Modeling Environmental Management in the Supply Chain of Bioethanol. Modelamiento de Gestión ambiental en la Cadena de Suministro de Bioetanol.

Transcripción

1 Modeling Environmental Management in the Supply Chain of Bioethanol. Abstract Modelamiento de Gestión ambiental en la Cadena de Suministro de Bioetanol. Track6- Operations and Supply Chain Management This paper presents an analysis of a bioethanol supply chain theoretical in Colombia, which includes environmental aspects and environmental modeling two strategies that should be implemented to mitigate the impact. For this we constructed a model with system dynamics methodology, as this is appropriate for the study of complex systems, where there are exchange of materials and information such as the supply chain. The simulations allow to see that environmental management strategies, mitigate negative environmental aspects and could increase profitability in the supply chain of bioethanol. Keywords: Supply Chain, System Dynamics, bioethanol. Resumen Este artículo presenta un análisis de una cadena de suministro teórica de bioetanol en Colombia, donde se incluye aspectos ambientales y el modelamiento de dos estrategias ambientales que deben implementarse para mitigar el impacto causado. Para esto se construyó un modelo con la metodología de dinámica de sistemas, ya que esta es la adecuada para el estudio de sistemas complejos, donde hay intercambio de materiales e información como lo es la cadena de suministro. Las simulaciones permiten ver que las estrategias de gestión ambiental mitigan los aspectos ambientales negativos y podrían aumentar la rentabilidad en la cadena de suministro del bioetanol. Palabras clave: Cadena de Suministro, Dinámica de Sistemas, Bioetanol. 1. Introducción El tema ambiental hace mucho dejó de ser un tema de moda para convertirse en un asunto de actualidad urgente, en el que la especie humana se juega algo más que hectáreas de árboles y especies animales habitándoles. Ahora son las empresas y la industria las que se juegan su reputación y competitividad frente a este tema, sabiendo que el área ambiental es una oportunidad de crecimiento, siempre y cuando se manejen los conceptos de sostenibilidad. De acuerdo a lo anterior, se pensó en un campo de las organizaciones que aún no ha sido muy claro la forma como vincula el tema ambiental, específicamente en las cadena de suministro. De acuerdo a la definición de Council of Logistics Management CLM 1, la gestión de la cadena de suministro, comprende la planeación y gestión de todas las actividades de adquisiciones, compras, conversión, y de gestión de logística. Incluye también la coordinación y colaboración entre niveles o etapas, los cuales pueden ser proveedores, intermediarios, proveedores de logística y clientes. Esto incluye extracción de materias primas, producción y otros eslabones que implican algún grado de afectación sobre aspectos ambientales circundantes, que muchas veces nunca son tenidos en cuenta. Es por esto que se hace importante la vinculación de los aspectos ambientales en las cadenas de suministro como respuesta al cambio de paradigma que llevaría a empresas más competitivas. 1 Nueva definición de SCM del CLM, Council of Logistics Management, 2003, actualmente el CSCMP, Council of Supply Chain Management Professionals

2 Según los autores (Heiskanen y Jalas 2000; Komoto, Tomiyama, Nagel, Silvester y Brezet 2005; Zhai, Khoo y Zhong 2009). Ha surgido un nuevo concepto o filosofía organizacional que se entiende como Green SupplyChain. Esta busca en cuenta la gestión ambiental que tiene un producto a lo largo de la cadena. Esta Gestión de Cadena de Suministro Verde o Green SupplyChain Management (GSCM) puede ser definida como la inclusión de un pensamiento ambiental, que cubre desde la integración del diseño del producto, selección y aprovisionamiento de materias primas, producción, distribución y entrega del producto final a los consumidores, hasta el final del ciclo de vida de los productos y la logística inversa (Srivastava, 2007).De acuerdo a lo anterior se decidió buscar un sector de la industria colombiana donde se pudiera hacer un modelamiento que incluyera aspectos ambientales, este fue el de los biocombustibles, específicamente el bioetanol de caña. Que, de acuerdo el documento CONPES 3510 que establece la política a largo plazo para el sector de biocombustibles, se orienta a promover la producción sostenible de biocombustibles en Colombia. De esta manera se hace muy importante establecer modelos de simulación de cadenas de suministro para ayudar a la toma de decisiones para lograr cadenas de suministro verde.un componente de la cadena de suministro verde es la gestión ambiental y sus estrategias a implementar para mitigar la afectación sobre el medio ambiente. Para este trabajo se hizo una contextualización de la cadena de suministro de bioetanol, tratando de evidenciar a través de modelamiento y simulaciones con dinámica de sistemas, lo necesario de la vinculación sistémica de las oportunidades de las cadenas de suministro, junto con las capacidades de gestión ambiental que el estar juntos puede producir. Asimismo este trabajo comprende los preliminares de una investigación orientada a evaluar estrategias para la gestión y compensación ambiental en las cadenas de suministro de bioetanol. 2. El bietanol y algunos aspectos ambientales en su producción El bioetanol es un tipo de biocombustible producido de la fermentación alcohólica de azucares proveniente de cultivos agrícolas o residuos de cultivos agrícolas. Estetrabajo se enfoca en el bioetanol de caña de azúcar. Este proceso de obtención de bioetanol consta de diferentes etapas, desde la molienda de la caña, pasando por fermentación, destilación y distribución del producto final. Colombia es un país con mucha riqueza geográfica y suelos óptimos para los cultivos de caña de azúcar y a su vez la producción de bioetanol.toda actividad productiva genera residuos (sólidos, líquidos, gaseosos o una combinación de estos) que deben ser tratados y dispuestos de manera que su impacto negativo a la salud humana y al medio ambiente sea el menor posible (Esparza y Campos, 2006), de igual manera ocurre con el bioetanol, ya que de la producción de etanol a partir de caña de azúcar se obtiene el bagazo que puede ser utilizado como fuente de energía durante el proceso o para otras aplicaciones energéticas, y la vinaza, en una proporción de 13:1, que puede ser utilizada como abono orgánico en cultivos agrícolas (Florez 2011)La vinaza, que puede definirse como el efluente resultante de la producción de alcohol a partir de la fermentación y la destilación de una materia prima (Larraondo, 2009), en este caso caña de azúcar. Estas se asocian a la cantidad de bioetanol producido; el problema es que sin tratamiento, por cada litro de alcohol producido se podrían generar entre 7 y 13 litros de vinaza con una demanda química de oxigeno (DQO) entre 60 y 70 g/l y un PH cercano a 4 (Lizcano y Mora 2005).En Colombia se producen cerca de un millón de litros de bioetanol por día y eso arroja aproximadamente 10 millones de litros de vinaza diluida compuesta en un 90 % por agua y un 10 % por materia orgánica y sales minerales (AupecUnivalle 2009). El bagazo de caña es el residuo resultante del proceso de molienda de la caña para su extracción de jugos que serán fermentados para la producción de alcohol, este por su alto contenido lignocelulosicoy poder calorífico, puede tener usos posteriores, que podrían incidir en la rentabilidad de la cadena de suministro.y finalmente las emisiones de CO2; para este modelo solo se asociaron al transporte del

3 bioetanol, desde la fábrica hasta el mayorista, suponiendo un consumo motores a gasolina y factores de emisión de CO2 del AP 42 de la Environmental Agency Protection-EPA (2000). 2.1Reutilización de la vinaza y el Bagazo de caña Por su alto contenido en sales, materia orgánica, proteínas y levaduras, así como su contenido acuoso, la vinaza permite valorar diferentes alternativas de aprovechamiento: abono químico para la fertilización de suelos, ya que es un excelente acondicionador de terrenos; además recupera las tierras que han perdido sus atributos por acción de las sales y el sodio.de otro lado el bagazo de caña también tiene un potencial elevado de diferentes usos, entre los cuales se pueden resaltar, el reúso como combustible para generar energía, fabricación de papel y compostaje por mencionar algunos. 3. El modelamiento de la cadena de suministro. Para abordar este problema se empleó la metodología de la dinámica de sistemas, esta es una metodología desarrollada a mediados del siglo XX por el ingeniero JayForrester (1999) del Massachusetts InstituteTechnology (MIT) donde, se concibe cualquier aspecto del mundo como la interacción causal entre atributos que lo describen. De esta forma, se construyen representaciones sistémicas con flechas y puntos, denominadas diagramas causales, que capturan todas las hipótesis propuestas por el modelador, desde las que se puede aprender del sistema para intervenir sobre el en el ejercicio de decisión. Figura 1. Diagrama de niveles y flujos de la cadena de suministro del bioetanol.

4 Posteriormente el diagrama causa se puede representar en un diagrama que cuantifica la percepción causal denominado diagrama de niveles y flujos, de donde se obtienen las ecuaciones matemáticas que representan el comportamiento del sistema por medio de las simulaciones. Para esta sinopsis se presenta el diagrama de niveles y flujos (Ver figura 1) de la cadena de suministro teórica formulada. Este modelo presenta 6 variables de nivel, o variables de estado que representan una acumulación en el tiempo, las cuales son los aspectos ambientales que se tuvieron en cuenta, que son: Bagazo de caña, vinazas y emisiones de CO 2 y los tres eslabones de la cadena de suministro propuesta, hectáreas (Ha) de caña, inventario de bioetanol en la fábrica y el del mayorista. Por otro lado las estrategias de gestión ambiental 2 que se vincularon al modelo son: reúso de bagazo para energía y gestión de vinazas. Estas dos variables auxiliares representan la decisión de implementar esa estrategia o no hacerlo. 4. Simulación del modelo Para la simulación del modelo propuesto, se utilizó el software libre Vensim Ple. Los parámetros utilizados para la primera simulación estaban dados para que las condiciones iniciales de las 2 estrategias, no se estuvieran utilizando ósea valor del parámetro = 0, es decir en este escenario no existe reúso de bagazo ni gestión de vinazas, lo cual causaría que existiera un crecimiento constante en el tiempo (Figura 2) de estas dos variables. Si bien es cierto que no se tiene en cuenta el precio a pagar por la disposición de este tipo de residuos, se presume que este valor es alto, lo cual causaría una afectación económica en la producción de bietanol. Figura 2. Simulación del modelo sin implementación de estrategias de gestión ambiental Para la siguiente simulación se fue incrementado el valor de las condiciones iniciales de las dos estrategias. Es decir valor del parámetro = 1 En este escenario se implementa un reúso de bagazo de caña y una gestión adecuada de las vinazas generadas. En el resultado de la simulación (figura 3) también se incluyó el comportamiento en el tiempo del inventario de bioetanol en la fábrica y el del mayorista, para este se consideró un retraso de materiales de primer orden, es por esto que se aprecia un efecto látigo en los dos inventarios. Cabe resaltar que para la simulación 1 el comportamiento de 2 La gestión ambiental es un proceso que está orientado a resolver, mitigar y/o prevenir los problemas de carácter ambiental, con el propósito de lograr un desarrollo sostenible.

5 los dos inventarios es similar al de la simulación 2, de esta manera se puede afirmar que la inclusión de la gestión ambiental no afecta el inventario de los dos nodos de la cadena de suministro. De otro lado los valores de la simulación del bagazo de caña, muestran que efectivamente crece las toneladas de bagazo debido a la molienda de caña diaria, pero en el día 5 se estabiliza, es decir se mantiene un valor constante de la cantidad de bagazo que entra al sistema y la cantidad que es reutilizada posteriormente. De igual manera ocurre con la gestión de las vinazas, existe una generación por la producción diaria de alcohol, pero después de un lapso se estabiliza, este se podría asemejar a la realidad por el retraso existente en la capacidad instalada para el tratamiento de dichas vinazas o por la demora que existe en la implementación del proceso de tratamiento. 5. Conclusiones Figura 3. Simulación del Modelo con las estrategias de gestión ambiental En este trabajo se incluyeron dos estrategias de gestión ambiental para el bioetanol, el reúso de bagazo de caña y el tratamiento de las vinazas, lo cual mejora el desempeño ambiental de la cadena, específicamente en materia prima y en fábrica. De otro lado, si bien es cierto que no se muestran simulaciones con más variaciones en los parámetros, es necesario decir que para simulaciones con valores entre 0,4 y 1 para las estrategias de gestión ambiental, resultan comportamientos, que permiten decidir que es idóneo implementar estas estrategias dentro de la cadena de suministro. La metodología de la dinámica de sistemas es ideal para el estudio de cadenas de suministro, y se adapta a la inclusión de nuevas variables que afecten o no el comportamiento del sistema estudiado, como las ambientales. Es necesario implementar esta metodología para la toma de decisiones en las cadenas de suministro e incluirla dentro de los conceptos de estudio cadenas de suministro verde. Las cadenas de suministro verde comprenden diferentes conceptos como: logística inversa, producción más limpia, análisis de ciclo de vida y gestión ambiental entre otros, en este trabajo a pesar de que solo

6 se incluyen dos estrategias de gestión ambiental los resultados tienen coherencia con la realidad, lo cual nos invita a seguir estudiando la gestión ambiental dentro de las cadenas de suministro, de manera que los resultados de las simulaciones, se puedan validar y evaluar. 5.1 Trabajo Futuro. El modelo presentado solo muestra dos estrategias de gestión ambiental, es necesario vincular una estrategia para la mitigación o compensación de emisiones de CO 2 que se generan en la cadena de suministro del bioetanol.después de analizar los valores de la generación de bagazo de caña y de vinazas, es necesario relacionarlo con variables económicas que permitan ver cuál sería la rentabilidad de implementar estas estrategias ambientales. El modelo matemático obtenido (Que no se muestra en esta sinopsis por límite de páginas), sería enriquecedor estudiarlo con la teoría de los sistemas dinámicos para mejorar la toma de decisiones de las estrategias ambientales en la gestión de cadenas de suministro. Referencias Bibliográficas Agencia Universitaria de Periodismo Científico. AupecUnivalle (2009) Universidad del Valle, Disponible en: Environmental Agency Protection-EPA (2000) Emissions Factors & AP 42, Compilation of Air Pollutant Emission Factors.Disponible en: Esparza,R. y Campos, M. (2006). Minimización de la contaminación ambiental en un ingenio azucarero. Universidad Nacional Federico Villareal, Informe Final. Pp Florez, A. Maria., (2011). Modelo regional de producción y transporte de biocombustibles en Colombia, Tesis de Maestría, Facultad de Minas, Universidad Nacional de Colombia Sede Medellín. Forrester, J. (1999). Industrial Dynamics.Pegasus Communications, Inc. Waltham. Heiskanen, E., Jalas, M., (2000).Dematerialization through Services: a Review and Evaluation of the Debate. Ministry of the Environment, Helsinki. Komoto, H., Tomiyama, T., Nagel, M., Silvester, S., Brezet, H., (2005). Life Cycle Simulation for Analyzing Product Service Systems, Environmentally Conscious design and Inverse Manufacturing, 2005.EcoDesign. Fourth International SymposiumOn. Tokyo, Japan, pp Lizcano, Pedro y Mora Luís M. (2005) Las vinazas de destilería de alcohol. Contaminación ambiental o Tratamiento para evitarlo, VIII Encuentro de Nutrición y Producción de Animales Monogástricos Larrahondo, J., (2009) La vinaza: Caracterización de la vinaza, usos y aprovechamientos potenciales. Memorias Seminario internacional de Fertilización y Nutrición de la Caña de Azúcar, Tecnicaña. Cali, Colombia, pp , Noviembre. Red de Desarrollo Sostenible en Colombia RDS (2009) Disponibleen:

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