Simulación de la huella de carbono, consumo y uso de agua en el proceso productivo de un polo de algodón usando SimaPro
Autores: Felipe Santiago Vela Pajares y David Garagorri Linares
La industria de la moda está presente en todas las personas. Directa e indirectamente, la globalización ha permitido que la moda llegue a todos los rincones del mundo y que todos seamos potenciales consumidores. Esto se ve reflejado en el potencial crecimiento anual de la industria, de 1.9 trillones de dólares en 2019 a 3 trillones de dólares en 2030, lo cual representaría un crecimiento del 60% en 10 años aproximadamente (Bedford, 2020). De la misma manera, para el mercado específico de las camisetas, se espera un crecimiento del 6% de CAGR (tasa de crecimiento anual compuesta) en el periodo 2019-2027 con un valor actual de mercado de 2016 mil millones de dólares (Credence Research, 2017).
Dado que hay predicciones de un crecimiento comprobado de la industria, probablemente por la instauración del concepto de fast fashion en la sociedad actual, se presenta una problemática clara. En el día de hoy se busca un desarrollo sostenible para poder preservar el planeta y las condiciones en las que nos encontramos, ¿cómo es que esta industria y su crecimiento impacta en estas metas a futuro que se tiene? En el presente artículo se buscará esclarecer esta pregunta, al conocer y analizar el GWP (Global warming potential) y el uso del agua que tiene una camiseta de algodón de 0.11 kg. Para esto, se utilizaron distintos estudios de Análisis de Ciclo de Vida (Cotton Incorporated, 2017; Roos et al., 2015) en donde se calcularon los gases de efecto invernadero (GEI) y la cantidad de agua usada para grandes cantidades de algodón y de camiseta, por lo cual en este artículo se redujo a la unidad funcional de una camiseta para poder captar de forma más tangible y directa los impactos de la producción de este producto; y, por último, se brindarán algunas reflexiones y recomendaciones.
- Terminología relevante
1.1. Análisis de ciclo vida (LCA por sus siglas en inglés)
También denominado cradle-to-gate studies o gate-to-gate studies, es un método que permite analizar el impacto de un proceso productivo o actividad en el medio ambiente (Kazan et al. 2020). Para el alcance de LCAs referidas a algún producto se toman en cuenta las etapas desde el origen de los raw materials hasta cuando el producto se encuentra en la tienda de retail. Se estila mencionar las etapas que no se tomaron en cuenta en el estudio.
Su utilidad radica en que permite detallar la cantidad de energía y agua usada en una etapa específica; de esta manera, se podrán comparar los efectos de distintos procesos de un mismo producto en términos de impacto ambiental, e incluso determinar las etapas más críticas.
Estos efectos son diversos, ya que el ambiente puede verse afectado de diferentes maneras debido a un proceso. Por ello, se tienen indicadores, o categorías de impacto, como GEI, Uso de suelo, Acidificación, Huella de carbono o huella hídrica (Quispe, 2020). Estos permiten una versatilidad en el análisis, ya que, dependiendo del proceso, ciertos indicadores tendrán más o menos impacto ya sea en cuerpos de agua, en la atmósfera, en la biodiversidad o en los suelos.
1.2. Huella de carbono
Según la revista Nature (s/f.), la huella de carbono se refiere a la cantidad de gases de efecto invernadero que libera alguna actividad humana. Para efectos de nuestro estudio, estas actividades se entienden como cada etapa del proceso productivo de un polo de algodón estándar. Normalmente la unidad de medida para cuantificar este parámetro son kilogramos de dióxido de carbono equivalente.
El concepto de dióxido de carbono equivalente, es definido así por el Ministerio del ambiente del Perú:
“El dióxido de carbono equivalente es una medida universal utilizada para indicar en términos de CO2, el equivalente de cada uno de los gases de efecto invernadero con respecto a su potencial de calentamiento global.” (MINAM, 2018)
Esta definición expresa que, si se emiten diferentes gases de efecto invernadero (N20, VOCs, CH4, etc.), estos se verán convertidos en unidades de CO2 equivalente, en proporción al impacto que estos causan en el medio ambiente respecto al potencial de calentamiento global.
1.3. Huella hídrica
La huella hídrica mide el impacto de un proceso analizado en un ACV en un cuerpo de agua. Este tiene distintos indicadores como eutrofización, ecotoxicidad y consumo y uso de agua. En este caso, nos concentraremos en este último. Este concepto se refiere al volumen de agua fresca usada en el proceso de algún bien o servicio que se mide detalladamente en cada una de las etapas de cierta cadena de producción (Hoekstra, 2015). En este caso se trabajó con el supply chain de un polo de algodón.
1.4. Uso y consumo de agua
Si bien el uso y consumo de los recursos hídricos son frecuentemente usados como sinónimos, para efectos de este texto es vital tener presente la diferencia. Hoesktra (2015) indica que el “uso del agua” comprende la cantidad de agua retirada de una cuenca hidrográfica para ser usada en cierto proceso, mientras el “consumo” se define como el agua incorporada en cierto producto (no retorna al ambiente hasta su degradación).
- Etapas del proceso productivo de un polo de algodón
Para estimar la huella de carbono y el consumo del agua para un polo o camiseta se detallan las etapas del proceso productivo; normalmente con un enfoque cradle to grave; es decir, del origen del algodón hasta el desecho en landfills o incineración. Para efectos del estudio, se dividirá el ciclo de vida de la camiseta en 4 subprocesos:
- Producción de la fibra de algodón (incluye el proceso de cultivo)
- Manufactura del textil
- Corte, uso y fin de vida
- Transporte
Se simuló con SimaPro, una huella de carbono para un polo de algodón de 0.11 kg (peso promedio). Debido a que se hará uso de un software computacional se mencionan las etapas y variables a tomar en cuenta Por otro lado, la información recopilada se refiere a estándares globales extraídos de dos artículos internacionales en donde se hizo ACV para polos de algodón (Cotton Incorporated, 2017; Roos et al., 2015). Para estos estudios se usó tecnología de última generación; por lo tanto; por lo tanto, en Países con Ingresos Bajos y Medios (LMIC por sus siglas en inglés) el impacto podría ser más lamentable.
2.1. Producción de la fibra de algodón
Este proceso abarca desde el cultivo y cosecha de la planta del algodón, junto con la separación de la fibra de algodón, la cual es empaquetada y transportada como materia prima para la producción industrial de textiles.
- Huella de carbono
En esta etapa, en cuanto a huella de carbono, se tiene un impacto relativamente bajo, con aproximadamente 10% de la huella de carbono total. Las principales fuentes de CO2 equivalente provienen de la producción y uso de los fertilizantes, de las emisiones generadas en el campo y también de la separación de la fibra de las semillas de algodón. Existe algo bastante curioso en esta etapa también, ya que hay un contra efecto a esta huella de carbono, el cual es el ‘carbon credit’, que incluso es superior a todos los kilogramos de CO2 equivalentes. No obstante, para fines prácticos, no se tomará en cuenta. Tenemos entonces, para el polo muestra, una producción de aproximadamente 0.2-0.3 kg de CO2 equivalente para la etapa de producción de fibra de algodón.
- Uso y consumo de agua
Es importante separar estos dos conceptos, como ya se mencionó previamente. En este proceso, claramente el factor predominante será la irrigación de los cultivos de algodón. En cuanto al uso de agua, aproximadamente el 80% se va en irrigación, y otro pequeño porcentaje en la separación de la fibra de las semillas y en el fertilizante. En cuanto al consumo, el 98% de esta etapa se da por la irrigación, ya que toda el agua utilizada para el cultivo de campos de algodón se consume. Esto también se puede traducir en los resultados ya que, se usan en promedio 250 L, de los cuales se consume 175 L.
El uso de agua de la producción de fibra de algodón representa un 10% del total, en cambio el consumo representa un 80%. Vale recalcar que este último valor tiene una desviación estándar bastante alta, ya que el consumo de agua para un cultivo depende del tipo de cultivo, pero también del estrés hídrico donde se realice el análisis. Esta es una gran ventaja del análisis de ciclo de vida, puesto que permite ubicarte geográficamente para cada etapa por separado, obteniendo un resultado más certero.
2.2. Producción del textil
En esta etapa se toma en cuenta la producción del hilo a partir de la fibra de algodón, hasta obtener como resultado final la fábrica o grandes pliegos de tela. Esto se da por un proceso de ‘yarn spinning’ en el cual, con molinos o máquinas industriales, se obtiene el hilo de algodón. Después, se procede al tejido del mismo, para después agregarle tinte, lo cual se puede encontrar en la bibliografía como ‘bleaching’ y finalmente compactarse en un pliego de tela comercial.
- Huella de carbono
Para la manufactura textil, se espera aproximadamente un 45-50% del aporte total de la huella de carbono. Esto se da básicamente por el proceso de hilado, en el que se utiliza gran cantidad de energía para las máquinas industriales. Al mismo tiempo, a la hora de impregnar el tinte en la tela, también se tiene un impacto considerable en la huella de carbono por la utilización de máquinas industriales, correspondiendo a un 30% del total del subproceso.
Como resultado se obtuvo entre 1.1 – 1.2 kg de CO2 equivalente sólo para esta etapa en base a los estudios mencionados. En cambio, para la simulación se observó un valor mayor, de 1.44 kg de CO2 equivalente, con un valor bastante alto para el hilado, ya que representó el 60% de todo el proceso (0.9kg). Esto se dio probablemente al ser datos obtenidos de un promedio mundial lo cual acarrea dos problemas: Máquinas menos eficientes y matrices de energía menos limpias.
- Uso y consumo de agua
Se consumen 261 L por camiseta, de los cuales casi un 50% viene del proceso de impregnación del tinte en la tela. Esto depende de qué tinte y con qué máquina se haga el proceso, pero en general involucra la utilización de grandes volúmenes de agua, ya que se tiene que humedecer toda la tela. El consumo de agua de este proceso, representa un 12% del total. En el caso del uso, se tiene como valor 1536 L, representando un 58% del total de la camiseta. Este proceso es el más importante o el más determinante, puesto que, cómo se mencionó previamente, se utilizan grandes volúmenes para la impregnación del tinte en la tela. Otro proceso que es determinante en la cantidad de consumo de agua es la producción del hilo, el cual representa el 50% del uso total de agua del proceso de manufactura textil.
2.3. Corte, uso y fin de vida
Este proceso incluye el diseño de la prenda, el uso y el desecho de la misma. En cuanto al diseño, se hace referencia al ingreso de un pliego de tela (fin del proceso pasado) para poder convertirlo en una prenda, en este caso un polo. Para el uso, se incluye el transporte desde el retail a la casa del consumidor y el proceso de lavado y secado por el consumidor. Vale recalcar que para la muestra se usaron procesos de países desarrollados, por lo que probablemente el impacto en un país subdesarrollado sea mayor. No se incluyó el impacto del retail, debido a la complejidad de la misma y en cuanto al fin de vida, en el estudio se menciona incineración como proceso último; sin embargo, se conoce que no es el caso global. En Perú, por ejemplo, se utilizan rellenos sanitarios.
- Huella de carbono
El subproceso más importante entre los mencionados previamente, es el uso, y de manera más específica, el transporte retail-casa. El uso conforma el 75% de los kg de CO2 producidos en este proceso de corte, uso y fin de vida debido a la emisión de GEI al usar transporte público o privado. En total, se obtiene en promedio 1kg de CO2 equivalente para un polo de algodón, el cual representa un 40% del total de la huella de carbono.
Por otro lado, para la simulación se obtuvo 1.04 kg de CO2 equivalente, pero con diferencias en la conformación de la misma huella. Cabe resaltar que estos valores fueron hechos con un 50% de transporte público y otro 50% privado; sin embargo, para Perú, el transporte público es diferente al transporte público en Europa, ya que los GEI emitidos por un tren o por un tranvía (Europa) son menores a los emitidos por un bus (Perú) cuando se hace la equivalencia a transporte por persona, por lo que probablemente este subproceso emita más kg de CO2 equivalente.
- Uso y consumo de agua
En cuanto al consumo del agua se obtuvieron 22 L, dándose el mayor impacto en el uso y representando el 97% de toda el agua consumida en este proceso a causa del lavado de las prendas que en un promedio oscilan entre 18-20 veces por tiempo de vida de prenda. El consumo de este proceso respecto al total de toda la prenda representa un 10%. En cuanto al uso del agua, el subproceso más representativo sigue siendo el uso, debido al lavado, con un 95% de los 846 L que se usan en todo el proceso. En comparación con el uso total de agua de una camiseta, este proceso representa el 30%.
2.4. Transporte
En este caso sólo se toma en cuenta el transporte desde el producto finalizado (prenda completa) hasta el retail. Para el mundo de la moda, el transporte transatlántico usado en su mayoría es el barco, el cual tiene un impacto muy bajo comparado con el uso de aviones. Por otro lado, una vez desembarcado, se usan camiones que descargan el producto hasta el retail. Se simplificó en este análisis, tomándose como el 1% del total, ya que es lo que se pudo encontrar en los 2 informes.
- Huella de carbono
Como resultado se tiene una 0.02 kg de CO2 equivalente por polo, lo cual representa el 1% de la huella total. En cambio, para la simulación se obtuvo 0.073 kg de CO2 equivalente debido a las emisiones de GEI en el transporte terrestre.
- Uso y consumo de agua
En este caso no se obtuvieron datos para este proceso debido a la poca relevancia.
- Resultados
Los resultados están basados en los datos recopilados de los estudios del Análisis del Ciclo de Vida de Cotton Incorporated (2017) y Roos et al. (2015). Por consiguiente, se encontró lo siguiente:
3.1. Huella de carbono total
| Fase | kg CO2 equivalente por camiseta | % |
| Producción de fibra de algodón | 0.25 | 10% |
| Producción textil | 1.15 | 48% |
| Corte, uso y fin de vida | 1 | 41% |
| Transporte | 0.02 | 1% |
| 2.42 |
Tabla 1: Valores promedio de huella de carbono por subproceso
3.2. Huella de carbono generada en SimaPro
| Fase | kg CO2 equivalente por camiseta | % |
| Producción de fibra de algodón | 0.236 | 8% |
| Producción textil | 1.44 | 52% |
| Corte, uso y fin de vida | 1.04 | 37% |
| Transporte | 0.073 | 3% |
| 2.789 |
Tabla 2: Valores obtenidos de huella de carbono por subproceso en SimaPro
3.3. Uso de agua total
| Fase | Uso de agua (L) | % |
| Producción de fibra de algodón | 250 | 9% |
| Producción textil | 1536 | 58% |
| Corte, uso y fin de vida | 846 | 32% |
| Transporte | 0 | 0% |
| 2632 |
Tabla 3: Valores promedio de uso de agua por subproceso
3.4. Consumo de agua total
| Fase | Consumo de agua (L) | % |
| Producción de fibra de algodón | 220 | 82% |
| Producción textil | 26 | 10% |
| Corte, uso y fin de vida | 22 | 8% |
| Transporte | 0 | 0% |
| 268 |
Tabla 4: Valores promedio de consumo de agua por subproceso
- Reflexiones y recomendaciones
La huella de carbono de una camiseta de 0.11 kg de algodón es de 2.4 kg de CO2 equivalente. El uso de agua para esta misma camiseta es de 2632 L aproximadamente y el consumo de 268 L. La etapa con mayor emisión de kg de CO2 equivalente; por lo tanto, la etapa crítica, es la de producción de textil, representando más del 50% del total. Esto se da debido a la cantidad de maquinaria que se utiliza, y se puede apreciar que, si se usa la mejor tecnología disponible, cómo en los informes revisados, se puede reducir las emisiones de GEI de manera considerable.
Los valores resultantes de la simulación de la huella de carbono para una camiseta de 0.11 kg son similares a los valores de los informes mundiales; sin embargo, para la etapa de producción textil hubo diferencias considerables. Estas diferencias no afectaron a los porcentajes o las conclusiones finales. Probablemente estas diferencias se dieron debido a las variables usadas y su origen. Se puede concluir que estos valores son verídicos y que parten de un promedio mundial.
La etapa que consume más agua es la de producción de fibra de algodón con un 82% del total (220 L). Esto se debe a que el algodón es un cultivo que absorbe bastante agua. Identificar esto permitió en un pasado, experimentar con otra materia prima o con algodón orgánico, y así obtener un impacto menor en los cuerpos de agua. La etapa que más agua usa es la producción textil con un 58%, de la misma manera que la huella de carbono. Esta etapa es crítica también y podría reducir el uso de agua optimizando la maquinaria y su eficiencia.
Al usar una matriz mundial y saber que la mayoría de prendas de algodón se importan en Perú, esta huella de carbono y la cantidad de uso de agua sería útiles y válidas hasta cierto punto para un polo de algodón del medio peruano.
REFERENCIAS
Bedford, E. (2020). Global Apparel Market – Statistics & Facts. Recuperado de https://www.statista.com/topics/5091/apparel-market-worldwide/
Cotton Incorporated. (2017). LCA update of cotton fiber and fabric life cycle inventory. 162. Recuperado de http://resource.cottoninc.com/LCA/2016-LCA-Full-Report-Update.pdf
Credence Research. (2017). T-shirts Market, Size, Share, Growth And Forecast To 2027. Recuperado de https://cutt.ly/Dhuf2ZB
Kazan, H., Akgul, D., Kerc, A. (2020). Life cycle assessment of cotton woven shirts and alternative manufacturing techniques. Clean Technologies and Environmental Policy. Springer International Publishing pgs. 849-864. Recuperado de https://doi.org/10.1007/s10098-020-01826-x
Hoekstra, A. Y. (2015). The Water Footprint: The Relation Between Human Consumption and Water Use. Springer International Publishing, The Water We Eat, Springer Water, pgs. 35-48.
Quispe, I. (2020). Apuntes de clase:Análisis Ambiental del ciclo de vida del producto.
Roos, S., Sandin, G., Zamani, B., & Peters, G. (2015). Environmental assessment of Swedish fashion consumption. Five garments – sustainable futures. https://doi.org/10.13140/RG.2.1.3084.9120
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The Nature Conservancy (s/f.). Calculate Your Carbon Footprint. URL: https://www.nature.org/en-us/get-involved/how-to-help/carbon-footprint-calculator/
