les permite ser utilizados una y otra vez para la misma aplicación. Por el contrario, las características de rendimiento de la mayoría de los materiales no metálicos se degradan después del reciclaje.

Por lo general, los productos de acero fabricados a través de la ruta integrada tienen un contenido de chatarra de proceso de retorno limitado a un valor que oscila entre el 10 % y el 20 %, mientras que los productos de acero al final de su vida útil se reciclan a tasas que oscilan entre el 85 % y el 95 %. El método de 'contenido reciclado' solo incorpora los beneficios ambientales obtenidos hoy, en contraste con el método de 'final de vida' que además da cuenta de los beneficios ambientales futuros que surgen de la chatarra que se genera al final de la vida útil. Para la industria del acero, la "tasa de reciclaje al final de su vida útil" es el indicador más apropiado, mientras que los volúmenes disponibles de chatarra al final de su vida útil son insuficientes para satisfacer la demanda actual. La figura 1 muestra el ciclo de vida del acero.

Fig. 1 Ciclo de vida del acero

La producción de acero primario (virgen) generalmente incluye la extracción y concentración de minerales, la fundición y el refinado para obtener el acero de la química especificada, con varias rutas de procesamiento disponibles. En cada etapa se separan impurezas y subproductos y se incrementa la concentración de hierro en el producto final. La refinación del acero a purezas suficientes requiere con frecuencia etapas de fusión controladas con precisión y de alto consumo energético, que normalmente se basan en el uso de insumos de combustibles fósiles directamente como reductor o indirectamente para calor y electricidad. La producción de hierro y acero representa una parte importante de las emisiones industriales mundiales de dióxido de carbono (CO2).

En el área de minería y beneficio, existen procesos que consisten en tratar minerales en solución líquida para concentrar el mineral separándolo de los minerales asociados. En algunos procesos, normalmente no se necesitan temperaturas muy altas y el tratamiento puede tener lugar a presiones altas que necesitan energía para mantener las presiones. Además, es más probable que la intensidad energética de los procesos de extracción y beneficio aumente con el tiempo a medida que las minas cambien de minerales de alta ley a minerales de menor ley y cuando comiencen a explotar yacimientos más complejos. El consumo de energía se puede mejorar aumentando la eficiencia del proceso.

La pirometalurgia implica el tratamiento de concentrados de mineral a altas temperaturas para separar el hierro de sus componentes minerales asociados. Esto, a su vez, requiere el uso de combustibles fósiles en hornos de calentamiento o electricidad para alimentar los hornos. Además, la industria del acero produce diferentes tipos de productos de acero. Estos diferentes tipos de productos de acero pueden fabricarse en la misma planta siderúrgica y a partir de los mismos procesos de producción primaria. Cada uno de estos productos necesita diferentes rutas de procesamiento para la producción de los productos utilizados por los consumidores finales. La figura 2 muestra los principios para la evaluación del ciclo de vida (LCA).

Fig. 2 Principio para la evaluación del ciclo de vida

Los científicos de materiales y los desarrolladores de productos ahora tienen a su disposición una cantidad cada vez mayor de herramientas que les permiten considerar las implicaciones ambientales de sus elecciones de materiales, pero en general estas herramientas consideran una pequeña cantidad de puntos finales ambientales, y aún quedan muchos vacíos de datos. Sin embargo, dado el aumento esperado en la demanda mundial futura de acero y su importancia en las tecnologías actuales, es importante que se disponga de datos altamente reproducibles sobre las cargas ambientales de la producción de acero basadas en el ciclo de vida y que las implicaciones de la coproducción de varios aceros los productos se entienden claramente.

Las actividades humanas que necesitan material y energía para desarrollarse tienen efectos irreversibles en los sistemas ecológicos y el medio ambiente, como el cambio climático, el agotamiento de los recursos naturales, la generación de desechos y la contaminación, etc. La mayoría de estos impactos tienen consecuencias peligrosas para la salud y la supervivencia humanas y la mayor parte de estos efectos tienen resultados a largo plazo. En el informe Brundtland, publicado en 1987, el desarrollo sostenible se define como “el desarrollo que satisface las necesidades del presente sin comprometer la capacidad de las generaciones futuras para satisfacer sus propias necesidades”. Un subconjunto del desarrollo sostenible que ha estado evolucionando en todo el mundo durante casi 25 a 30 años, el papel del entorno construido es muy importante.

El concepto de desarrollo sostenido, tal y como se define en el informe Brundtland, es un desafío muy complejo y dinámico que demanda la contribución de los más diversos sectores de actividad. El cambio climático y el uso sostenible de los recursos naturales se encuentran entre los principales desafíos de la sociedad actual. Esto los coloca en la parte superior de la agenda política ambiental, donde es probable que permanezcan en el futuro previsible

La sostenibilidad se refiere a todo el ciclo de producción de un producto, es decir, desde la adquisición de la materia prima, pasando por la planificación, el diseño, la construcción y las operaciones, hasta su uso y la gestión de residuos al final de su vida útil. Es un desafío grande e importante para el futuro de la industria siderúrgica. La industria del acero ha realizado varios esfuerzos para reducir su huella de carbono aumentando la reciclabilidad y mejorando los procesos.

En el desarrollo sostenido, se fomenta el desarrollo de métodos económica y ambientalmente saludables. La producción y distribución de los materiales se realiza con el mínimo de transporte. Además, se utilizan aquellos materiales que están disponibles lo más cerca posible.

La sostenibilidad del acero consta de tres componentes, a saber (i) ambiental, (ii) social y (iii) económico. La industria del acero es una industria muy eficaz para mejorar el desarrollo social, económico y ambientalmente sostenible y está emergiendo como una industria muy activa tanto en países desarrollados y en vías de desarrollo. La industria necesita recursos naturales de la tierra para la producción de acero que se utiliza para construir estructuras hechas por el hombre, como edificios, puentes y carreteras, y en productos que se utilizan en nuestra vida diaria.

El análisis del ciclo de vida del acero se realiza para determinar el impacto ambiental. Tres aspectos que determinan el impacto ambiental son (i) la producción del producto de acero, (ii) el uso del producto de acero y (iii) el reciclaje del material al final de su vida útil. El impacto ambiental está influenciado por (i) el uso de los recursos naturales, (ii) la gestión ambiental y (iii) la prevención de la contaminación del aire, el agua y la tierra por los gases, líquidos y sólidos residuales.

La eficiencia de los materiales del producto de acero está determinada por tres criterios, a saber, (i) reducir, (ii) reutilizar y (iii) reciclar. Las cantidades de materias primas para producir acero deben reducirse mejorando la eficiencia del proceso para la reducción de las emisiones de CO2. Una vez que finaliza la vida útil de un producto de acero, parte del contenido de acero del producto se puede reutilizar sin pérdida de las propiedades básicas del acero. Esto hace que la reutilización del acero sea muy importante. El acero es 100 % reciclable. Toda la chatarra de acero se reutiliza para fabricar acero nuevo. Además, los subproductos producidos durante la producción de acero son utilizados por varias industrias y esto reduce los requisitos de materias primas en esas industrias y, por lo tanto, ayuda a la conservación de los recursos naturales.

El impacto social del acero es bastante sustancial. El impacto social está influenciado por (i) el nivel de vida, (ii) la educación de las personas, (iii) la comunidad y (iv) la igualdad de oportunidades para todos.

Un material sustentable no daña a las personas que trabajan para producirlo, o que lo manipulan durante su uso, reciclaje y disposición final. El acero no es dañino para las personas ni durante su producción ni durante su uso. Por estas razones, el acero es el material principal utilizado en varias aplicaciones. La seguridad, como un lugar de trabajo saludable y libre de lesiones para los empleados, es la prioridad clave para la industria del acero. El acero también mejora la calidad de vida al hacer posibles los avances técnicos. Es por eso que la gente ve presencia de acero en todo lo que usa en su vida diaria. De hecho, hoy en día la vida no es factible sin acero.

El componente económico de la sostenibilidad del acero es muy importante. Los factores que influyen en la economía incluyen (i) costo de producción, (ii) ganancias, (iii) ahorro de costos, (iv) crecimiento económico y (v) generación de ingresos para inversiones en actividades de investigación y desarrollo.

El coste del ciclo de vida (LCC) es un criterio importante para el componente económico de la sostenibilidad del acero. LCC es el costo de un activo a lo largo de su ciclo de vida, mientras cumple con los requisitos de rendimiento (ISO 15686-5). Es la suma de todos los costos relacionados con un producto incurridos durante el ciclo de vida que consiste en (i) concepción, (ii) producción/fabricación, (iii) su uso/operación y (iv) fin de vida. LCC es un procedimiento matemático que ayuda a tomar decisiones de inversión y/oa comparar diferentes opciones de inversión. El acero no es caro si se tiene en cuenta el coste del ciclo de vida. El costo de otros materiales aumenta sustancialmente con el tiempo, mientras que el costo del acero normalmente permanece constante.

Además de los aspectos ambientales, sociales y económicos para la sustentabilidad del acero, existen tres áreas superpuestas, tales como (i) ambiental-social, (ii) socioeconómica y (iii) económica-ambiental. El área ambiental-social incluye la preocupación por la preservación del medio ambiente y los recursos naturales, ya que tienen efectos tanto locales como globales. El área socioeconómica incluye preocupaciones por la ética, la equidad y la salud, la seguridad y el bienestar de los empleados. El área económico-ambiental incluye la eficiencia operativa, la eficiencia energética y el uso de recursos renovables. La figura 3 muestra todos los componentes de la sostenibilidad del acero.

Fig. 3 Componentes de la sostenibilidad del acero

La clave para la sustentabilidad del acero es el reconocimiento de que un enfoque de ciclo de vida completo es la mejor manera de evaluar el impacto ambiental de un producto. Por lo tanto, también es la mejor manera de ayudar a la sociedad a tomar decisiones informadas sobre el uso de materiales y su importancia económica. Centrarse únicamente en un aspecto de la vida de un producto, como la producción de materiales, distorsiona la imagen real, ya que puede ignorar un mayor impacto durante otra fase del ciclo de vida, como la fase de uso.

La selección de los materiales más apropiados para cualquier aplicación depende de la consideración de una variedad de factores técnicos y económicos que incluyen, por ejemplo, la funcionalidad, la durabilidad y el costo. Un factor adicional y cada vez más importante para las personas que especifican los materiales, en un mundo donde el desarrollo sostenible es un tema clave, es el desempeño ambiental asociado de las aplicaciones de materiales desde la perspectiva de la fabricación y el desempeño del producto.

Es necesario cuantificar las cargas ambientales por etapa del ciclo de vida y la interconexión de los sistemas de producción de productos de acero para modelar los cambios globales en la tecnología, la sustitución de materiales y la criticidad de los productos en términos de la vulnerabilidad de la cadena de suministro y el riesgo de suministro. Una comprensión integral permite una mejor gestión de los impactos y beneficios de los productos de acero y un uso sostenible de los recursos informado.

El acero es un material muy duradero que se utiliza en muchas aplicaciones cualificadas. Como todos los materiales, su producción y uso afectan el medio ambiente de muchas maneras diferentes. La evaluación del impacto ambiental general de los productos requiere un enfoque integrado que considere el producto durante todo su ciclo de vida. Esta evaluación se conoce como "evaluación del ciclo de vida (LCA)".

La evaluación de la sostenibilidad de los proyectos se puede realizar con la ayuda de una serie de herramientas que se han desarrollado durante los últimos años. Una de las metodologías de análisis más completas y detalladas, basada en el concepto de ciclo de vida, es LCA. Considera todo el ciclo de vida de un producto o sistema, desde la extracción de materias primas, pasando por la producción de materiales y los requisitos de energía, hasta el uso y el tratamiento al final de su vida útil. A través de una revisión sistemática de este tipo, las cargas ambientales se identifican y posiblemente se evitan. LCA puede ayudar a identificar oportunidades para mejorar el desempeño ambiental de los proyectos en varios puntos de su ciclo de vida. El objetivo de un LCA es crear el perfil ambiental completo de un producto durante todo su ciclo de vida, mostrando los resultados con la ayuda de indicadores ambientales de una manera más comprensible.

Los primeros estudios sobre el concepto de ciclo de vida se realizaron en los períodos comprendidos entre finales de los años sesenta y principios de los setenta. El concepto de ciclo de vida de productos o funciones se ha desarrollado en EE. UU. en el ámbito de las compras públicas. Pero la primera mención de 'ciclo de vida' con este nombre fue en un informe que trata sobre el análisis del costo del ciclo de vida preparado por Novick para RAND Corporation en 1959. En ese momento, el 'análisis del ciclo de vida' (aún no evaluado) se usa para el costo. de los sistemas de armas, incluidas las operaciones de compra, uso y fin de vida útil. El análisis del ciclo de vida también se utilizó como herramienta para mejorar la gestión presupuestaria del gobierno.

En 1972, Ian Boustead calculó en 1979 el uso total de energía en la producción de varios tipos de envases de bebidas, incluidos vidrio, plástico, acero y aluminio, lo que hace que su metodología sea aplicable a una variedad de materiales. El interés público aumentó y se realizaron diferentes estudios del ciclo de vida durante esa época. En 1992, la Sociedad de Química y Toxicología Ambiental (SETAC) llevó a cabo talleres de evaluación del ciclo de vida (LCA), uno de estos se centró en la evaluación del impacto del ciclo de vida y el otro en la calidad de los datos.

En 1993, se publicaron las directrices para la 'Evaluación del ciclo de vida:un código de práctica', también conocido como 'Biblia LCA'. En la década de 1990, el LCA también fue estudiado por varios grupos que publicaron varias pautas, como las pautas holandesas sobre LCA, y los países nórdicos, a saber, autores suecos, finlandeses, daneses y noruegos, publicaron Directrices nórdicas sobre la evaluación del ciclo de vida. El Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente publicó 'la evaluación del ciclo de vida:qué es y cómo hacerlo'. La Agencia Europea de Medio Ambiente también publicó 'Evaluación del ciclo de vida:una guía de enfoques, experiencias y fuentes de información'. Los ‘productos se definen como bienes o servicios en un estudio de ACV. El LCA también se denomina a veces 'enfoque del ciclo de vida', 'análisis de la cuna a la tumba' o 'análisis del ciclo de vida'. Un estudio completo de la cuna a la tumba analiza la producción desde la materia prima (cuna), a través de la fase de uso, hasta el final de la vida (tumba).

En noviembre de 1993, comenzó la estandarización de LCA en ISO (Organización Internacional para la Estandarización) con el Subcomité SC 5 del Comité Técnico (TC 207) en París. El estándar se basó en el Código de Práctica desarrollado por SETAC. En la actualidad, ISO ha emitido una serie de normas a las que se hace referencia como serie 14040 e informes técnicos para LCA. Esta serie de normas ISO 14040 describe el enfoque y el rigor al que se debe adherir el ejercicio LCA, incluida la necesidad de que terceros independientes revisen críticamente el trabajo.

La serie de normas ISO 14000 incluye la ISO 14001 sobre sistemas de gestión ambiental. La serie de normas ISO 14040 incluye ISO 14040 con título 'Principios y marco', ISO 14041 con título 'Definición de objetivo y alcance y análisis de inventario', ISO 14042 con título 'Evaluación del impacto del ciclo de vida' (LCIA), ISO 14043 con título 'Interpretación del ciclo de vida', ISO 14040 con título 'Requisitos y directrices', ISO 14047 con título 'Ejemplos de aplicación de ISO 14042', ISO 14048 con título 'Formato de documentación de datos' e ISO14049 con título 'Ejemplos de aplicación de ISO 14041'. De acuerdo con la serie de normas ISO 14040, LCA se utiliza para el desarrollo y la mejora de productos, la planificación estratégica, la formulación de políticas públicas, el marketing y otros fines.

LCA es una herramienta para evaluar los aspectos ambientales de los productos en todas las etapas de su ciclo de vida. El LCA se define en la norma ISO 14040 como la "recopilación y evaluación de las entradas, salidas y posibles impactos ambientales de un sistema de producto a lo largo de su ciclo de vida". El ciclo de vida de un producto incluye todos los procesos, desde la adquisición de la materia prima, pasando por la producción y fabricación del material, hasta el uso y la eliminación final, incluidas las opciones de recuperación. Cualquier transporte en estas fases también debe contabilizarse,

LCA incluye todas las fases, incluido el transporte en producción y también la fase operativa de bienes y servicios. En un estudio LCA comparativo, no se comparan los productos en sí mismos, sino que también se debe incluir la función de estos productos. LCA tiene un enfoque holístico, que coloca los impactos ambientales en un marco coherente, donde y cuando ocurran.

LCA es en la actualidad uno de los métodos de evaluación de la sostenibilidad más reconocidos y utilizados. Se basa en la recopilación y gestión de datos de impacto ambiental extraídos con mayor frecuencia de las bases de datos de inventario de ciclo de vida (LCI) disponibles. La metodología LCA y los datos LCI ayudan a la industria a (i) brindar información a los clientes, así como a sus clientes, (ii) comprender la contribución del acero al desempeño ambiental de los sistemas de productos en diferentes aplicaciones, (iii) respaldar la evaluación de la tecnología ( evaluación comparativa, determinación y priorización de programas de mejora ambiental), (iv) realizar evaluaciones de impacto para reducir los impactos de sus propios procesos en el medio ambiente y trabajar en estrecha colaboración con sus clientes para obtener conocimiento sobre el impacto total del uso del acero de los productos sobre el medio ambiente, durante su ciclo de vida completo, y (v) aumentar el conocimiento público de los beneficios ambientales del ciclo de vida del uso del acero en aplicaciones y dónde puede ser efectivo para mejorar el desempeño ambiental. LCA también juega un papel vital en los requisitos organizacionales de informes ambientales y de gases de efecto invernadero, soporte de marketing y ventas, y asegura el cumplimiento de las regulaciones e iniciativas voluntarias, como las declaraciones ambientales de productos.

Actualmente, en todo el mundo se reconoce que el diseño del producto y el comportamiento del consumidor pueden afectar el desempeño ambiental general y la eficiencia de un producto. Las organizaciones que fabrican los productos están prestando más atención a la fabricación, la utilización y el final de la vida útil, que es un factor cada vez más importante para los diseñadores que especifican los materiales. LCA es "un enfoque holístico basado en una metodología sólida para convertir la ciencia en conocimientos mediante la evaluación cuantitativa de los impactos ambientales de los productos, a lo largo de su ciclo de vida".

Entre las herramientas y metodologías disponibles para evaluar el desempeño ambiental, social y económico de materiales y productos de consumo (incluido su impacto en el cambio climático y los recursos naturales), LCA proporciona un enfoque integral que considera los impactos potenciales de todas las etapas de fabricación, producto uso y fin de vida útil (reutilización, reciclaje o eliminación). Se basa en una metodología sólida e informes transparentes y, por lo tanto, es una herramienta importante para ayudar con la formulación de políticas.

El primer paso para tratar de "cerrar el ciclo" de los ciclos de vida de los productos a través de un mayor reciclaje y reutilización es analizar de manera efectiva y sistemática, en términos ambientales, tales sistemas de productos a través de LCA.

LCA es una herramienta para ayudar con la cuantificación y evaluación de las cargas e impactos ambientales asociados con los sistemas y actividades de productos, desde la extracción de materias primas en la tierra hasta el final de la vida útil y la eliminación de desechos. La herramienta es cada vez más utilizada por industrias, gobiernos y grupos ambientalistas para ayudar en la toma de decisiones sobre estrategias relacionadas con el medio ambiente y selección de materiales.

LCI es un método estructurado, completo y estandarizado internacionalmente. Cuantifica todas las emisiones relevantes y los recursos consumidos y los impactos ambientales y de salud relacionados y los problemas de eliminación de recursos que están asociados con todo el ciclo de vida de los productos. LCI es una de las fases de un LCA. Los datos de LCI cuantifican el material, la energía y las emisiones asociadas con un sistema funcional (por ejemplo, la fabricación de 1 kg de bobina laminada en caliente). Estos datos de LCI son la base para LCA completos, incluido LCIA, a través de límites más amplios y ciclos de vida completos del producto. Además, estos datos se pueden utilizar para abordar problemas individuales, como la huella de carbono de los productos.

Los datos de un estudio significativo sobre el uso de energía en todo el ciclo de vida y los impactos ambientales más amplios de los aceros están disponibles en varias bases de datos de LCI. El acero es un material constitutivo importante para una amplia gama de aplicaciones y productos de mercado, como en los sectores de la automoción, la construcción y el embalaje. La industria del acero reconoció, en una etapa muy temprana, la necesidad de desarrollar una metodología sólida para recopilar datos LCI en todo el mundo, para respaldar a los mercados y clientes. Los datos LCI de la industria del acero, la Asociación Mundial del Acero cuantifica las entradas (uso de recursos, energía) y salidas (emisiones ambientales) de la producción de acero de la cuna a la puerta a partir de (i) la extracción de recursos y el uso de materiales reciclados, (ii) la producción de productos de acero hasta la puerta de la acería, y (iii) recuperación y reciclaje de acero al final de su vida útil.

El consorcio ULCOS (Fabricación de acero con dióxido de carbono ultrabajo), compuesto por empresas siderúrgicas europeas, socios de energía e ingeniería, institutos de investigación y universidades, está tratando actualmente de desarrollar tecnologías para reducir las emisiones de CO2 de la producción de acero y utiliza LCA como una de sus principales evaluaciones ambientales. instrumentos. Hasta el momento, la investigación ha investigado más de 80 tecnologías para la reducción de CO2 y ha preseleccionado algunas de ellas y ahora está evaluando, entre otros aspectos, sus características ambientales mediante el uso del paradigma del ciclo de vida. En concreto, se ha combinado un LCI de la ruta clásica integrada de fabricación de acero con un software de simulación de procesos para modelar las emisiones de CO2 de procesos potencialmente más sostenibles que implican nuevas tecnologías, reductores y métodos para capturar y almacenar CO2.

LCA permite evaluar un sistema de producto desde un punto de vista ambiental al considerar de manera integral todas las etapas del ciclo de vida del producto, desde la extracción de la materia prima hasta la eliminación final del producto. Normalmente se utiliza como una herramienta para cuantificar las cargas ambientales de productos, servicios y tecnologías en todo el sistema (de la cuna a la puerta o de la cuna a la tumba). Dicha herramienta se ha utilizado en el pasado para evaluar el desempeño ambiental de los sistemas de productos de acero.

Los impulsores de LCA están respaldados por 'principios de directrices voluntarias nacionales' ya que (i) proporcionan bienes y servicios que contribuyen a la sostenibilidad a lo largo de su ciclo de vida, (ii) aseguran un uso óptimo de los recursos durante el ciclo de vida del producto desde el diseño hasta la eliminación, y (iii) garantizar que todos, como diseñadores, productores, miembros de la cadena de valor, clientes y recicladores, estén conectados y promuevan el consumo sostenible. LCA también ayuda en el "informe de responsabilidad comercial" ya que proporciona informes sobre los productos o servicios cuyo diseño ha incorporado preocupaciones, riesgos y/u oportunidades sociales o ambientales y dado que proporciona detalles sobre la reducción durante el abastecimiento / producción / distribución y uso por consumidores con respecto al uso de recursos (energía, agua, materias primas, etc.) por unidad de producto

Por lo general, el estudio LCA comienza con la definición del objetivo y el alcance como primera fase y continúa con la fase de análisis de inventario, continúa con la fase de evaluación de impacto y, como última fase, el estudio termina con la interpretación. LCA es un proceso computacional (matemático) en el que los profesionales pueden necesitar volver a otras fases, como la definición de objetivos y alcances. La relación entre estas fases se muestra en la figura 4, que muestra el marco LCA adoptado de la norma ISO 14040.

Imagen 4 Marco de evaluación del ciclo de vida  

El ciclo de vida de un producto se modela como un sistema de producto que realiza una o más funciones definidas. Un sistema de productos se define con su función y se subdivide en un conjunto de procesos unitarios que están vinculados por flujos. Los procesos unitarios incluyen entradas y salidas del sistema del producto y generan las salidas para otros procesos como resultado de sus actividades. Un sistema de productos también puede vincular otros sistemas de productos por flujos de productos.

El objetivo de un estudio LCA es incluir (i) la aplicación prevista y la audiencia del estudio, (ii) las razones para llevar a cabo el estudio y (iii) si los resultados del estudio están destinados a ser utilizados en afirmaciones comparativas y divulgados a el público. El alcance incluye (i) definición del sistema de productos, (ii) funciones y aspectos funcionales, (iii) límite del sistema de unidades, (iv) procedimientos de asignación, (v) categorías de impacto, (vi) requisitos de datos, (vii) suposiciones, ( viii) limitaciones, (ix) requisitos de calidad de los datos iniciales, (x) tipo de revisión crítica, y (xi) si se requiere algún tipo y formato de informe para el estudio. El alcance debe ser suficiente en amplitud, profundidad y detalle para el estudio. El límite del sistema define los procesos unitarios que se incluirán en el sistema de acuerdo con la definición del objetivo y el alcance del estudio.

El propósito principal de la unidad funcional es proporcionar un sistema de referencia que sea medible. Para hacerlo posible y garantizar la comparabilidad de los resultados del ACV, también es necesario determinar un caudal de referencia. El flujo de referencia significa la cantidad de productos necesarios para cumplir la función. Por ejemplo, cuando se estudia una superficie pintada entonces no sirve comparar dos tipos diferentes de pintura con una unidad funcional de un litro de pintura. Esto se debe a que dos tipos diferentes de pintura no dan el mismo rendimiento. En lugar de esto, es apropiado determinar 'un metro cuadrado de superficie pintada con un grado particular de revestimiento y una vida útil de 10 años' como unidad funcional.

La fase de análisis de inventario implica la recopilación y el cálculo de datos de entrada y salida relevantes del sistema del producto. El análisis de inventario es un proceso computacional. Mientras se recopilan datos y se aprende más sobre el sistema, pueden surgir nuevos requisitos o limitaciones de datos. A veces se necesita una revisión en el objetivo o alcance del estudio. El ejemplo de los tipos de datos que deben recopilarse incluye materias primas, entradas de energía y emisiones al aire y al agua, salidas, etc. En esta fase, al tratar con sistemas que involucran una gama de productos y sistemas de reciclaje, se deben tener en cuenta los procedimientos de asignación. consideración. Es posible asignar las entradas y salidas a los diferentes productos según el procedimiento de asignación. Esta fase es uno de los procesos más lentos y costosos en un estudio de LCA. 

La fase de evaluación del impacto del ciclo de vida es un enfoque relativo basado en una unidad funcional que debe planificarse cuidadosamente para implementar el objetivo y el alcance del estudio. El objetivo de esta fase es evaluar los impactos ambientales potenciales del producto o servicio de acuerdo con los resultados del análisis del inventario de ciclo de vida en su ciclo de vida. La fase de evaluación de impacto incluye dos elementos, a saber (i) que es obligatorio y (ii) que es opcional. Los elementos obligatorios son (i) selección de categorías de impacto, indicadores de categoría y modelos de caracterización, y (ii) clasificación y caracterización. Los elementos opcionales son la normalización, la agrupación, la asignación de ponderaciones y el análisis de la calidad de los datos.

Hay dos métodos principales para la evaluación del impacto. Estos son el método orientado al problema (puntos medios) y el método orientado al daño (puntos finales). El método del punto medio implica impactos ambientales como el cambio climático, la acidificación, la eutrofización, la creación potencial de ozono fotoquímico y la toxicidad humana. El método de puntos finales es un método orientado al daño que clasifica los flujos en varios grupos de daño ambiental, como seres humanos y recursos. Las diversas categorías de impacto y sus definiciones se dan en la pestaña 1.

Pestaña 1 Categorías de impacto comunes utilizadas en un LCA
Categoría de impacto	Definición
Calentamiento global	Aumento de la temperatura media de la tierra
Agotamiento de minerales y combustibles fósiles	Consumption of non-renewable energy or material resources
Photochemical oxidation (smog)	Emission of substances (VOCs, nitrogen oxides) to air
Human toxicity	Human exposure to an increased concentration of toxic substances in the environment
Ozone depletion	Increase of stratospheric ozone breakdown
Eutrophication	Increased concentration of chemical nutrients in water and on land
Water use	Consumption of water
Land use	Modification of land for various uses
Acidification	Emission of acidifying substances to air and water
Ecotoxicity	Emission of organic substances and chemicals to air, water and land
Note:LCA – Life cycle assessment, VOCs – Volatile organic compounds

Life cycle interpretation is the final phase of the LCA, in which the results of study is summarized and discussed. In this phase of LCA, the results of the inventory analysis and the impact assessment are evaluated together.  Life cycle interpretation reveals   conclusion which is to be consistent with the defined goal and scope and which offers suggestions.

Among the tools available to evaluate environmental performance, LCA provides a holistic approach to evaluate environmental performance by considering the potential impacts from all stages of manufacture, product use and end-of-life stages. This is referred to as the cradle-to-grave approach. LCA is well established as a sound environmental assessment tool which is easy to implement, and cost effective and produces affordable and beneficial solutions for material decision making and product design.

The use of LCA is becoming more widespread since it takes into account the environmental impacts of the manufacturing processes of a product, the extraction of the raw materials used by these processes, the use and maintenance of the product by the consumer, its end–of-life (reuse, recycling or disposal) as well as the various methods of transport occurring between every link of the chain. Presently, there is an increasing number of national or regional databases are available which cover major industrial sectors. Many manufacturing organizations have LCA departments and there are more and more LCA software packages are now available. It is also now a subject which is taught at universities.

In Europe, an environmental product declaration (EPD) is a standardized way of quantifying the environmental impact of a product or system following life cycle analysis. For a steelmaker, it is also strategically important to demonstrate this life-style approach (in terms of governments and policies) so that the long service-life, re-use and multi-recycling characteristics of steel are adequately appreciated and measured.

The LCA data can also be used for other purposes including (i) eco-design / design for recycling applications, (ii) benchmarking of specific products, (iii) procurement and supply chain decisions, (iv) inclusion in ‘Type I Ecolabel’ criteria for products, (v) inclusion in life cycle based ‘Type III environmental product declarations’ for specific products, and (vi) the analysis of specific indicators, e.g. carbon footprints or primary energy consumption.

Thinking in life cycles has an important advantage. With LCA, the whole lifespan of a product can be evaluated i.e. the production, use and disposal at the end of life. Environmental impacts occur along the entire supply chain i.e. at the production site itself as well as in the extraction of raw materials and their transport, and at power plants supplying the energy to the production site. Capturing both direct and indirect impacts can help to avoid shifting environmental burden from one life cycle stage to another. Environmental regulations which only regulate one phase (use) of a product’s life cycle can create unintended consequences, i.e. increased CO2 emissions.  Correct modelling of the recycling potential of steel products at the end-of-life phase is critical for our sector to compete with other materials and demonstrate the performance of steel solutions to meet the demand for ‘best in class’ sustainable uses.