MODELO DE OPTIMIZACIÓN PARA MINIMIZAR LA HUELLA HÍDRICA Y LOS COSTOS DE UNA INDUSTRIA CERVECERA

MAINARDI REMIS, JUAN MARTÍN; MELE, FERNANDO DANIEL; RAJAL, VERONICA BEATRIZ; GUTIERREZ CACCIABUE, DOLORES

Tucumán

Encuentro; XI Encuentro Argentino de Ciclo de Vida, X Encuentro de la Red Argentina de Huella Hídrica; 2023

El desafío actual que enfrentan las industrias es producir de manera sustentable, lo que significa alcanzar metas económicas, reduciendo los impactos sociales y ambientales (Pimenov et al., 2022). Para el caso del agua, la huella hídrica (HH) permite evaluar el impacto sobre el recurso, mediante la cuantificación de la cantidad involucrada de agua; este cálculo incluye el agua incorporada al producto, la contaminada, la devuelta a otra cuenca o la evaporada y la involucrada en la cadena de suministro (Hoekstra et al., 2011). Previamente (Mainardi-Remis, 2023) se calculó la HHtotal y sus componentes (azul, gris, verde) para una cervecera de la ciudad de Salta, mediante la metodología de Hoekstra et al. (2011). El proceso consta de 5 etapas principales (preparación de la malta, maceración, acondicionamiento del mosto, fermentación y envasado). La HHtotal se calculó como la suma de un aporte directo y otro indirecto. Dentro de la HHdirecta se tuvo en cuenta una HHazul y una HHgris. La HHazul se calculó como el volumen de agua que ingresa y sale de cada etapa, al considerar las pérdidas por fugas en equipos y cañerías y por evaporación. Para la HHgris, se seleccionó como parámetro contaminante a la demanda química de oxígeno (DQO=1250 mg/l) en las etapas con generación de efluentes (valor máximo de DQO permitido por legislación = 125 mg/l, Ley 7017, 2000). En la 〖"HH" 〗_"indirecta" se consideró la energía eléctrica usada en las máquinas de envasado, la energía térmica (consumo de gas natural), y el aporte de los equipos más importantes (fermentadores y tanques). No se consideró la HH de la cebada (materia prima principal). En términos de HH, se necesitan 26 l de agua para producir 1 l de cerveza. La HHdirecta fue la que tuvo mayor relevancia sobre la total (97%), siendo la HHgris la mayor (20 l/l). Durante la elaboración de cerveza se utiliza una importante cantidad de agua y gas natural, y se generan residuos sólidos y efluentes líquidos con elevada carga contaminante. Todo esto puede llevar a que el proceso no sea sustentable. El objetivo de este trabajo fue aplicar un modelo de optimización para encontrar aquellos parámetros que permitan disminuir el impacto ambiental y social sin afectar la utilidad de la empresa, para poder pensar así en una producción sustentable. Metodología: se aplicó un modelo de optimización multiobjetivo que consideró la reducción de la HH y la maximización de la utilidad de la cervecera, mediante la minimización de los costos. Se pensó que se podría reducir el consumo de gas natural instalando una planta de tratamiento (PT) de residuos y efluentes con generación de biogás. Para ello se definió la función Ω como:"Ω= β×U +(1-β)×HH" (Ec. 1)donde β es un parámetro arbitrario que varía entre cero y uno; el término HH incluyó la HHgris y la HH relacionada con el uso de energía eléctrica para operar la PT; para la maximización de la utilidad (U; Ec. 1) se consideraron los egresos menos los ingresos más relevantes relacionados con los subproductos y la instalación de la PT. Los ingresos consideraron la eventual venta de subproductos (sólidos húmedos), mientras que los egresos incluyeron: los costos fijos y variables de la instalación de la PT, el costo del tratamiento de las levaduras de desecho por empresas externas y el costo del gas natural alimentado al proceso (que eventualmente sería sustituido por el biogás generado por la PT). El modelo se resolvió con el programa GAMS®.Resultados y discusión. el modelo de optimización mostró que, sustituyendo parte del gas natural consumido por el biogás producido, la empresa puede no solamente reducir sus costos sino también su HH (de 20 l/l a 2 l/l). A su vez la empresa obtendría ganancias (mayores ingresos que egresos) mediante la venta de los subproductos (sólidos húmedos como alimento para ganado). De esta manera la empresa podría maximizar su utilidad, reduciendo a su vez el impacto sobre el ambiente, lo que significa un camino hacia la sustentabilidad.