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Introducción a la evaluación del ciclo de vida de los edificios

Nota: Esta introducción es un extracto de Evaluación del ciclo de vida de los edificios: una guía práctica.

¿Cómo impactan los edificios en el medio ambiente?

Construir un edificio y usarlo durante muchos años produce impactos duraderos en la salud humana y el medio ambiente. La evaluación del ciclo de vida (LCA) es la ciencia en rápida evolución que ilumina estos impactos en términos de su calidad, gravedad y duración.

Un edificio genera impactos ambientales a lo largo de su ciclo de vida. Las diversas etapas de un ciclo de vida típico, tal como se define en LCA, son:

  • R: las etapas de producción y construcción,
  • B: la etapa de uso,
  • C: la etapa del final de la vida, y
  • D: impactos externalizados más allá de los límites del sistema.

La etapa de producción involucra la energía y los recursos utilizados para extraer materias primas, transportar los materiales a las instalaciones de fabricación del producto y producir los productos de construcción finales. La etapa de construcción involucra el transporte de materiales al sitio de construcción, así como la energía utilizada para alimentar los equipos de construcción, suministrar materiales de construcción de apoyo y eliminar cualquier residuo generado durante el proceso de construcción. La etapa de uso involucra los impactos de ocupar un edificio durante su vida útil debido a la iluminación, la calefacción, el uso del agua y cualquier material utilizado para el mantenimiento, las reparaciones y el reemplazo. La etapa de fin de vida implica la demolición y eliminación del edificio, así como el procesamiento de desechos (si el edificio no se reutiliza o mejora para una ocupación o uso posterior). Finalmente, la última etapa recoge todos los efectos misceláneos de reutilizar, reciclar y/o recuperar materiales, energía o agua del proyecto. Estos efectos se denominan impactos externalizados porque se manifiestan fuera del límite del sistema, que se define como los límites físicos del estudio LCA.

A lo largo de las etapas del ciclo de vida de un edificio, se producen y liberan emisiones y otros contaminantes al entorno circundante. En la Figura 1 se muestra una representación visual de dónde pueden ocurrir estas emisiones durante el ciclo de vida de un edificio.

 

Figura 1. Fuentes de emisiones por etapa del ciclo de vida (A, B, C, D) de un edificio según las definiciones de etapa de la norma europea (EN) 15978 (crédito: Meghan Lewis).

¿Cuna? ¿Puerta? ¿Tumba?

El comienzo del ciclo de vida también se conoce como la "cuna", mientras que el punto de salida de las instalaciones de fabricación se conoce como la "puerta" y el final del ciclo de vida se conoce como la "tumba". Así, términos como “de la cuna a la puerta” y “de la cuna a la tumba” se utilizan para referirse a diferentes rangos del ciclo de vida.

Los muchos nombres del “carbono”

La siguiente es una lista de términos que a menudo se usan indistintamente para referirse a las emisiones asociadas con el cambio climático o el calentamiento global [1]:

  • Carbón
  • huella de carbono
  • Dióxido de carbono (CO2)
  • Dióxido de carbono equivalente (CO2e o CO2eq)
  • Emisiones de gases de efecto invernadero (GEI)
  • Emisiones de combustibles fósiles
  • Potencial de calentamiento global (GWP)
  • Potencial de cambio climático (CC)

Estos términos no comparten exactamente el mismo significado. Aunque el término “carbono” se asocia comúnmente con el cambio climático, técnicamente no es el carbono elemental el que contribuye al cambio climático, sino el gas de dióxido de carbono junto con muchas otras sustancias como el óxido nitroso y el metano. Sin embargo, “carbono” se usa a menudo como abreviatura para referirse al potencial de calentamiento global.

¿Qué son las emisiones y por qué son importantes?

LCA rastrea las emisiones, que son sustancias liberadas en el aire, el agua o el suelo. Las emisiones y otros contaminantes pueden afectar negativamente al medio ambiente y la salud humana de diversas formas. De importancia clave son las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI), que contribuyen a la alteración del clima mundial. Se proyecta que el cambio climático socavará la seguridad alimentaria y del agua, pero los efectos en curso ya son devastadores, especialmente para aquellos que son geográfica o económicamente vulnerables a sequías, inundaciones y otros desastres naturales.

El uso continuado de combustibles fósiles es motivo de especial preocupación en la era moderna. El entorno construido se sostiene directa e indirectamente por la combustión de combustibles fósiles y representa casi la mitad de la energía producida en los Estados Unidos a través de la construcción, operación y demolición de edificios. Dada la enorme huella global de la industria de la construcción, los profesionales de la industria se encuentran en una posición crítica para dejar de causar y comenzar a curar el calentamiento global.

¿Cómo se traducen las emisiones en impactos ambientales?

Las emisiones asociadas con los materiales y productos generalmente se estiman a partir de modelos computacionales o se basan en mediciones reales. Las emisiones se traducen en impactos ambientales al multiplicar sus masas con factores de caracterización. LCA evalúa una serie de categorías de impacto ambiental, que son medidas amplias de cambio ambiental, que abarcan los efectos de muchos tipos de emisiones. Las cinco categorías de impacto ambiental más destacadas utilizadas en las iniciativas de construcción ecológica de EE. UU. y las herramientas de LCA son las siguientes:

  • Potencial de calentamiento global: describe los posibles cambios en las temperaturas superficiales locales, regionales o globales causados por una mayor concentración de GEI en la atmósfera, que atrapa el calor de la radiación solar a través del “efecto invernadero”. Esta categoría de impacto está estrechamente relacionada con otras dos, la acidificación y la formación de smog, porque el calentamiento global se debe en gran medida a la quema de combustibles fósiles, que también contribuye directamente a estas dos categorías de impacto.
  • Potencial de acidificación: Describe el efecto acidificante de las sustancias en el agua y el suelo. La acidificación puede ocurrir cuando sustancias como el dióxido de carbono se disuelven en agua y bajan los niveles de pH, aumentando la acidez del agua. En LCA, este término se refiere a los efectos locales de la acidificación. Sin embargo, a nivel mundial, la acidificación de los océanos amenaza la supervivencia de ciertas especies y pone en peligro el suministro de alimentos marinos para los humanos. Los efectos potenciales adicionales de la acidificación incluyen la destrucción de los bosques y la erosión de los materiales de construcción.
  • Potencial de eutrofización: describe el efecto de agregar nutrientes al suelo o al agua, lo que hace que ciertas especies dominen un ecosistema y comprometan la supervivencia de otras especies. Un ejemplo de esto es cuando un crecimiento excesivo de algas agota los niveles de oxígeno del agua y mata a los peces. Los fertilizantes son un factor dominante de la eutrofización.
  • Potencial de agotamiento del ozono: Describe el efecto degradante de las sustancias en la estratosfera sobre la capa de ozono, debilitando la capacidad de la capa de ozono para evitar que la radiación ultravioleta excesiva llegue a la superficie de la Tierra. El Protocolo de Montreal ha movilizado efectivamente el compromiso mundial para abordar este problema. Los impactos del ozono de los materiales de construcción rara vez son significativos, pero los refrigerantes utilizados en los sistemas mecánicos son un área de preocupación.
  • Potencial de formación de smog: describe la presencia de sustancias como monóxido de carbono y compuestos orgánicos volátiles (COV) en la atmósfera, formando smog fotoquímico. El smog es perjudicial para la salud humana (p. ej., causa problemas respiratorios) y los ecosistemas (p. ej., provoca el deterioro de los cultivos).

En EE.UU., la EPA ha publicado factores de caracterización en la Herramienta para la Reducción y Evaluación de Químicos y Otros Impactos Ambientales (TRACI). Otros factores de caracterización se utilizan en otras regiones. Las bases de datos conocidas como inventarios de ciclo de vida (LCI) reportan estas emisiones para diferentes procesos que contribuyen a la creación de un material o producto. Diferentes LCI reflejan diferencias en las prácticas regionales y los procesos de fabricación.

Carbón:
incorporado y operativo

LCA puede evaluar muchos impactos ambientales, pero GWP es a menudo el foco de los estudios de LCA. El carbono incorporado comúnmente se refiere al GWP atribuido a los materiales y la energía utilizados en la construcción y mantenimiento de edificios. El carbono operativo se refiere al GWP atribuido a la operación y uso del edificio.

En un LCA de un edificio, todas las cantidades de materiales y procesos se reúnen en un cuerpo de información conocido como inventario y se multiplican con los impactos apropiados para cada material o proceso. Los resultados generales se suman para obtener los impactos ambientales generales de un edificio. Un ejemplo simple del proceso de cálculo se muestra en la Figura 2.

¿Cómo se utiliza LCA en la industria de la construcción?

En la industria de la construcción, LCA se usa comúnmente para:

  • Ayudar a los propietarios de edificios a tomar decisiones informadas con respecto a la sostenibilidad y/o la resiliencia.
  • Evalúe las opciones de diseño proporcionando información sobre las opciones de materiales y sus impactos ambientales.
  • Lograr la certificación de construcción ecológica (por ejemplo, en LEED v4 o Living Building Challenge)
  • Ayudar a evaluar los beneficios ambientales de nuevos productos y/o políticas.
  • Declarar que un sistema o producto es ambientalmente preferible a otro (para hacer una afirmación comparativa)
  • Compare con puntos de referencia para evaluar el rendimiento de un edificio

Los resultados de un LCA pueden iluminar qué partes de un edificio tienen impactos ambientales particularmente altos. Este tipo de análisis de puntos críticos puede ayudar al equipo de diseño a lograr un diseño más consciente del medio ambiente. Sin embargo, cualquier modificación de diseño debe evaluarse con otra ronda de LCA. Por ejemplo, cambiar el material estructural de un edificio de concreto a acero afectaría el diseño del aislamiento debido a las diferentes propiedades térmicas del concreto y el acero. Los componentes de aislamiento tendrían que rediseñarse antes de que se vuelva a realizar la LCA.

Figura 2. Ejemplo simple del proceso de cálculo de LCA.

En la práctica del diseño, LCA se puede utilizar como un modelo comparativo destinado a realizar mejoras incrementales y evaluar las opciones de diseño. En pocas palabras, LCA ayuda a los diseñadores a evaluar las consecuencias ambientales de diferentes diseños al comparar edificios, materiales o ensamblajes.

Este proceso iterativo de LCA se amplía en la segunda parte de la Guía práctica: Implementación. En la Figura 3 se muestra una vista previa de los pasos para realizar un LCA, que ilustra el proceso iterativo de LCA. Las líneas discontinuas indican las rutas potenciales de iteración a través del proceso LCA.

 

Figura 3. Diagrama simple del proceso LCA.

¿Qué es un punto de referencia?

Un punto de referencia es “un conjunto de resultados de impacto ambiental que sirven como punto de referencia a partir del cual se puede evaluar el desempeño relativo de otros edificios”. Los puntos de referencia para la eficiencia energética operativa se miden utilizando la intensidad de uso de energía (EUI). Se están realizando esfuerzos para desarrollar puntos de referencia LCA a nivel de edificio en América del Norte [8], [9], y están más avanzados en Europa.

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