Resumen de tesis. A data-centric framework to perform end-of-life chemical flow analysis

Abstract

[ES] Los productos químicos están presentes en actividades comerciales, industriales y de consumo en todo el mercado mundial. El número de sustancias químicas que circulan por el mercado no deja de crecer, lo que puede dificultar a los organismos gubernamentales la gestión del riesgo químico mediante la imposición de restricciones reglamentarias y a las empresas la selección de químicos con perfiles más seguros antes de lanzar los productos al mercado o utilizarlos en los procesos de fabricación. La identificación de los escenarios de exposición a las sustancias químicas y de las cantidades que pueden liberarse en el medio ambiente son tareas importantes para la evaluación del riesgo. Sin embargo, para estas tareas hay que recopilar datos exhaustivos, lo que las convierte en una tarea larga y difícil. Además, estas tareas son aún más difíciles en la fase de fin de vida (EoL, por sus siglas en inglés) debido a la incertidumbre epistémica sobre las vías exactas que siguen las sustancias químicas a través de la cadena de gestión EoL. Esta tesis pretende avanzar en el desarrollo de un marco holístico que permita realizar rápidamente el análisis del flujo químico (CFA, por sus siglas en inglés) para la estimación y asignación de emisiones y la identificación de escenarios de exposición en la fase de fin de vida. Se propone un enfoque centrado en los datos, en el que la ingeniería de datos desempeña un papel crucial en la recopilación, transformación, armonización y almacenamiento de datos procedentes de sistemas de bases de datos de acceso público, reglamentarios y aislados. En primer lugar, esta tesis explora el uso de los datos reglamentarios de Estados Unidos para rastrear las sustancias químicas contenidas en los flujos de EoL transferidos por las instalaciones industriales estadounidenses a lugares externos para su posterior gestión. En segundo lugar, este trabajo se adentra en las instalaciones industriales para identificar las posibles tecnologías de reducción de la contaminación aplicadas por las industrias, mejorando así el CFA y la asignación de flujos. En tercer lugar, los resultados de los dos pasos anteriores se conectan y amplían para describir el comportamiento de la cadena de gestión de EoL y el bucle de reciclaje, permitiendonos la identificación de transferencias de flujo entre industrias y los posibles escenarios de exposición posteriores al reciclaje. En cuarto lugar, se hace un esfuerzo por ampliar el marco más allá de la información estadounidense e incorporar datos de inventario de otros países y años. Por último, los datos obtenidos en el cuarto paso se utilizan para explorar el desarrollo de modelos basados en datos capaces de identificar posibles escenarios de exposición a la EoL y de incorporarlos al marco de comprensión de la cadena de gestión de EoL. Estos estudios están destinados a contribuir al desarrollo e implementación de una metodología para la detección rápida de posibles escenarios de exposición química de EoL y estimaciones de emisiones, así como para abordar los desafíos en la realización de la evaluación de riesgos químicos para la toma de decisiones regulatorias y la selección de productos químicos de perfil más seguro basado en el pensamiento del ciclo de vida.

[EN] Chemicals are involved in commercial, consumer, and industrial activities across the world marketplace. The number of chemicals circulating in the market keeps growing, which can make it difficult for government agencies to manage chemical risk by imposing regulatory restrictions and for businesses to select chemical candidates with safer profiles before launching products into the market or using them in manufacturing processes. The identification of chemical exposure scenarios and the quantities of chemicals that may be released into the environment are important tasks for risk evaluation. Nonetheless, comprehensive data must be collected for these tasks, making them time-consuming and challenging. In addition, these tasks are even more difficult at the end-of-life (EoL) stage due to the epistemic uncertainty about the exact pathways taken by chemicals through the EoL management chain. This thesis aims at moving forward to develop a holistic framework to rapidly perform chemical flow analysis (CFA) for release estimations and allocation and exposure scenario identification at the EoL stage. A data-centric approach is proposed where data engineering plays a crucial role in collecting, transforming, harmonizing, and storing data from publicly-accessible, regulatory, and siloed database systems. First, this thesis explored the use of U.S. regulatory data to track chemicals contained in EoL flows transferred by U.S. industrial facilities to off-site locations for further EoL management. Second, this work moves into industrial facilities to identify the potential pollution abatement technologies implemented by industries, thereby improving the CFA and flow allocation. Third, the results of the above two steps are connected and extended to describe the behavior of the EoL management chain and recycling loop, allowing us to identify the inter-industry flow transfers and potential post-recycling exposure scenarios. Fourth, an effort is made to extend the framework beyond U.S. information and incorporate inventory data from other countries and years. Finally, the data obtained in the fourth step is used to explore the development of data-driven models able to identify potential EoL exposure scenarios and be incorporated into the framework for understanding the EoL management chain. These studies are intended to contribute to the development and implementation of a methodology for the rapid screening of potential EoL chemical exposure scenarios and release estimates, as well as to address the challenges in performing chemical risk evaluation for regulatory decisionmaking and selecting safer profile chemicals based on life cycle thinking.