Análisis de ciclo de vida de cubrebocas reutilizables y de un solo uso

Abstract

La pandemia que inició en 2020, como consecuencia de la propagación del virus SARS CoV-2 que provoca la enfermedad COVID-19, significó un reto para la producción de equipo de protección personal para evitar el contagio. El uso de cubrebocas fue una de las medidas que emitió la Organización Mundial de la Salud. La obligatoriedad de su uso para tener acceso a distintos espacios propició el incremento en su fabricación y venta. Este hecho dio pauta a la producción de diferentes tipos de cubrebocas, por lo que actualmente existe en el mercado una variedad de ellos. Las características que pueden diferenciarlos incluyen, el número de capas que puede tener, la eficiencia de filtración y el material de fabricación que puede ser polipropileno tejido o no tejido, o tela de algodón. Una característica muy relevante es el hecho de que el cubrebocas sea reutilizable o desechable. Se aplicó la metodología de Análisis de Ciclo de Vida (ACV) a un cubrebocas reutilizable y uno desechable, en ambos casos se identificaron etapas a considerar en la evaluación, así como las entradas y salidas de materia prima y energía. Las etapas incluidas en el análisis comprenden desde la adquisición de materias primas hasta el fin de vida en relleno sanitario, es decir, de la cuna a la tumba. Las principales fuentes de información fueron las empresas productoras de cada uno de estos cubrebocas. Cabe mencionar que se realizaron de forma independiente los análisis de ciclo de vida de ambos tipos de cubrebocas, sin existir una comparación entre ellos por la confidencialidad que se estableció con las empresas que se denominaron A y B. Para ambos casos se definió la unidad funcional como la protección de las vías respiratorias con 95 % de eficiencia de filtración bacteriana durante 12 horas al día, por 20 días. Con respecto al cubrebocas reutilizable, se estableció el flujo de referencia de un cubrebocas reutilizable para 20 días. La etapa de producción es la que presenta la principal contribución en todas las categorías de impacto, esto es atribuido a la deshidratación del gas natural, el cual está asociado de manera indirecta en el ICV por las aplicaciones que tiene, tales como la producción de combustible para transporte, la transformación de polímeros, y la producción de energía eléctrica. De manera particular el uso del antibacterial, el cual está elaborado a base de sales de plata, es la entrada que tiene la principal contribución negativas en los impactos ambientales en la etapa de producción, misma que se asocia a la ecotoxicidad de agua dulce, que es la categoría de mayor impacto ambiental. En el caso del cubrebocas desechable, se estableció el flujo de referencia de 20 cubrebocas desechables para 20 días. De la misma manera que el cubrebocas reutilizable, la producción es la principal etapa de impacto ambiental, que se presenta en 10 de 18 categorías; la principal contribución a las categorías de impacto está atribuida a la extracción del gas natural, que está asociado de manera indirecta en el ICV por las actividades en las que se aplica, como la producción de combustibles que se utilizan en el transporte terrestre y marítimo. En la etapa de producción, el proceso de adquisición de materias primas es el que presenta la principal contribución al ACV, lo que puede ser asociado a los procesos indirectos de la producción de polímeros y sus emisiones que afectan a la toxicidad humana que es la categoría de impacto que tiene la principal contribución En ambos tipos de cubrebocas se realizó un análisis de sensibilidad, en el que fue posible observar para ambos casos que se puede disminuir la cantidad de materia prima; como en el cubrebocas reutilizable que se disminuyó 5 % la cantidad de antibacterial que se utiliza y es el que tiene la mayor contribución, en el caso del desechable se disminuyó 10 % la cantidad de tela (principal contribuyente del ciclo de vida) que se usa sin alterar la función de protección de ambos EPP y por consiguiente se ve reflejado en una disminución de los impactos ambientales en ambos casos. De manera general en ambos casos la etapa de producción es la que tiene la mayor proporción de impactos asociados, lo que se opone a la hipótesis de este trabajo donde se propuso que la extracción de materias primas era la que tendría la principal contribución. Sin embargo, algunos procesos asociados al ICV como la extracción de otros materiales por ejemplo el gas natural y petróleo para producción de polímero y algunos minerales, sí figuran en diferentes categorías de impacto como los principales procesos de contribución.

The pandemic that started in 2020, because of the spread of the SARS-CoV-2 virus that causes the disease COVID-19, posed a challenge to the production of personal protective equipment to prevent contagion. The use of face masks was one of the measures issued by the World Health Organisation. The compulsory use of coverings to gain access to different areas led to an increase in their manufacture and sale. This fact led to the production of different types of face masks so that a variety of different types are now available on the market. Characteristics that can differentiate them include the number of layers they can have, the filtration efficiency, and the material of manufacture, which can be woven or non-woven polypropylene or cotton fabric. A very relevant feature is the fact that the face mask is reusable or disposable. The Life Cycle Assessment (LCA) methodology was applied to a reusable and a disposable face mask, in both cases stages to be considered in the assessment were identified, as well as the inputs and outputs of raw materials and energy. The stages included in the analysis range from the acquisition of raw materials to the end of life in a landfill, i.e. from cradle to grave. The main sources of information were the companies producing each of these face masks. It is worth mentioning that the life cycle analyses of both types of face masks were carried out independently, with no comparison between them due to the confidentiality that was established with the companies, which were called A and B. For both cases, the functional unit was defined as airway protection with 95% bacterial filtration efficiency for 12 hours per day for 20 days. Regarding the reusable face mask, the reference flow of a reusable face mask is established for 20 days. The production stage is the one that presents the main contribution in all impact categories, this is attributed to the dehydration of natural gas, which is indirectly associated with the ICV due to its applications, such as fuel production. for transport, the transformation of polymers, and the production of electrical energy. The use of antibacterial, which is made from silver salts, is the input that has the main negative contribution to environmental impacts at the production stage, which is associated with freshwater ecotoxicity, the category with the highest environmental impact. In the case of disposable face masks, the reference flow of 20 disposable face masks for 20 days was established. In the same way as the reusable face mask, production is the main stage of environmental impact, which is presented in 10 of 18 categories; the main contribution to the impact categories is attributed to the extraction of natural gas, which is indirectly associated with the ICV due to the activities in which it is applied, such as the production of fuels used in land and sea transport. In the production stage, the raw material acquisition process is the main contributor to the LCA, which can be associated with the indirect processes of polymer production and its emissions affecting human toxicity, which is the impact category that has the main contribution. A sensitivity analysis was carried out for both types of face masks, in which it was possible to observe for both cases that the amount of raw material can be reduced; as in the case of the reusable face mask, the amount of antibacterial used was reduced by 5 %, which is the one with the greatest contribution, and in the case of the disposable one, the amount of fabric (main contributor to the life cycle) used was reduced by 10 % without altering the protective function of both PPE and therefore is reflected in a reduction of the environmental impacts in both cases. Overall, in both cases, the production stage has the highest proportion of associated impacts, which is contrary to the hypothesis of this work where the extraction of raw materials was proposed to be the main contributor. However, some processes associated with LCI such as the extraction of other materials e.g. natural gas and oil for polymer production and some minerals are listed in different impact categories as the main contributing processes.