Metodologia baseada na resiliência embutida no produto como alternativa ao descarte desnecessário de energia decorrente da obsolescência: uma aplicação em smartphones

Abstract

Economia, sociedade e meio ambiente são as três diretrizes que orientam o roteiro do desenvolvimento sustentável segundo tripé da sustentabilidade. Do ponto de vista ambiental, o denominado world overshoot day, ou dia da dívida ecológica, é atingido mais cedo cada ano desde que começou ser quantificado. Em 1º de agosto de 2019 todos os recursos renováveis do planeta correspondentes àquele ano já foram consumidos, e aqueles utilizados até janeiro de 2020 pertencem ao saldo de 2020. Economicamente, o incremento do Produto Interno Bruto mundial (PIB) foi de 3,8%, enquanto socialmente o crescimento demográfico teve um aumento de 1,1%. Observa-se que a economia cresce mais do que a população, o que significa maior consumo per capita anualmente. O desafio da pesquisa em sustentabilidade consiste em gerar soluções ambientais e sociais sem impactar negativamente a economia, e minimizar o descarte de recursos converte-se em uma necessidade. Considerando que uma grande parcela de produtos manufaturados é composta por um conjunto de peças, componentes ou materiais, cada um desses itens possui uma expectativa de vida própria e, possivelmente, diferente entre si. Isto é, quando um deles deixa de funcionar, os outros itens também entram no estado de suspenção da função do produto, apesar de ainda encontrarem-se dentro da fase de vida útil. O descarte do produto devido à ocorrência da quebra de um componente resulta no descarte desnecessário desses outros itens e, subsequentemente, da energia embutida neles. Nesse contexto, neste trabalho propõe-se uma metodologia que tem por objetivo definir o conceito de resiliência embutida no produto como indicador da capacidade de um produto ou seus componentes de prolongar o seu ciclo de vida. As ferramentas utilizadas fundamentam-se na utilização da modelagem de lógica preposicional de primeira ordem, na técnica Life Cycle Assessment (Avaliação do Ciclo de Vida - LCA), na estrutura granular do produto, e no projeto de redes bayesianas. Por meio de um trabalho de integração das ferramentas, foi criada a hierarquização das etapas que compõem a metodologia. Mediante o mapeamento granular do objeto analisado que se encontrou como a relação de codependência entre elementos, define-se a vida útil do produto e o término de seu primeiro ciclo de vida. Entendendo-se que o momento de suspenção da entrega da função é crítico na destinação do produto, o intuito é identificar as rotas de desmontagem até a causa do evento de falha. Quantificando a energia embutida envolvida no evento, utilizando kanbans de informação específicos criados para tal fim, minimizou-se os valores da energia embutida descartada otimizando-se a escolha do melhor destino para o produto. Isto permite retornar o produto entre as etapas de ?tão bom quanto novo?, 4R (reciclar, reusar, reduzir, recuperar) e descarte no aterro em função do trade-off energético. A metodologia foi aplicada em uma família de equipamentos eletrônicos. Os resultados permitiram analisar as consequências de diferentes decisões durante as fases de projeto de produto, e como isso afeta negativamente a mineração de materiais virgens, execução de processos, transportes multimodais evidenciados na forma de energia em todas as fases do ciclo de vida do produto.

Abstract: Economy, society and the environment are the three guidelines that guide the sustainable development roadmap according to the triple bottom line. From the environmental point of view, the so-called world overshoot day is reached earlier each year since it began to be quantified. On August 1st, 2018 all renewable resources of the planet corresponding to that year had already been consumed, and those used until January 2019 belonged to the balance of 2019. Economically, the increase of the Gross Domestic Product (GDP) was 3.8%, while socially demographic growth increased by 1.1%. It is observed that the economy grows more than the population, which means higher consumption per capita. The challenge of sustainability research is to generate environmental and social solutions without negatively impacting the economy, and minimizing the disposal of resources becomes a necessity. Considering that a large number of manufactured products are composed of a set of parts, components or materials, each of these items has a life expectancy of its own and possibly different from each other. That is, when one of them stops working, the other items also enter the period when the product does not provide its function, even though they are still within their lifespan. Disposal of the product due to the occurrence of a component failure results in the unnecessary disposal of those other items and, subsequently, of their embodied energy. In this context, this paper proposes a methodology that seeks to define the concept of resilience embodied in the product as an indicator of the ability of a product or its components to extend its life cycle. The tools used are based on the modeling of first-order prepositional logic, Life Cycle Assessment (LCA), product structure, and Bayesian network design. By working towards integrating these tools, a hierarchy of the steps that compose the methodology was created. Through the granular mapping of the analyzed object, a relation between the correspondence of the elements defines the product lifespan and the end of its first life cycle. Considering that the moment the product function is stopped is critical in the product destination, the intent is to identify the disassembly routes to the cause of the failure event, quantify the embodied energy involved in the event using a specific information Kanban created for such purpose, which minimizes the values of the discarded embodied energy, optimizing the decision-making process for the product. This allows returning the product between the following stages: ?as good as new?, 4R (recycle, reuse, reduce, recover) and landfill disposal as a function of the energy trade-off. The methodology was applied to a family of electronic equipment. The results allowed analyzing the consequences of different decisions during product design, and how this negatively affects virgin material mining, process execution, multimodal transport evidenced in the form of energy at all stages of the product life cycle.