FRM -Producción en Investigación, Desarrollo e Innovación
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Item Evaluation of the environmental sustainability of agricultural production using the methodologies of emergy analysis and life cycle assessment. case study, tomato grown in Mendoza (Argentina)(Universidad Tecnológica Nacional. Faculatd Regional Mendoza, 2024-04) Piastrellini, Roxana; Arena, Alejandro; Civit, Bárbara; Curadelli, SilviaThis article evaluates the environmental performance of tomato production in Mendoza (Argentina) using two methodologies that share the same approach and part of the inventory: i) Life Cycle Analysis, a method that considers all flows (incoming and outgoing) involved in the life cycle of a product, and ii) Emergetic Analysis, which represents the environmental support provided directly and indirectly by the biosphere to economic processes in the form of resources and ecosystem services. The combined application of these two tools helps to identify critical points in the production system and to generate proposals for improvement and innovation. In this case, the critical points identified are irrigation and fertilizers. Specifically for the environmental category Climate change, crop irrigation represents 51 % of the total impact, while seedling production represents 22 %. The emergy analysis, without accounting for direct and indirect human labor, shows a low contribution of local natural resources to the final product (0.12 %), as well as an environmental burden of 7.23 %. The results show that the local environmental dynamics are altered because tomato production is mostly driven by external inputs, mainly fertilizers (especially nitrogenous fertilizers) and energy.Item Comparación de alternativas para el agregado de valor a subproductos de aserraderos en Mendoza utilizando un modelo de optimización multicriterio(Universidad Tecnológica Nacional. Faculatd Regional Mendoza, 2022-11-01) Rodriguez, Paula; Arce Bastías, Fernando; Mele, Fernando; Arena, AlejandroLa actividad foresto-industrial desarrollada en la Región de Cuyo incluye industrias dedicadas principalmente a la elaboración de tableros y cajonería a partir de madera de álamo (Piattoni, 2010). En Mendoza, la industria maderera tiene una participación de 2 % en el Producto Bruto Geográfico del sector industrial de Mendoza, dominado por las refinerías de petróleo y las industrias de elaboración de bebidas (DEIE, 2020). La provincia cuenta con 63 aserraderos, cuyo rendimiento de producción promedio es de 37 % (Ministerio de Agroindustria, 2017), lo cual evidencia la existencia de un alto porcentaje de generación de residuos de madera (63 % del total de madera procesada). Los residuos de madera obtenidos comprenden el aserrín, la viruta, los despuntes y las tapas. En algunas ocasiones, estos residuos son considerados como subproductos, ya que son vendidos para distintos usos, y en otras, como material de descarte (Ministerio de Agroindustria, 2017). Asimismo, algunos dueños de aserraderos han manifestado que los residuos de madera representan un problema para el trabajo cotidiano, porque ocupan espacio y elevan el riesgo de incendio (Eduardo Álvarez, com. pers., 11 de mayo de 2020). Esto conduce a soluciones perjudiciales para el ambiente, como la quema de los residuos, o que implican el desaprovechamiento de una oportunidad de mercado, como la entrega gratuita a vecinos (Ministerio de Agroindustria, 2017). Este escenario alienta la implementación de esquemas de utilización de residuos de madera para la producción de biocombustibles sólidos o productos a base de madera, favoreciendo la aplicación de principios de la Economía Circular. A priori, esta situación podría significar una mejora en la sostenibilidad ambiental, pero su aprovechamiento implica la existencia de diversos procesos de transformación, que deben ser tenidos en cuenta para evitar el traslado de cargas ambientales entre etapas de la cadena productiva. Además, es importante evaluar su desempeño económico. Por tanto, el objetivo general de este trabajo fue contribuir al agregado de valor a los subproductos derivados del aserrado de madera en un “aserradero normal”3 de la Provincia de Mendoza, teniendo en consideración la obtención de ventajas ambientales y económicas, y la aplicación de los principios de la Economía Circular. Para ello, se propusieron alternativas de procesamiento de los subproductos denominados tapas y aserrín -cuyo destino actual es la venta como leña o madera de bajo valor y la venta a ladrilleras locales, respectivamente- para la obtención de diversos biocombustibles sólidos o bio-productos (chips, virutas y pellets de madera). Posteriormente, se desarrolló un modelo de optimización multicriterio, con la inclusión de variables ambientales (emisiones netas de gases de efecto invernadero, evaluadas según la metodología de la norma ISO 14067:2018), económicas (beneficios económicos netos) y de circularidad material (utilizando el factor de cascada reportado por Mantau (2015) y Gonçalves et al. (2021)), con el fin de evaluar el rendimiento de las alternativas y explorar las compensaciones entre criterios. Los datos primarios fueron suministrados por propietarios de aserraderos y corresponden a un “aserradero normal”, que realiza industrialización primaria de la madera. El aserradero procesa mensualmente 200 ton de rollizos y produce 36 ton de madera aserrada; 154,4 ton de tapas; y 9,6 ton de aserrín. Los datos secundarios se obtuvieron de bases de datos (Ecoinvent), de reportes nacionales, de plataformas comerciales y de consultas con empresarios del rubro. Los resultados mostraron que: i) si se priorizan los beneficios ambientales (esto es, la captura de carbono, que varió entre 53,25 y 72,24 ton CO2 eq/mes), la opción más favorable es continuar con el esquema actual de venta de las tapas y el aserrín; ii) si se priorizan los beneficios económicos, la mejor opción es la producción y venta de chips y pellets elaborados a partir de las tapas y el aserrín, respectivamente; iii) si se prioriza la circularidad material, la opción más apropiada es la producción de chips a partir de las tapas y la venta del aserrín a ladrilleras locales. Además, esta última alternativa resultó seleccionada cuando se equipara la importancia de los tres criterios. En conclusión, desde una perspectiva ambiental, todas las alternativas evaluadas permiten alcanzar una captura neta de carbono. Sin embargo, el reprocesamiento de los subproductos para el agregado de valor permite incrementar los beneficios económicos y la circularidad material del sistema. Por tanto, se sugiere optar por las alternativas planteadas, especialmente la producción de chips a partir de las tapas, para lograr mejores resultados según los tres criterios evaluados. Si bien los resultados obtenidos corresponden a un caso de estudio particular, se consideran de alto valor, ya que no existen estudios de este tipo en la región, lo que destaca la utilidad de la metodología empleada y los resultados alcanzados como base para el análisis de otros casos.Item Cultivating communities in Mendoza, Argentina : exploring social aspects of urban agriculture(2023-01-01) Arena, Alejandro; Civit, BárbaraGlobal food production and security are current challenges. This is reflected, among other things, in the fact that more than 690 million people suffer from hunger or food shortages. The availability of nutritious food is critical for disease control and immune function. In this context, urban agriculture is promoted as a way to ensure access to food, which has developed due to rising prices, food shortages and urban growth. However, there is a lack of in-depth knowledge on the impacts as well as barriers to implementation. Therefore, this study investigates vegetable consumption patterns in the metropolitan city of Mendoza in Argentina, as well as interest in vegetable production, opinions on urban agriculture and barriers. Quantitative research methods were used, and a citizen survey was conducted. The data was analysed using SPSS software and correlations were determined using chi-square. The results show strong interest from citizen in urban agriculture, but also barriers such as lack of time and resources. Successful implementation requires initiative, political will, and acceptance. The results are consistent with other studies and could be further explored in longitudinal studies to assess effectiveness. This is helpful given the importance of urban agriculture and vegetable consumption for sustainable food production and supply.Item Análisis energético e impactos de uso de agua de la producción de biomasa seca e microalgas en fotobiorreactores(2016-10-09) Arena, Alejandro; Rodríguez, Paula; Piastrellini, Roxana; Civit, BárbaraLos problemas ambientales asociados al uso de combustibles fósiles sitúan a los biocombustibles como una importante fuente de energía alternativa. Las microalgas han sido señaladas como la fuente de biomasa óptima para la obtención de biodiesel. No obstante, en algunos estudios ambientales y energéticos, los resultados hallados no confirman su superioridad frente a otras fuentes de biomasa. Este trabajo tiene como objetivos realizar un análisis energético y evaluar los impactos por el uso del agua de la producción de biomasa seca de microalgas cultivadas en un fotobiorreactor piloto, construido en la Universidad Federal de Paraná (Brasil). Los resultados muestran que esta producción genera una pérdida neta de energía, mientras que su impacto por el uso del agua es menor que el asociado a otras fuentes. Por lo tanto, es necesario mejorar el proceso de producción para que el balance energético sea positivo, permitiendo considerar a las microalgas como una fuente real de energía.Item Evaluación ambiental del aprovechamiento de aserrín para la producción de carbones activados destinados a sistemas de refrigeración solar por adsorción(2022-01-03) Arena, Alejandro; Piastrellini, Roxana; Gardey Merino, MaríaEl objetivo de este estudio es evaluar la contribución al calentamiento global de la producción de carbón activado obtenido a partir de residuos de aserraderos para su aplicación en refrigeradores solares por adsorción en la provincia de Mendoza, Argentina, y determinar la potencial reducción de emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) con relación al carbón activado de origen mineral que se utiliza habitualmente en estos sistemas. El estudio se aborda desde un enfoque de ciclo de vida, considerando las recomendaciones especificadas en las normas ISO 14040 y 14044. Los resultados muestran que la producción de carbón activado a partir de aserrín representa una reducción del impacto sobre el calentamiento global de 5 % en relación con el carbón activado de origen mineral, y que esta reducción puede llegar a 65 % si se contabilizan las emisiones evitadas de la quema del aserrín que se realiza con frecuencia en los aserraderos analizados.Item Measuring the symbiotic performance of single entities within networks using an LCA approach(2023-10-01) Arena, Alejandro; Rodriguez, Paula; Arce Bastias, FernandoThis paper introduces the Symbiotic Performance Indicator, a novel indicator aiming to quantify the environmental benefits generated by by-product exchanges in an industrial symbiosis network. Despite the significant advancements in assessing industrial symbiosis, the lack of indicators for individual entities involved in byproduct exchanges hinders a comprehensive understanding of its environmental benefits. This indicator accounts for resource use and greenhouse gas emissions using a life cycle perspective. The resource use is measured using the Cumulative Exergy Extraction from the Natural Environment method, while greenhouse gas emissions are evaluated using the IPCC 2013 Global Warming Potential (100a) method. The use of this indicator is illustrated in a real case study where plastic waste is exchanged among three entities in Mendoza (Argentina). The overall results show that resource use and greenhouse gas emissions can be reduced by 19% and 15%, respectively. Full and partial allocation methods are proposed within the formulation of the Symbiotic Performance Indicator. The indicator results show that the exchange of materials may seem less attractive when using full allocation methods, as one entity gets 100% of the benefits from the by-product exchange compared to the other. Partial allocations make the by-product exchange convenient for both entities which may encourage collaboration. In conclusion, the proposed indicator helps account more precisely for individual environmental benefits behind by-product exchanges, and thus enables better decision-making to set up an industrial symbiosis network.Item Perception and awareness of circular economy options within sectors related to agriculture in Argentina(2022-11-01) Arena, Alejandro; Civit, BárbaraThe current socio-economic model based on a linear approach is being challenged by resource scarcity, negative environmental impacts and socio-economic constraints. Consequently, cycling approaches or circular economy (CE) paradigm is gaining attention. Business as usual is no longer possible and the model and criteria proposed by circular economy are a sustainable alternative that effectively couples natural with human-made systems. A model in which citizens in each of their social roles have a lot to say and do. However, implementation in Argentina is very slow and it is only applied at some level by companies or in urban residues recycling in a small number of cities. Additionally, social skepticism and lack of information about what circular economy embraces is still perceived. The objective of this exploratory paper is to identify the present level of awareness, the current situation and the expectations regarding the transition towards a circular economy approach within Argentina's agricultural sectors based on an opinion and perception survey. The aim of the study is to establish a baseline understanding and an interpretative framework to aid researchers and policymakers in promoting and increasingly implementing circular economy criteria in specific sectors. The study analyzes by a descriptive statistic a survey (n = 534) of selected actors related to the agricultural sector, i.e., farmers, agronomists (including agricultural engineers, veterinarians, and biologists), agrifood companies, and also directly related sectors, such as education and public administration. The anonymous questionnaire was divided into three parts: i) demographic characterization, ii) general awareness about transition towards circular economy (concept, current situation, features, advantages, drivers, obstacles and governance) within the region where the respondent operates, and iii) specific aspects within each selected sector. Results showed that the selected sectors perceived a common vision about the concept of CE “as a more sustainable production and consumption model”, and with some differences, they have mainly sensed that the transformation process is still both not initiated and at its initial steps. Respondents selected to focus on recycling/reusing as well as on the integration between productive units. Political, economic and environmental awareness as well as technological skills have been chosen as barriers. Consequently, they chose to invest on education and research, noticing the citizens/society as the main agent of transformation. Since the challenge is to find organized and progressive steps to build interactions, programs, actions and legislation to favor the integral (between sectors) and internal (within a sector) transition, indicators for monitoring as well as policies, priorities and perspectives have been highlighted to contribute to boost the transformation towards a circularity approach.Item Estado del arte de la aplicación de herramientas de optimización en base al análisis de ciclo de vida en la producción de cítricos y derivados(2020-06-03) Arena, AlejandroActualmente, existe un crecimiento en la demanda mundial de productos cítricos y derivados, cuyas exigencias contemplen normativas de calidad ambiental. En este sentido, la huella ambiental de producto obtenida a partir de la metodología de análisis de ciclo de vida (ACV) y su combinación con técnicas de optimización proporciona una herramienta para identificar opciones de mejora en el proceso y fijar estándares de calidad. No obstante, existen escasos estudios que apliquen la combinación de ambas metodologías. Este estudio se plantea con el objetivo de encontrar coincidencias, diferencias y lagunas en artículos científicos existentes acerca de la metodología de ACV y su aplicación en la optimización de la producción de cítricos y derivados. Por lo tanto, se realizó una revisión y selección del material científico según publicaciones que utilizaban la metodología de ACV, técnicas de optimización y la combinación de ambas metodologías. Los estudios, se evaluaron según los lineamientos de las normas ISO 14040 y 14044, productos considerados y función objetivo en el caso de los estudios de optimización. En los resultados, se pudo observar una ausencia de estas contribuciones científicas para el sector agroindustrial citrícola de la Argentina, algunos artículos no siguen ningún lineamiento sobre requerimientos de reglas de producto (ISO 14025) y las variaciones metodológicas, generan diferentes resultados lo que dificulta la comparación entre los estudios que aplican el ACV, por lo que se cree necesario que los trabajos posteriores sigan una determinada línea metodológica que permita su comparación y a su vez incrementar las investigaciones de la aplicación de esta herramienta combinada con técnicas de optimización a la agroindustria citrícola en la Argentina.Item Environmental impact assessment of agro-services symbiosis in semiarid urban frontier territories : case study of Mendoza (Argentina)(2021-06-01) Arena, Alejandro; Civit, BárbaraIn the next 10 years, cities will house 60% of the world's population, where in agro-urban frontier territories, mainly in semiarid regions, problems associated with land use and water distribution will arise. Therefore, a model of growth that contemplates the lowest use of resources must be proposed. The aim of this study is to determine the environmental impact of the use of resources in agro-services frontier territories of semiarid regions in three urban growth scenarios, linear and circular systems. The study is focused on Luján de Cuyo in Mendoza, Argentina. Through a life cycle assessment, environmental performance was evaluated for the current scenario and the three proposed ones. In addition, an ecoefficiency analysis was performed in relation to climate change and water consumption and the cost of surface uses, as well as an assessment according to the multifunctionality of surface use. Scenario 1 is a linear diffuse urban system, scenario 2 a circular water agro-urban system, and scenario 2 green plus energy a circular water and energy agro-urban system. The outcomes illustrate that scenario 2 green plus energy has the least environmental impacts. Compared to the linear scenario, both circular scenarios show a substantial reduction in water consumption (38–40%) and marine eutrophication (32–47%) and curtail freshwater eutrophication impacts. Furthermore, household energy impacts are reduced by 39% in scenario 2 green plus energy with photovoltaic panel implementation, and maximum ecoefficiency in response to climate change is reached. Additionally, the impacts of scenario 2 green plus energy are more than 42% less than those of scenario 1 in terms of the multifunctionality of surface use. This study shows that it is possible to achieve more sustainable semiarid urban frontier territories with local water and regional energy circularity.Item Avances de integración energética en Mendoza de vehículos eléctricos y sistemas de generación distribuida : modelo LEAP(2021-01-01) Arena, Alejandro; Benito, Andrés; Rodriguez, PaulaEste trabajo presenta herramientas tendientes hacia la evaluación de oportunidades y amenazas que enfrenta el sector energético, para la posterior toma de decisiones basadas en evidencia. Mediante el ejercicio de proposición de escenarios como posibles trayectorias a largo plazo y no como pronósticos, su principal objetivo fue presentar los avances del modelado prospectivo en LEAP (Low Emissions Analysis Program) de la integración de vehículos eléctricos (EV) e instalaciones fotovoltaicas de generación distribuida conectadas a la red en sistemas energéticos regionales como el de Mendoza. Los resultados encontrados muestran que una alta penetración de tales instalaciones supondría un cambio notorio en la configuración de la matriz eléctrica provincial. Por otra parte, se evidencia que la demanda de electricidad de los EV será mayor que la electricidad inyectada a la red por estos en una configuración Vehicle to Grid, por lo que se requiere evaluar estrategias adicionales que fomenten su uso. Asimismo, se constata que la sustitución de vehículos de combustión interna por vehículos eléctricos como medida tendiente a la reducción de emisiones de Gases de Efecto Invernadero no serviría como tal, actuando de forma aislada de una política de transformación de la matriz eléctrica, con incorporación de fuentes renovables de energía.