VARIACIÓN DE LA HUELLA HÍDRICA EN PROCESOS
INDUSTRIALES SEGÚN EL ALCANCE ESTABLECIDO
PARA SU CÁLCULO. EL CASO DE UNA
EMBOTELLADORA, UNA CURTIEMBRE Y UNA
CERVECERA DE LA PROVINCIA DE SALTA, ARGENTINA
VARIATION OF THE WATER FOOTPRINT IN INDUSTRIAL
PROCESSES ACCORDING TO THE SCOPE ESTABLISHED FOR ITS
CALCULATION. THE CASE OF BOTTLED WATER, LEATHER
TANNING, AND BEER PRODUCTION IN THE PROVINCE OF
SALTA, ARGENTINA
MAINARDI-REMIS, Juan Martín1,GUTIÉRREZ-CACCIABUE, Dolores2
Mainardi-Remis, J. M., Gutiérrez-Cacciabue, D. (2024). Variación de la huella hídrica en
procesos industriales según el alcance establecido para su cálculo. El caso de una
embotelladora, una curtiembre y una cervecera de la Provincia de Salta, Argentina. Revista
INNOVA, Revista argentina de Ciencia y Tecnología, 14.
2Facultad de Ingeniería, Universidad Nacional de Salta (UNSa), Instituto de Ingeniería Civil
y Medio Ambiente de Salta (ICMASA), Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y
Técnicas (CONICET), Argentina / dolo83@gmail.com
1Facultad de Ingeniería, Universidad Nacional de Salta (UNSa), Instituto de Ingeniería Civil
y Medio Ambiente de Salta (ICMASA), Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y
Técnicas (CONICET), Argentina / tinchomainardi@gmail.com/ ORCID:
https://orcid.org/0009-0000-7334-9527
14.aEdición | DICIEMBRE 2024 | ISSN 2618-1894 | Artículos Científicos
RESUMEN
La huella hídrica (HH) se utiliza para evaluar el uso del agua. Sin embargo, su
cálculo depende del alcance otorgado. Los objetivos de este trabajo fueron:
calcular la HHtotal de tres procesos industriales, evaluar la influencia de cada
componente (azul, gris e indirecto) sobre la HHtotal y analizar cómo varía esta ante
cambios en el alcance. Se cuantificó la HHtotal para tres procesos: agua
embotellada, cuero y cerveza. La HHtotal se obtuvo como la suma de un aporte
directo (agua dulce y agua para dilución de contaminantes) y otro indirecto
(equipos, energía, materias primas). Seguidamente, se realizó un análisis de
sensibilidad para evaluar la HHtotal al excluir del cálculo: la materia prima, la
electricidad, y ambas. La HHindirecta fue la que más influyó sobre la total. La HHindirecta
de la curtiembre y cervecera se redujo un 95%, al excluir la HH de la materia
prima, sin afectar la del agua embotellada. Excluir la electricidad impactó
solamente en la HH del agua embotellada. Al eliminar ambas, la HHdirecta fue la que
más pesó. La definición del alcance para cada proceso impacta en la HHtotal y
consecuentemente en la toma de decisiones respecto a un uso sustentable del
agua de cada industria.
PALABRAS CLAVE
huella hídrica / procesos industriales / uso del agua / alcance
ABSTRACT
The water footprint (WF) is used to assess water use. However, its calculation depends
on the scope established. The aims of this study were: to calculate the WFtotal of three
industrial processes, to assess the influence of each component (blue, grey, and
indirect) on the WFtotal, and to analyze how the WF varies with changes in the scope.
WFtotal was quantified for three processes: bottled water, leather, and beer. WFtotal was
obtained as the sum of a direct (freshwater and water for pollutant dilution) and an
indirect contribution (equipment, energy, and raw materials). A sensitivity analysis was
conducted to assess the WF when excluding from its calculation: raw materials,
electricity, and both. WFindirect was the one which weighted the most on the total.
Excluding the WF from raw materials reduced the WFindirect of the leather and beer
industries by 95%, without affecting the bottled water process. Excluding electricity only
impacted the WF of bottled water. When both were excluded, the WFdirect became the
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most significant. The definition of the scope for each process affects the WF and,
consequently, the decision-making regarding sustainable water use by each industry.
KEY WORDS
water footprint / industrial processes / water use / scope
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Contexto
El presente trabajo de investigación se desarrolló en el marco de un Proyecto de
Investigación del Consejo de Investigación de la Universidad Nacional de Salta
(CIUNSa), Tipo B N°2793 (2022-2023): “La huella hídrica como herramienta de toma
de decisiones para un uso sustentable del agua en procesos industriales y actividades
agropecuarias” y en el marco de un doctorado realizado por uno de los autores del
presente trabajo financiado con una beca del Consejo Nacional de Investigaciones
Científicas y Técnicas (CONICET).
Introducción
El aumento de la demanda de productos por parte de la población impulsó el
incremento en el consumo de recursos naturales, generando preocupación
debido a su impacto negativo sobre el ambiente y la sociedad (FAO, 2021). Este
problema se agudiza, ya que sectores clave como la industria, el comercio y la
construcción dependen profundamente de estos recursos para su funcionamiento
y expansión. En muchos casos, prevalece la creencia de que el crecimiento
económico es el único camino para mejorar la calidad de vida de las personas, lo
que lleva a un modelo de producción y consumo que no prioriza la eficiencia en el
uso de recursos ni en la gestión adecuada de residuos (Rueda y Zapata, 2018).
El propósito principal de las industrias es alcanzar la rentabilidad económica,
ignorando en la mayoría de los casos el impacto ocasionado sobre el ambiente y
la sociedad. A su vez esto pone en riesgo la sostenibilidad de los recursos
involucrados en los procesos (Hoekstra, 2015). En este contexto, la industria se
enfrenta a un reto doble: contribuir al desarrollo económico sin comprometer la
disponibilidad y calidad de los recursos naturales. El Objetivo de Desarrollo
Sostenible 9 (ODS 9) subraya la necesidad de una industrialización inclusiva y
sostenible, orientada a lograr economías competitivas y dinámicas que generen
empleo y promuevan el uso eficiente de los recursos (UN, 2015). Esto sugiere que
la industrialización no tiene por qué estar reñida con el cuidado ambiental, dado
que la tecnología y los procesos eficientes pueden desvincular el crecimiento
industrial del impacto ambiental negativo (Yong, 2021).
Uno de los mayores desafíos que enfrenta la industria es la gestión del agua, un
recurso esencial tanto para el proceso productivo como para las etapas previas y
posteriores en la fabricación de productos. La escasez, disponibilidad y
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contaminación de este recurso son temas críticos, y si no se manejan
adecuadamente, más de la mitad de la población mundial podría enfrentar
problemas de acceso en los próximos años (UN, 2018). En el ámbito industrial, el
agua no solo es un insumo fundamental en la producción, sino que su manejo
inadecuado puede comprometer tanto el ambiente como la viabilidad económica
de las empresas (Ramírez y Antero, 2014). El agua es fundamental para una
correcta funcionalidad de las industrias. Sin agua, la mayoría de las actividades se
paralizarían, puesto que no sería posible fabricar una amplia variedad de
productos. El rubro alimenticio es uno de los mayores consumidores de agua.
Posiciona al sector industrial respecto a su consumo por encima del sector
agrícola en varios países del mundo (Ölmez y Kretzschmar, 2009). Se estima que la
producción de alimentos y bebidas representa cerca del 30% del uso indirecto de
agua en el sector industrial (Blackhurst et al., 2010). Los procesos de calefacción y
refrigeración suelen ser las operaciones que involucran mayor consumo de
energía en este tipo de industrias (Compton et al., 2018; Ladha-Sabur et al., 2019).
De la misma manera, la variedad de productos que se elaboran en este rubro
contribuye a las diferencias en los procesos de fabricación, y consecuentemente
en el consumo de agua y energía y en la cantidad de efluentes descargados.
En este sentido, la huella hídrica (HH) es un concepto introducido por Arjen
Hoekstra en 2002, cuyo objetivo es cuantificar el volumen de agua utilizado a lo
largo de toda la cadena de suministro de un producto, incluyendo el agua
consumida directa e indirectamente, así como aquella que se contamina o
devuelve al medio en diferentes condiciones. Este indicador tiene un enfoque
integral, ya que no solo considera el agua incorporada al producto (agua virtual),
sino también la que se evapora, se contamina o se transfiere a otros ecosistemas.
Su carácter multidimensional le permite tener en cuenta factores clave como el
origen del agua, la fuente de abastecimiento y el destino final del recurso tras su
uso (Chapagain y Hoekstra, 2004).
La relevancia del cálculo de este indicador radica en su capacidad para ofrecer una
visión completa del uso del agua en los procesos industriales, lo que permite una
gestión más eficiente y sostenible del recurso. La HH no solo busca cuantificar el
agua utilizada, sino también abordar problemas como la escasez y la
contaminación, y contribuir a la formulación de estrategias para su gestión
adecuada (Hoekstra, 2003). En este sentido, la HH se mide en unidades de
volumen de agua dulce consumida o contaminada por unidad de producto o
servicio, o por unidad de tiempo, aplicándose tanto a productos y procesos como
a regiones, organizaciones o personas.
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La HH está conformada por tres componentes: verde, azul y gris. Los dos primeros
hacen referencia a la cantidad de agua, mientras que el último hace referencia a la
calidad (Gráfico 1). Cada una de estas tres huellas aporta información
independiente debiendo analizarse individualmente (Hoekstra et al., 2011).
Gráfico 1
Componentes de la huella hídrica
Fuente: Modificado de Hoekstra et al. (2011).
La HH azul (Gráfico 1) representa el consumo de agua dulce que procede de una
corriente de agua, ya sea superficial o subterránea (río, lago, acuífero). Es un
indicador del agua que se consume, se incorpora a un producto, se evapora o que
incluso se devuelve a otro medio que no es el original. La HH verde representa el
agua de lluvia que se consume con anterioridad a que se integre en corrientes de
agua, incorporándose a un producto o evaporándose. La HH verde termina por
ser una de las más elevadas en el cómputo global. Es especialmente importante
para productos agrícolas y forestales, donde existe la evapotranspiración total del
agua de lluvia (de campos y plantaciones) más el agua incorporada a los cultivos o
madera recolectados. Históricamente el enfoque ingenieril se centró en el aporte
azul, dejando un poco de lado el verde como un factor de producción importante
(Rockström, 2001; Falkenmark, 2003).
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La HH gris (Gráfico 1) se define como el volumen teórico de agua dulce que se
requiere para diluir una carga contaminante presente en un efluente antes de su
disposición final en el ambiente, hasta valores de concentraciones que cumplan
con los límites establecidos por la legislación del lugar (Hoekstra et al., 2011). El
concepto de HH gris se introdujo para expresar la contaminación del agua en
términos de un volumen contaminado, para que se pudiera comparar con el
consumo de agua, que también se expresa como volumen (Chapagain et al., 2006;
Hoekstra y Chapagain, 2008). Los cálculos de la HH gris se realizan a partir de
legislaciones ambientales de cada lugar para el cuerpo de agua receptor,
considerando la concentración máxima permitida del contaminante, la
concentración natural del contaminante en el cuerpo receptor, y la concentración
del contaminante en el efluente analizado.
En el contexto de los procesos industriales, la huella hídrica total (HHtotal) se calcula
como la suma de las contribuciones directas e indirectas al uso del agua. La HH
directa incluye el agua utilizada en todas las etapas del proceso productivo,
mientras que la HH indirecta abarca el agua empleada en la fabricación de los
bienes y servicios necesarios para la producción, como materias primas, energía y
equipos. Tanto el componente directo como el indirecto, engloban dentro de su
evaluación los tres tipos de huellas mencionados anteriormente (azul, verde y
gris, Gráfico 1).
El Manual de Evaluación de la HH desarrollado por Hoekstra et al. (2011),
establece cuatro etapas para su cálculo: (1) establecimiento de objetivos y alcance,
(2) contabilización de la HH; (3) análisis de sostenibilidad y (4) formulación de
respuestas. En la etapa (1), se debe dejar claro lo que se incluye y lo que se
excluye del cálculo. Se debe indicar si se calcularán todos los colores (azul, verde y
gris), o solamente algunos de ellos. Otro factor a definir es si se cuantificará el
componente directo, indirecto o ambos. La recomendación general es incluir
ambos. Respecto a esto, es necesario establecer el nivel de detalle en relación con
el aporte indirecto. Hasta el momento, no se desarrollaron directrices al respecto,
pero la norma general es incluir el aporte de todos los procesos dentro de un
sistema de producción que contribuyan considerablemente a la HHtotal. En la etapa
(2) se incluye la recolección de datos, la elaboración del diagrama bloques y/o de
flujo del proceso bajo análisis, el balance hídrico, y finalmente la cuantificación de
las HH azul, verde y gris. Para el cálculo de la HH azul en procesos industriales,
generalmente se conoce cuánta agua como tal se añade para que forme parte del
producto, pero no se mide directamente cuánta agua se evapora durante el
almacenamiento, transporte, procesamiento y vertido. Lo ideal sería contar con
bases de datos que contuvieran información sobre el uso consuntivo del agua
para varios tipos de procesos de fabricación, pero esto no es común. En este
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sentido, las mejores fuentes son los propios productores. La HH azul se puede
determinar para cada etapa de un proceso, como la diferencia entre el volumen
de agua dulce que ingresa a la etapa y el volumen de agua dulce que sale de la
etapa. El Análisis de sostenibilidad (etapa 3) consiste en realizar una comparación
entre la HH obtenida y lo que la Tierra puede soportar de manera sostenible en
materia de disponibilidad y calidad del recurso. Por último, el propósito de la
etapa (4) es proponer estrategias para reducir la HH. Por ejemplo, tanto la HH azul
como la verde de las industrias y hogares se puede reducir reciclando el agua. En
fábricas o sistemas de refrigeración, el agua evaporada se puede capturar y
reciclar o devolver a la masa de agua de la que fue extraída (Hoekstra et al., 2011).
Por lo expuesto anteriormente se puede evidenciar que una adecuada
delimitación del alcance del análisis de la HH es crucial, ya que la exclusión o
inclusión de ciertos aspectos puede llevar a subestimar o sobreestimar el uso de
agua, lo que afectaría la toma de decisiones desde una mirada estratégica y
basada en los resultados del cálculo.
Objetivos
Los objetivos de este trabajo fueron: cuantificar la HHtotal de tres procesos
industriales, determinar la influencia de cada componente sobre la HHtotal y
finalmente realizar un análisis de sensibilidad para identificar cómo varía la HHtotal
ante cambios en el alcance otorgado al cálculo.
Metodología
Selección de los procesos industriales
En un trabajo previo se realizó un relevamiento de distintos procesos industriales
de la provincia de Salta. Se llevó a cabo un análisis respecto a la cantidad y tamaño
de industrias por departamento de la provincia, divididas según el tipo de
producto que elaboran (Mainardi-Remis et al., 2018). Se identificaron también los
procesos con mayor impacto sobre el ambiente y la población, mediante la
definición y cálculo de índices representativos para cada tipo de industria. De esta
manera, se pudieron distinguir 20 tipos de industrias divididas según el tipo de
producto que elaboran: agroindustria, alimenticia, automotriz, construcción,
curtiembre, energía, equipos industriales, frigorífico, gráficas, logística, maderera,
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marroquinería, metalúrgica, minería, petroquímica, química, servicios, tabacalera,
textil y de tratamiento. La mayor cantidad de industrias fueron las alimenticias,
con gran relevancia en la mayoría de departamentos de la provincia (Gráfico 2).
Gráfico 2
Industrias predominantes en los departamentos con actividad industrial de la
provincia de Salta (Argentina). Escalas según cantidad de industrias alimenticias: verde
oscuro (de 26 a 39), verde intermedio (de 16 a 25) y verde claro (de 1 a 15); mineras:
azul oscuro (de 4 a 5), azul intermedio (de 2 a 3) y celeste (1); agroindustrias: rojo
oscuro (de 7 a 9) y rosado (de 4 a 6)
Fuente: elaboración propia
A partir de esta información, se seleccionaron los procesos industriales de la
provincia de Salta que representaban un alto impacto en el uso del agua y el
ambiente mediante la aplicación de una metodología multicriterio para la toma de
decisiones (Mainardi-Remis, 2023). A partir de allí, se seleccionaron tres procesos
industriales para un posterior cálculo de la HH: producción de agua embotellada,
fabricación de cuero natural (curtiembre) y elaboración de cerveza. Estos tres
procesos difieren entre sí principalmente en las transformaciones físicas y
químicas, en el tipo de materia prima, en los efluentes generados y en los
insumos y servicios involucrados.
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En trabajos anteriores (Mainardi-Remis et al., 2021; Hubaide-Restom et al., 2022),
se llevó a cabo un estudio minucioso de los tres procesos industriales antes
mencionados. Para el caso del agua embotellada, la producción anual de la planta
rondaba en los 3,15×106l de agua embotellada/a (15000 l de agua
embotellada/d), la cual era envasada en recipientes retornables de plástico de 20
l. Según la información de la industria, necesitaba 1,5 l de agua dulce para
producir 1 l de agua embotellada, considerando fugas y agua contenida en el
producto (Mainardi-Remis et al., 2021).
La curtiembre analizada, producía 200 t/mes de cuero curtido. Según la
información de la industria, utilizaba cerca de 29 l de agua dulce para producir 1
kg de cuero curtido. El cuero producido principalmente se exportaba a China y
una menor cantidad se destinaba a consumo interno de marroquinerías
(Hubaide-Restom et al., 2022).
Con respecto a la cervecera, la misma contaba con un sector de producción
conformado por el área de recepción de la materia prima, de cocina (elaboración
del mosto), el área de fermentación y de envasado. También tenía otros sectores
como el de logística, mantenimiento y oficinas. La producción de cerveza rubia
rondaba cerca de los 2,80×107l/a. La misma se envasaba y comercializan en
recipientes de vidrio de un litro. Esta empresa también fabricaba otras variedades
de cerveza, como negra y roja, pero en menor cantidad que la rubia.
Se analizó de manera detallada cada uno de los procesos, identificando las etapas
involucradas, materias primas e insumos utilizados, además del uso de energía y
equipamiento necesario. También se realizó el balance hídrico por etapa y se
determinaron los efluentes generados.
Proceso de obtención de agua embotellada
Este proceso consta de cuatro etapas principales (Gráfico 3). Inicialmente, el agua
de red, que constituye la materia prima principal, se almacena en dos tanques de
alimentación de acero inoxidable. A continuación el agua se somete a un
tratamiento que consiste en tres subetapas: filtración, desinfección y
ablandamiento. El agua almacenada atraviesa un filtro de arena, una columna de
carbón activado y una columna de ablandamiento. El filtro de arena se utiliza para
eliminar las impurezas más grandes, mientras que la columna de carbón activado
sirve para eliminar el cloro, los sabores y olores extraños. La columna de
ablandamiento se utiliza para disminuir la dureza del agua al eliminar iones como
Ca2+, Mg2+ y Fe2+. Es importante aclarar que una fracción del agua filtrada es
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destinada a la limpieza de los envases de plástico retornables en la etapa de
lavado.
Gráfico 3
Diagrama de bloques del proceso de obtención de agua embotellada
Fuente: Elaboración propia
Los envases de plástico limpios y vacíos se colocan en una cinta transportadora
que pasa por debajo de un pico llenador, en donde se vierte de manera
automática el agua tratada anteriormente. Una vez llenos, los envases se tapan y
etiquetan (en caso de ser necesario) para su posterior reparto. Una vez finalizado
el proceso, todos los equipos y tuberías se limpian con aire comprimido y con
soluciones sanitizantes especiales.
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Proceso de producción de cuero natural
Este proceso se divide en cuatro etapas principales (Gráfico 4). La primera es la
ribera, que incluye un conjunto de operaciones mecánicas cuyo objetivo es
quitarle a la piel todos los componentes no deseados para la posterior
elaboración del cuero. En esta etapa, las pieles (piel cruda) se lavan con agua, se
dejan escurrir y luego se recubren con granos de sal para deshidratarlas y
dificultar así la proliferación de bacterias que descomponen las proteínas del
cuero causando la descomposición. En esta etapa también se realiza el remojo de
la piel, con el propósito de rehidratarla y eliminar la suciedad superficial. Esta
operación se lleva a cabo en tanques de madera horizontales denominados
fulones, que poseen un movimiento giratorio para mejorar la interacción. Esta
subetapa se caracteriza por un elevado consumo de agua. Finalmente, en la
ribera, se eliminan los pelos y carnes remanentes de forma manual con el uso de
una cuchilla.
Gráfico 4
Diagrama de bloques del proceso de obtención de cuero natural
Fuente: Elaboración propia
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Durante el curtido (Gráfico 4) se llevan a cabo operaciones fisicoquímicas para
lograr la estabilización de la proteína de la piel mediante su tratamiento con un
agente curtiente. Inicialmente, la piel proveniente de la ribera se somete a la
acción química con una solución de ácido sulfúrico que disminuye el pH hasta el
valor de 5. Esto favorece el proceso de curtido cuando se utilizan curtientes
vegetales. En esta etapa también se realizan operaciones de dividido y rebajado,
para ajustar el tamaño y espesor del cuero a valores deseados, utilizando una
máquina cortadora. Luego, el cuero se trata con una solución de un agente
curtiente vegetal (tanino) que se combina irreversiblemente con el colágeno de la
piel, logrando la estabilidad de esta proteína. De esta manera, lo que se busca en
esta etapa es que el cuero no se degrade, resista la acción de los
microorganismos en medio húmedo, y sea estable en contacto con agua caliente.
Esta operación, que puede durar hasta 24 h, también se lleva a cabo dentro de los
fulones (Hubaide-Restom et al., 2022).
Durante el recurtido (Gráfico 4), el cuero se deja en reposo en los fulones durante
24-48 h, logrando que continúe la interacción del tanino con el colágeno y se
libere el ácido sulfúrico que quedó retenido en la piel curtida. En esta etapa, se
utiliza el mismo agente curtiente de la etapa anterior. Mediante el curtido y el
recurtido se logra que el cuero adquiera características deseadas, como ser
maleabilidad, resistencia, elasticidad, entre otras. Por último, el acabado es la
etapa final donde se llevan a cabo las operaciones de acondicionamiento del
cuero para dejarlo listo para la venta, tales como recorte, teñido, engrase,
ablandado, entre otras. Se caracteriza por ser una etapa en seco que no utiliza
agua. Cabe aclarar que las operaciones de lavado, descarnado y acabado suelen
llevarse a cabo con trabajo manual, por lo que no hay involucradas máquinas o
equipos importantes como la máquina cortadora y los fulones.
Proceso de producción de cerveza
Para una mejor descripción, se realizó el diagrama de bloques del proceso,
dividiéndolo en 5 grandes etapas (Gráfico 5). Las materias primas principales para
la producción de cerveza son la cebada malteada, el agua potable, la levadura y el
lúpulo. También se utilizan otros suministros como ser tapas, etiquetas, botellas
de vidrio y aditivos de color y sabor. En la etapa de acondicionamiento (Gráfico 5)
se consideraron las operaciones de transporte, limpieza y molienda de la materia
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prima principal (cebada malteada o malta). La clasificación y limpieza de granos se
realiza con la ayuda de una zaranda vibratoria y la reducción de tamaños de los
granos mediante un molino, dejándolos en las condiciones adecuadas para la
maceración.
Gráfico 5
Diagrama de bloques del proceso de obtención de cerveza
Fuente: Elaboración propia
En la etapa de maceración (Gráfico 5) la malta previamente molida se mezcla con
agua en un equipo denominado macerador. Luego, la mezcla se calienta y pasa
por un filtro, el cual permite recuperar la parte líquida (mosto filtrado) y al mismo
tiempo obtener bagazo de malta como subproducto. Mediante la maceración se
busca liberar los azúcares fermentables de la malta para su posterior
fermentación.
El propósito de la ebullición del mosto (Gráfico 5) es concentrarlo mediante la
evaporación de agua y conferirle el sabor característico a la cerveza mediante la
adición de lúpulo. La acción del calor también permite la esterilización del mosto y
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la coagulación de proteínas para evitar su posterior coagulación provocando
turbidez en el producto final. Durante esta etapa también se produce el desarrollo
de color debido a las reacciones de Maillard que se llevan a cabo debido a la
presencia de azúcares. Después del calentamiento del mosto, se utiliza un
decantador para separar el material sólido que haya quedado (restos de lúpulo y
malta) del mosto clarificado. Este último luego se enfría hasta la temperatura
apropiada de fermentación.
El mosto frío ingresa a los fermentadores, en donde es aireado y se le agrega la
levadura. La fermentación es una de las operaciones principales del proceso ya
que las levaduras transforman los azúcares del mosto en dióxido de carbono y
alcohol etílico. Durante la fermentación, la concentración de azúcares del mosto
disminuye progresivamente debido a la acción de la levadura. Luego de la
fermentación, la cerveza se enfría y pasa a un tanque de reposo para su
maduración. Finalmente, la cerveza reposada se filtra y pasa por las máquinas
llenadoras y tapadoras en la etapa de envasado (Gráfico 5).
Cálculo de la huella hídrica
Luego de haber analizado cada proceso en detalle, se procedió a determinar la
HHtotal (l de agua/l o kg de producto) para cada proceso bajo estudio, como la suma
de un aporte directo (HHdirecta) y otro indirecto (HHindirecta) siguiendo la metodología
de Hoekstra et al. (2011). En este sentido, se abordaron las dos primeras etapas
del Manual de Evaluación de la huella hídrica (Hoekstra et al., 2011). En el aporte
directo se tuvieron en cuenta los componentes azul y gris (HHazul y HHgris), mientras
que en el indirecto no se distinguieron colores, sino que se calculó el aporte como
un solo valor (Ec. 1). No se consideró el aporte directo de la HH verde debido a la
ausencia de actividades que requieran el uso de agua de lluvia.
𝐻𝐻𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝐻𝐻𝑎𝑧𝑢𝑙 + 𝐻𝐻𝑔𝑟𝑖𝑠 + 𝐻𝐻𝑖𝑛𝑑𝑖𝑟𝑒𝑐𝑡𝑎
(1)
La HHazul se determinó para cada proceso, como la suma del volumen de agua
perdido en cada una de las etapas (NS; Ec. 2).
Para ello, se tuvo en cuenta el volumen de agua al ingreso (Vent) y a la salida (Vsal)
de cada etapa.
𝐻𝐻𝑎𝑧𝑢𝑙=𝑖=1
𝑁𝑆
∑(𝑉𝑒𝑛𝑡−𝑖−𝑉𝑠𝑎𝑙−𝑖)
(2)
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La Ec. 2 se aplicó de la misma manera para cada uno de los tres procesos
analizados (producción de agua embotellada, de cuero natural y de cerveza).
La HHgris se calculó como la suma de los componentes grises de cada una de las
operaciones del proceso en cuestión. Se calculó considerando las etapas que
involucraban la presencia de un efluente ( ) con carga contaminante relevante
𝑉𝑒𝑓𝑙−𝑖
(Ec. 3).
𝐻𝐻𝑔𝑟𝑖𝑠=𝑖=1
𝑁𝑆
∑𝑉𝑒𝑓𝑙−𝑖×𝐶𝑒𝑓𝑙−𝑖
𝐶𝑚𝑎𝑥−𝑖 −𝐶𝑛𝑎𝑡−𝑖
(3)
Cefl (en mg/l) representa la concentración del contaminante seleccionado en los
efluentes de cada operación. La concentración máxima permisible del
contaminante en el cuerpo de agua receptor es Cmax (en mg/l), y Cnat (en mg/l) es la
concentración natural del contaminante que debería haber en un cuerpo de agua
sin impacto ambiental (Cnat= 0 mg/l en todos los casos).
Las operaciones que se consideraron como más relevantes para el cálculo de la
HHgris fueron el lavado de filtros y el lavado de bidones en el proceso de
elaboración de agua embotellada, la etapa de fermentación en la producción de
cerveza, y la ribera en la producción de cuero. Los principales parámetros elegidos
para la evaluación de la HHgris fueron la demanda química de oxígeno (DQO) para
la cervecera y la demanda bioquímica de oxígeno (DBO) para la curtiembre y la
embotelladora de agua. La legislación municipal establece como valores máximos
de concentración de los contaminantes en el efluente vertido a un cuerpo de agua
receptor, 200 y 500 mg/l para DBO y DQO respectivamente, si el efluente es
vertido a la colectora cloacal, y 50 y 125 mg/l para DBO y DQO respectivamente, si
el efluente es vertido en un cuerpo de agua superficial (arroyo, lago, río) (Ley
7017, 2000). Para este estudio en particular, se consideró que las operaciones
restantes no generaban efluentes con alto impacto que deban diluirse antes de su
eliminación, por lo que su contribución a la HHgris fue nula.
En la HHindirecta se consideraron tres componentes principales (Ec. 4).
𝐻𝐻𝑖𝑛𝑑𝑖𝑟𝑒𝑐𝑡𝑎=𝐻𝐻𝐸𝑞𝑢𝑖𝑝𝑜𝑠 + 𝐻𝐻𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔í𝑎 + 𝐻𝐻𝑀𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑠 𝑝𝑟𝑖𝑚𝑎𝑠
(4)
De esta manera, se tuvieron en cuenta: la HH de la fabricación de los equipos y
maquinarias utilizadas (HHEquipos), la HH del uso de energía eléctrica y combustibles
(HHEnergía), y la HH de las principales materias primas e insumos (HHMaterias primas). Las
HH de todos los aportes indirectos fueron calculadas considerando su HH de
bibliografía y la cantidad utilizada en cada proceso analizado. Estos tres
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componentes se sumaron para contabilizar la HHindirecta de cada proceso, sin
distinción de colores (Ec. 4).
Variación del alcance en el cálculo de la huella hídrica
Una vez que se obtuvieron las HHtotal para cada uno de los 3 procesos, se procedió
a realizar un análisis de sensibilidad. El propósito de esto fue evaluar cómo
cambiaban los valores de la HHtotal y sus respectivos componentes de cada proceso
ante cambios en el alcance otorgado al cálculo. Se determinó el aporte (en %) de
cada componente de la HH (azul, gris e indirecta) sobre la total. Para ello se
definieron tres escenarios o alcances, y se los comparó a cada uno de ellos con el
cálculo estándar de la HH para cada proceso bajo estudio, haciendo un total de 4
escenarios (Tabla 1): alcance a, cálculo estándar; alcance b, cálculo estándar sin
considerar el aporte indirecto de la materia prima principal de cada proceso;
alcance c, cálculo estándar sin considerar el aporte indirecto del consumo de
energía eléctrica; y alcance d, cálculo estándar sin considerar el aporte indirecto
de la materia prima principal ni de la electricidad (Tabla 1).
Tabla 1
Aspectos considerados y no considerados en cada alcance (escenario) establecido
respecto a la HHindirecta para el cálculo de la HHtotal de los tres procesos analizados
Alcance
HHindirecta
Materias primas
e insumos
Energía
Equipos
y maquinarias
Principal
Otras
Electricidad
Combustibles
Fabricación
a
Sí
Sí
Sí
Sí
Sí
b
No
Sí
Sí
Sí
Sí
c
Sí
Sí
No
Sí
Sí
d
No
Sí
No
Sí
Sí
Fuente: Elaboración propia
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El alcance (a) (Tabla 1) corresponde al cálculo estándar realizado según lo
explicado en el apartado anterior. Para cada proceso, se escogió como materia
prima principal, la más utilizada en la fabricación de cada producto (agua de red
para el agua embotellada, cuero natural para la curtiembre y cebada malteada
para la cerveza).
Resultados y discusión
El cálculo de la HH si bien parece tarea sencilla, no lo es ya que cada uno de los
procesos que se estudian tienen características diferentes (distintos insumos,
materias primas, equipos utilizados, efluentes generados), que desafiarán al
investigador responsable del cálculo del indicador a prestar atención a la hora de
recopilar datos y realizar su evaluación.
Analizando en detalle cada caso de estudio y teniendo en cuenta el cálculo
estándar de la HH, se observó que para producir 1 l de agua embotellada se
necesitan 9 l de agua, para 1 kg de cuero 17000 litros de agua y para producir 1 l
de cerveza se requieren 350 l de agua. El componente indirecto fue el que más
aportó a la HHtotal en los tres procesos analizados. Representó un 78% sobre la
HHtotal para el proceso de elaboración de agua embotellada, un 100% en la
curtiembre y un 93% para la producción de cerveza. Mientras que en la
embotelladora este aporte fue mayor debido al uso de agua de red como materia
prima (la cual tiene una HH indirecta involucrada en su obtención) y al uso de
energía eléctrica, en los otros dos procesos, la relevancia del aporte indirecto fue
exclusivamente debido al uso de las materias primas principales (cuero natural y
cebada malteada).
Existen estudios sobre el cálculo de la HH en otros procesos como por ejemplo en
la producción de vinos, en donde se reportó que aproximadamente el 99% de la
HH total correspondía al aporte indirecto, con una contribución predominante de
la HH verde, que representaba entre el 83% y el 98%. Esta elevada proporción se
debe principalmente al uso del agua de lluvia en el cultivo de las uvas, lo que
resalta la importancia del agua verde en este tipo de producción agrícola (Ene et
al., 2013; Bonamente et al., 2015). Este patrón de dominancia de la HHverde no es
exclusivo de la industria vitivinícola; también se ha registrado en otros sectores
agrícolas e industriales. En otro trabajo, centrado en las industrias de producción
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de azúcar y bioetanol, se encontró que el mayor aporte a la HH total provenía
tanto de la HH verde como de la HH azul, asociadas al consumo de agua en las
etapas de cultivo de la caña de azúcar. En estas industrias, el agua de lluvia y el
agua de fuentes superficiales o subterráneas juegan un papel clave en el proceso
productivo desde la fase agrícola (Fito et al., 2023).
En este sentido, muchos estudios sobre la HH en diversas industrias que utilizan
materias primas de origen agrícola identificaron que un componente importante
de la HH proviene del uso indirecto de agua en la producción de sus materias
primas. Si bien esto subraya la relevancia del componente verde en la cadena de
suministro, donde el cultivo de insumos básicos para la producción tiene un
impacto considerable en la HH total de los productos finales, también esta
situación indica que, si para el cálculo de la HH total se establece un alcance muy
amplio considerando muchos aportes indirectos, posiblemente se estarían
ignorando aspectos importantes que podrían mejorar la gestión del recurso
dentro del proceso productivo. Estos aspectos están relacionados con el consumo
de agua (HH azul) y la contaminación (HHgris). Como se observó en el alcance
estándar, si se considerara el aporte de materias primas de origen agrícola,
posiblemente el análisis del uso de agua en el sector industrial quedaría sesgado
hacia el sector agrícola.
Al proponer los diferentes alcances/escenarios en el cálculo, los resultados
variaron notablemente en algunos de ellos (Gráfico 6). Excluyendo del cálculo la
HH de la materia prima principal (alcances b y d, Gráfico 6), la HHindirecta de la
curtiembre y de la cervecera disminuyeron más de un 95%. Esto era de esperarse
ya que el componente indirecto debido al uso de la materia prima principal, fue
un factor crítico en estos dos procesos.
Gráfico 6
Relevancia de cada aporte sobre la HH total de los tres procesos analizados teniendo
en cuenta todos los alcances definidos (Tabla 1)
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En este sentido, para la curtiembre y la cervecera, el aporte gris pasó a ser el
predominante (93 y 75% respectivamente, Gráfico 6) sobre la HH total. Esto se
debió a los efluentes con elevada carga orgánica que se generan en estos dos
procesos y podrían terminar en el ambiente generando problemas en los cuerpos
receptores y las comunidades aledañas que pudieran hacer uso del recurso.
Para el proceso de elaboración de cerveza, la fermentación fue la etapa crítica al
analizar la HHgris, debido a la gran cantidad de efluentes con elevada carga
orgánica que se genera a causa de la presencia de restos de levadura. En este
sentido, en un estudio sobre la gestión de aguas residuales en la industria
cervecera, se midieron diversos parámetros fisicoquímicos y se encontró que
varias cervecerías vertían sus efluentes sin cumplir con la normativa ambiental
vigente. Estos efluentes presentaban niveles elevados de demanda química de
oxígeno (DQO), demanda bioquímica de oxígeno (DBO) y concentraciones altas de
nitrógeno, superando los límites establecidos por las normativas nacionales
(Ogemdi y Gold, 2018). Esta situación representaba un riesgo significativo para la
salud de las comunidades rurales cercanas, que dependían de los cuerpos de
agua receptores para su consumo doméstico, exponiéndose a la contaminación
de fuentes esenciales de agua. El estudio también subraya una problemática
común en la mayoría de los países en desarrollo, donde la regulación y aplicación
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de normativas ambientales es a menudo deficiente. Esto provoca que muchas
industrias viertan aguas residuales sin un tratamiento adecuado, lo que aumenta
los riesgos de contaminación y genera graves consecuencias tanto para el medio
ambiente como para las comunidades locales (Ogemdi y Gold, 2018). La falta de
cumplimiento y supervisión en estos contextos resalta la necesidad de mejorar la
infraestructura y la implementación de políticas de gestión hídrica más estrictas.
Para mitigar el impacto ambiental de las aguas residuales provenientes de la
industria cervecera, diversos estudios han desarrollado e implementado
tecnologías y prácticas de tratamiento enfocadas en reducir o eliminar los
residuos orgánicos presentes en los efluentes. Entre estas soluciones, se incluyen
procesos como la digestión anaeróbica, que permite la degradación de la materia
orgánica y la reducción de la DQO y DBO, el uso de sistemas biológicos avanzados
como los biorreactores de membrana, y tecnologías de oxidación avanzada para
la eliminación de contaminantes persistentes (Hassen y Asmare, 2019; Werkneh et
al., 2019; Papadopoulos et al., 2020).
Además, algunos trabajos han propuesto estrategias integrales que no solo se
limitan al tratamiento de los efluentes, sino que también promueven la
reutilización de agua dentro del ciclo productivo y la implementación de buenas
prácticas de manejo. Estas medidas, cuando se aplican de manera efectiva, no
solo reducen la contaminación, sino que también mejoran la eficiencia en el uso
del recurso hídrico, lo que es crucial en un contexto global de escasez creciente de
agua.
Con respecto a la curtiembre, la ribera fue la etapa con mayor HH gris. En la
industria de las curtiembres, se estima que aproximadamente el 60% del peso de
la piel bruta se elimina como residuo o subproducto durante el proceso. De este
porcentaje, cerca del 15% del peso total de la piel termina siendo descargado en
las aguas residuales, principalmente en forma de grasas, pelo degradado y fibras
(Romero-Dondiz et al., 2015). Esta situación genera una elevada concentración de
contaminantes en el agua residual, lo que requiere un volumen considerable de
agua para diluir estos desechos y cumplir con las normativas de calidad
ambiental.
En un estudio, se realizó un análisis exhaustivo de los efluentes de curtiembres,
tomando muestras de las principales etapas del proceso (Islam et al., 2014). Los
investigadores analizaron diversos parámetros fisicoquímicos de los efluentes,
tales como pH, alcalinidad, acidez, DBO, DQO, sólidos totales, cloruros y sulfuros.
Los resultados mostraron que todos estos parámetros superaban los límites
permitidos para el vertido de aguas residuales en curtiembres, lo que
representaba un riesgo ambiental significativo. El estudio reveló que
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aproximadamente el 70% de las cargas contaminantes de DBO y DQO se
originaban en las etapas de ribera y curtido, siendo estas las fases más críticas del
proceso en términos de generación de contaminantes (Islam et al., 2014). Estos
resultados subrayan la importancia de implementar sistemas de tratamiento de
aguas residuales específicos para estas etapas, con el fin de reducir la carga
contaminante antes de que los efluentes sean descargados en cuerpos de agua.
Además de las grasas, pelo y fibras, los efluentes de curtiembres contienen una
variedad de compuestos químicos utilizados durante el proceso de curtido, como
sales, cromo y agentes sulfurosos. El cromo, en particular, es un contaminante
altamente tóxico que puede persistir en el ambiente, acumulándose en el suelo y
los cuerpos de agua, y afectando gravemente los ecosistemas y la salud humana.
Debido a esto, muchas investigaciones también han propuesto tecnologías de
tratamiento que permitan recuperar el cromo y otros químicos presentes en los
efluentes de curtiembres, minimizando así su impacto ambiental.
En respuesta a la problemática de la alta carga contaminante en las aguas
residuales de las curtiembres, se han desarrollado diversas tecnologías de
tratamiento, como sistemas de flotación, sedimentación y biotratamiento,
diseñadas para reducir significativamente los niveles de DBO, DQO y cromo en los
efluentes. Estas soluciones son esenciales para mejorar la sostenibilidad de la
industria del cuero natural, tanto desde el punto de vista ambiental como social,
especialmente en regiones donde los cuerpos de agua cercanos son utilizados por
comunidades locales para consumo humano o agrícola.
Teniendo en cuenta lo anterior, la HH gris constituye el aporte directo más
importante en la HH total para estas industrias cuando no se tiene en cuenta el
aporte de la materia prima principal (alcances b y d; Gráfico 6). Esto ocurre porque
el volumen teórico que se necesitaría para diluir los efluentes generados en el
proceso debido a la elevada carga contaminante que poseen es muy grande.
Con respecto a la elaboración de agua embotellada, en los tres primeros alcances
evaluados (a, b y c; Gráfico 6), el aporte indirecto fue el que más influyó (64-78%)
sobre la HH total. El consumo de electricidad jugó un papel importante en la HH
indirecta del alcance b (64%), principalmente debido a las máquinas de lavado y
llenado y al uso de bombas. Esto pudo deberse no solamente al tipo de proceso,
sino también a las condiciones del equipamiento y las tecnologías antiguas que
usan más energía en sus operaciones (Wakeel et al., 2016). Esta situación remarca
también que para ciertos procesos, la HH puede disminuirse no solo centrándose
en el consumo directo de agua, sino también en los consumos virtuales que
muchas veces se pasan por alto (Hoekstra et al., 2011). El componente azul
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mostró el mayor valor de todos en el alcance d (Gráfico 6) debido al consumo de
agua durante el llenado de botellas en la etapa de envasado.
Con todo esto se observa que la HH es diferente para cada proceso y depende de
qué variables se quieran analizar y lo que se pueda abordar para mejorar la
gestión del recurso en los procesos industriales.
Conclusiones
Los resultados obtenidos en el cálculo de la huella hídrica (HH) de diversos
procesos industriales revelan la complejidad inherente de este indicador, debido a
las múltiples variables que influyen en cada caso de estudio, como insumos,
materias primas y tipos de efluentes generados. Un análisis detallado muestra
que el aporte indirecto (principalmente el agua utilizada en la producción de
materias primas y la energía) tiene un papel predominante en la HHtotal de los tres
procesos analizados: agua embotellada (78%), cuero (100%) y cerveza (93%).
En particular, la mayor parte del agua utilizada en estos procesos proviene de las
materias primas agrícolas, como la cebada malteada en la cerveza y el cuero
natural en la curtiembre. Sin embargo, si se excluye el componente indirecto de la
materia prima, la huella hídrica gris (relacionada con la contaminación por
efluentes) se convierte en el principal aporte, como se observó en los procesos de
curtido de cuero (93%) y la producción de cerveza (75%), donde las elevadas
cargas de materia orgánica y química en los efluentes generan un impacto
ambiental significativo.
Esto subraya la necesidad de adoptar tecnologías de tratamiento de aguas
residuales y mejorar la eficiencia del uso de agua en los procesos industriales,
especialmente en sectores donde la contaminación de cuerpos de agua puede
afectar la salud de las comunidades locales. Además, mediante este análisis se
destaca la importancia de considerar la HH indirecta en el diseño de estrategias de
sostenibilidad, no solo para reducir el consumo de agua, sino también para
optimizar el uso de recursos a lo largo de toda la cadena de producción.
Si bien la cuantificación de la HHtotal es una herramienta útil, el alcance otorgado a
cada análisis, definirá la relevancia de cada componente y la posibilidad de la
aplicación de mejoras para cada situación en particular.
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