C URSO SOBR E EMISIONES ATMOSFÉRICAS CENTRALES TERMOELÉCTRICAS Junio 2004 Página 2 de 37 CURSO SOBRE EMISIONES ATMOSFÉRICAS Alcance El presente curso se ha elaborado dentro de un grupo de módulos de diferentes temas ambientales, para ser dictado internamente al personal de las instalaciones termoeléctricas de Endesa Chile y sus empresas filiales en Chile, dentro de un programa de capacitación a ser planificado anualmente. El responsable de dictar los módulos de capacitación será el Gestor Ambiental de cada instalación o grupo de instalaciones. El presente documento en formato Word es un apoyo al correspondiente curso en Power Point, y en él se explican algunas transparencias con información complementaria. Contenidos: 1. Introducción: Emisiones Atmosféricas 2. Definiciones 3. Problemática de la contaminación atmosférica 4. Fuentes y tipos de emisión atmosférica 5. Legislación ambiental aplicable a emisiones atmosféricas (Norma interna de Endesa N°19, Norma general de emisiones atmosféricas en las centrales termoeléctricas de Endesa en Chile) 6. Gestión de las emisiones atmosféricas (Norma interna de Endesa N°19, Norma general de emisiones atmosféricas en las centrales termoeléctricas de Endesa en Chile) 7. Medidas de corrección para la contaminación atmosférica 8. Algunas formas de disminuir la contaminación atmosférica a nivel doméstico Página 3 de 37 Emisiones Atmosféricas Atmosféricas Las actividades de construcción y operación de centrales generadoras de energía termoeléctrica, producen emisiones a la atmósfera. A continuación se exponen algunas definiciones referidas a las emisiones atmosféricas, su problemática ambiental asociada, tipos y fuentes de emisiones, legislación ambiental aplicable y su adecuada gestión. 3 1. Introducción: Emisiones Atmosféricas Las actividades de construcción y operación de centrales generadoras de energía termoeléctrica, producen emisiones a la atmósfera. A continuación se exponen algunas definiciones referidas a las emisiones atmosféricas, su problemática ambiental asociada, tipos y fuentes de emisiones, legislación ambiental aplicable y su adecuada gestión. Página 4 de 37 Contaminación Atmosférica Se define como la introducción en la atmósfera, directa o indirectamente debida a la acción humana, de sustancias o de formas de energía que tengan una acción nociva que ponga en peligro la salud de las personas, que cause daño a los recursos biológicos o ecosistemas, que deteriore bienes materiales o que perjudique a las actividades recreativas o a otros usos legítimos del medio ambiente. 5 2. Definiciones La introducción en la atmósfera, directa o indirecta por acción humana, de sustancias o de formas de energía que tengan una acción nociva que ponga en peligro la salud de las personas, que cause daño a los recursos biológicos o ecosistemas, que deteriore bienes materiales o que perjudique a las actividades recreativas o a otros usos legítimos del medio ambiente, es la que denominaremos como contaminación atmosférica (Fuente: Guía de Formación Ambiental de GEMADES, página 14). Además, en este módulo se detallan algunas de las definiciones que se relacionan a la contaminación atmosférica, gran parte de ellas contenidas en el Glosario Ambiental de la Guía de Formación Ambiental, elaborada por la Gerencia de Medio Ambiente y Desarrollo Sustentable de Endesa Chile – GEMADES. Dicho documento técnico, ya publicado y distribuido en papel, también se encuentra disponible como archivo magnético en la intranet de Endesa Chile. Se definen además los conceptos de Contaminante atmosférico, Combustión, Combustibles, Emisión, Inmisión, Fuente, Atmósfera, Aire. Foto: Central Termoeléctrica Bocamina – Febrero de 2001 Página 5 de 37 Contaminante Atmosférico § Sustancias gaseosas o en fase de vapor, que también pueden presentarse en forma de partículas sólidas o líquidas de pequeñas dimensiones, llamados “aerosoles” o material particulado. 6 Las sustancias contaminantes que son emitidas a la atmósfera corresponden a sustancias gaseosas o en fase de vapor, como por ejemplo el monóxido de carbono (CO), óxidos de azufre (SOx), dióxido de carbono (CO2) y óxidos de nitrógeno (NOx ). También pueden encontrarse en la atmósfera partículas sólidas o líquidas de muy pequeñas dimensiones, frecuentemente bajo la forma genérica de “aerosoles” o material particulado. Por su propia naturaleza o por su concentración, numerosos contaminantes son altamente tóxicos y de grave incidencia sobre los seres vivos o el patrimonio de las personas. Página 6 de 37 Combustión Combustión § Reacción química rápida en la cual un material orgánico se combina con oxígeno desprendiendo calor. Para que exista combustión se requiere un combustible y un comburente, ejemplos: - Combustible: petróleo natural, carbón, etc.; y Comburente: oxígeno. diesel, gas 7 En una central termoeléctrica se obtiene energía eléctrica a partir de un combustible fósil, para la obtención de gases calientes. El proceso de combustión se realiza en una caldera y, por lo tanto, es allí donde se producen los contaminantes, variando su naturaleza en función del tipo de combustible y las condiciones de combustión. Página 7 de 37 Combustible Combustible § Sustancia sólida, líquida o gaseosa empleada en producir calor útil por medio de combustión. La composición de un combustible cualquiera es carbono, hidrógeno, azufre, nitrógeno, oxígeno y agua. Los principales combustibles termoeléctricas son: CARBÓN GAS NATURAL utilizados en las DIESEL centrales 8 La composición de un combustible cualquiera, por orden de importancia de peso es la siguiente: carbono, hidrógeno, azufre, nitrógeno, oxígeno y agua. Su composición, tiene una influencia directa en la formación de los contaminantes, por ejemplo la formación de SO 2 es función directa del contenido de azufre en el combustible. Las condiciones de combustión, es decir temperatura y cantidad de oxigeno, también influyen en la formación de contaminantes, por ejemplo la cantidad de NOx producidos durante la combustión es función de las condiciones en que dicho proceso se realice. Los combustibles más comúnmente utilizados para la generación de electricidad son: carbón, petróleo y gas natural. De éstos, el gas natural es el combustible menos contaminante. Por el contrario, el carbón y el petróleo pueden variar su calidad sensiblemente y en función de su calidad, generarán más o menos cenizas y azufre. Los diferentes compuestos de un combustible, durante el proceso de combustión, generan los siguientes contaminantes: Azufre + Aire Nitrógeno + Aire Carbono + Aire SO2 + SO3 NO2 + NO à (NO X) CO + CO2 Página 8 de 37 Proceso de combustión en una central termoeléctrica CALOR (CONTAMINACIÓN TÉRMICA) COMBUSTIBLE CALDERA GASES Y PARTÍCULAS (CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA) CENIZAS (RESIDUOS SÓLIDOS) * TURBINA GENERADOR ENERGÍA * Las cenizas se generan sólo en el caso de las centrales que usan carbón como 9 combustible. En una central térmica alimentada con combustibles fósiles (carbón, derivados líquidos del petróleo o gas natural), el proceso de combustión (reacción química de ciertos componentes con el oxígeno del aire) se realiza en la caldera, donde la energía interna de las materias primas se libera generando calor. La combustión ideal de un compuesto constituido sólo por carbono e hidrógeno, quemado con un adecuado volumen de aire y sin reacciones secundarias, únicamente produciría dióxido de carbono (CO2) y vapor de agua (H 2O), a los que se unirían el oxígeno sobrante y el nitrógeno procedentes del aire. La situación se complica al quemar carbones y otros combustibles fósiles que originan nuevos productos, normalmente indeseables (residuos). Desde el punto de vista ambiental, los residuos generados en una central térmica pueden ser gaseosos, líquidos, sólidos y otras formas de contaminación (calor residual, ruidos). Los principales contaminantes emitidos al aire son: SO x, NOx , material particulado, CO, CO 2, y compuestos orgánicos. Página 9 de 37 Otras definiciones asociadas a la contaminación atmosférica ü FUENTE EMISORA: cualquier proceso o actividad que libera un gas de invernadero, un aerosol o un precursor de un gas de invernadero en la atmósfera. ü ATM ÓSFERA: envoltura gaseosa que rodea la Tierra y est á constituida por aire. ü AIRE: mezcla gaseosa presente en la atmósfera terrestre, cuya composición aproximada en volumen es: § Nitrógeno; § Oxígeno; § Argón; § Dióxido de carbono; y § cantidades mínimas de vapor de agua y otras sustancias. Fuente: Sitio web de CONAMA (www.conama.cl) 10 Página 10 de 37 Emisión e Inmisión EMISIÓN: descarga directa o indirecta a la atmósfera de gases o partículas por una chimenea o ducto o punto de descarga. Hay dos tipos de emisiones: § Primarias; y § Secundarias. INMISIÓN: compuestos atmósfera. permanencia de de emisiones en los la 11 La emisión se expresa en unidad de peso de contaminantes por unidad de tiempo.Existen dos tipos de emisiones: • Primarias: se producen por el lanzamiento directo de contaminantes a la atmósfera. Se emiten a través de: - Focos Localizados: fijos (centrales termoeléctricas) y móviles. - Focos Difusos: bosques, mares. • Secundarias: se producen a partir de contaminantes presentes en la atmósfera, como resultado de reacciones fotoquímicas. La suma de las inmisiones en un intervalo de tiempo da una concentración de contaminantes atmosféricos. La inmisión se expresa en unidad de peso de contaminantes por unidad de volumen de aire. Página 11 de 37 FUENTES RECEPTORES ATMÓSFERA DIFUSIÓN INMISIÓN EMISIÓN 12 • Nivel de Emisión: cantidad de un contaminante vertido a la atmósfera en una unidad de tiempo (kg/h) o por volumen de gas (µg/Nm3). Las fuentes emisoras pueden ser de tipo artificial o natural (erupciones volcánicas, grandes incendios, etc.). Dentro de las artificiales están las fuentes móviles (combustión de motores) y las fijas (producción de energía calórica, mecánica, etc.). • Nivel de Inmisión o calidad del aire: cantidad de contaminantes atmosféricos, medida en unidad de peso por unidad de volumen (µg/Nm3). Los receptores que resultan más perjudicados con la inmisión son los seres vivos, ya que inhalan dichos contaminantes, como son por ejemplo las plantas, animales y seres humanos más próximos. Página 12 de 37 Fuentes contaminantes Ø Erupciones volcánicas Ø Incendios forestales Ø Viento NATURALES Ø Reacciones biológicas Ø Procesos de combustión Ø Procesos industriales ARTIFICIALES Ø Calefacciones Ø Tráfico Ø Extracciones mineras 13 El origen de los contaminantes atmosféricos puede ser natural o resultante de muy diversas actividades humanas (tráfico, industrias, actividades mineras, etc.). En muchos casos, las emisiones naturales superan a las antropogénicas, lo que ocurre es que estas últimas toman mayor importancia al producirse en áreas reducidas y en concentraciones importantes. Las fuentes de contaminación naturales son: • • • • Erupciones volcánicas; Incendios forestales; Viento (arrastra polvo y otras partículas); y Fermentaciones y otras reacciones biológicas. Algunas de las fuentes de contaminación artificiales son: • • • • Procesos de combustión como centrales térmicas, servicios de transporte, incineración de residuos, etc; Procesos industriales como petroquímicas, refinerías, industrias químicas, fundiciones, etc; Calefacciones domésticas y movimiento de vehículos y Extracciones mineras. Página 13 de 37 Tipos de contaminantes atmosféricos Contaminante Dióxido de azufre (SO2). Partículas en suspensión. Principales fuentes artificiales Instalaciones generadoras de calor y electricidad que usan petróleo o carbón con sulfuros, plantas de ácido sulfúrico, etc. Gases de escape de motores, procesos industriales, incineración de residuos, generación de calor y electricidad, reacción de gases contaminantes en la atmósfera. Oxidos de nitrógeno (NO, NO2). Gases de escape de vehículos de motor, fundiciones de plomo; fábricas de baterías. Oxidantes fotoquímicos: ozono (O3), nitrato peroxiacetílico (PAN) y aldehídos. Se forman en la atmósfera como reacción a los óxidos de nitrógenos, hidrocarburos y luz solar. Gases de escape de vehículos de motor; evaporación de disolventes; procesos industriales, eliminación de residuos sólidos, combustión de combustibles. Hidrocarburos no metálicos (incluye etano, etileno, propano, butanos, pentanos, acetileno). Dióxido de carbono (CO2 ). Todas las fuentes de combustión. 14 FUENTE: www.icarito.cl 3. Tipos de contaminantes atmosféricos Las sustancias contaminantes más comunes son: • • • • • • • • • • Monóxido de carbono (CO); Dióxido de carbono (CO2); Óxidos de nitrógeno (NO x ); Óxidos de azufre (SOx ); Partículas; Compuestos orgánicos; Hidrocarburos; Halógenos : cloro, flúor, bromo, etc; Ozono; y Metales pesados: plomo, cadmio, cromo, manganeso, etc. Página 14 de 37 Tipos de emisiones (1) Las emisiones reaccionan con la luz solar, produciéndose gases tóxicos no inflamables: NO2 + LUZ SOLAR NO + O + O2 O3 15 3.1 Óxidos de nitrógeno En el caso de las centrales térmicas, los contaminantes principales son el SO 2, NO x y las partículas en suspensión. Entre los óxidos de nitrógeno representados como NO x , los más importantes son el NO y el NO 2. El NO es un gas incoloro, inodoro, no inflamable y poco soluble. El NO 2, es un gas pardo-rojizo, no inflamable, insoluble en agua, tóxico y de olor muy asfixiante. La mayoría de los (NOx ) generados por actividades humanas se producen por la oxidación de nitrógeno atmosférico presente en los procesos de combustión a altas temperaturas. El contaminante generado en forma primaria es mayoritariamente NO* , parte del cual rápidamente se oxida a NO2 en un proceso fotoquímico, mediante una serie de reacciones en presencia de la luz solar. Ambos óxidos liberados a la atmósfera, participan activamente en un conjunto de reacciones fotoquímicas que recae en la formación de contaminantes secundarios, como por ejemplo el ozono troposférico (O3). El O3 troposférico causa efectos sobre la salud de la población, tales como tos, dolor de cabeza, irritación ocular, nasal y buco-faríngea, entre otros. Uno de los problemas ambientales asociados a los óxidos de nitrógeno es la lluvia ácida. Fuente: Sitio web de CONAMA (www.conama.cl) * Sólo entre el 1 y 10% de los óxidos de nitrógeno producidos en un proceso de combustión de NO2, el resto es NO. Página 15 de 37 Tipos de emisiones (2) SOx Se produce en combustión de combustibles que contienen AZUFRE. Gas de olor acre, irritante a concentraciones > 3 ppm. 16 3.2 Óxidos de azufre Dentro de los óxidos de azufre (SOx), el dióxido de azufre (SO2) y el trióxido de azufre (SO 3 ) son los más importantes, que se generan de la combustión del azufre contenido en los combustibles fósiles (petróleos combustibles, gasolina, petróleo diesel, carbón, etc.), de la fundición de minerales que contienen azufre y de otros procesos industriales. En el caso de las centrales térmicas, este gas se emite por la combustión de carbones o combustibles líquidos con altos contenidos en azufre. Dentro de las características generales del SO2 están que es un gas incoloro, no inflamable y de olor sofocante. Durante su proceso de oxidación en la atmósfera, este gas forma sulfatos, es decir, sales que pueden ser transportadas en el material particulado respirable (PM10) y que en presencia de humedad forman ácidos. Luego, estos ácidos son una parte importante del material particulado secundario fino (PM2,5). El efecto ambiental principal de los SO x es que son precursores de la lluvia ácida. Fuentes: - Sitio web de la CONAMA (www.conama.cl); y - Guía de Formación Ambiental de Endesa. Página 16 de 37 Tipos de emisiones (3) Partículas en suspensión PM 2,5 (diámetro < 2 , 5 µm) Partículas Sedimentables PM10 (diámetro < 10 µm) 17 3.3 Material particulado El material particulado se ha clasificado de acuerdo a dos tamaños: • PM10: es aquel con partículas sólidas o líquidas de un tamaño entre 0,01 y 10 micrómetros y que en su mayoría poseen un pH básico, producto de la combustión no controlada. Dichas partículas se mantienen suspendidas en la atmósfera, a lo menos por varias horas. • PM2,5: agrupa partículas generalmente ácidas, que contienen hollín y otros deri vados de las emisiones vehiculares e industriales, y corresponde a la fracción más pequeña y agresiva, debido a que éstas son respirables en un 100% y por ello se alojan en bronquios, bronquiolos y alvéolos. Los efectos de las partículas en suspensión son: - Dispersión y absorción de la luz; Problemas respiratorios. Las partículas de menor tamaño se alojan en los alvéolos pulmonares; y Vehículos de otros contaminantes. Página 17 de 37 Tipos de emisiones (4) Metano (CH4) Combustión incompleta CO Monóxido de carbono Materia Orgánica Fuente natural de CO Fuente artificial de CO 18 3.4 Monóxido de carbono El monóxido de carbono (CO) es un gas tóxico, incoloro, inodoro, insípido y poco soluble en agua. Su fuente de producción natural más importante es la oxidación del metano (CH4) procedente de la degradación de materia orgánica. Entre las fuentes artificiales, las más importantes son la combustión incompleta del carbono (motores mal ajustados), la reacción a elevada temperatura entre el CO2 y materiales que contienen carbono y la disociación del CO2 a alta temperatura. La producción de CO natural es aproximadamente diez veces superior a la producción de CO antropogénico. El CO es precursor del ozono troposférico. Página 18 de 37 Tipos de emisiones (5) Respiración de los seres vivos CO2 Combustión completa Dióxido de carbono Fuente natural de CO2 Fuente artificial de CO2 19 3.5 Dióxido de carbono Es un gas incoloro e inodoro que se encuentra naturalmente en la atmósfera. producción natural más importante es la respiración de los seres vivos. La fuente de En cuanto a las fuentes artificiales, es el producto de los procesos de combustión total de materias con compuestos de carbono. El CO 2 legalmente no es un contaminante en Chile, pero es uno de los principales gases que provoca el efecto invernadero en el planeta. Página 19 de 37 Problemática de la contaminación atmosférica Lluvia ácida Contaminantes atmosféricos producen Deterioro de materiales. Acidificación de suelos y plantas. Destrucción de la capa de ozono Debilitación de plantas y defoliación. Efecto invernadero Efecto en la salud de las personas Afecciones en el aparato respiratorio e irritación de mucosas. 20 4. Problemática de la contaminación atmosférica Lo importante es recalcar los efectos que producen los contaminantes atmosféricos sobre los seres vivos o el patrimonio humano. Algunos de éstos producen lluvia ácida, destrucción de la capa de ozono u ocasionan el efecto invernadero. En los seres vivos provoca dificultades respiratorias a las personas, debilitamiento y defoliación en la vegetación. Respecto al patrimonio humano, se produce deterioro en los materiales de construcción, y acidificación de suelos y plantas. A continuación se expondrán resumidamente en qué consisten los procesos del efecto invernadero, lluvia ácida y destrucción de la capa de ozono. Página 20 de 37 1. Proceso de formación de lluvia ácida ácida NOX + H 2O SOX + H2 O HNO3 H2SO4 ATMÓSFERA NOX SOX Cambio del pH natural 21 4.1 Lluvia ácida Es la acidificación de la precipitación causada por la presencia de óxidos de azufre y de nitrógeno en la atmósfera, los que al combinarse con la lluvia forman ácidos de azufre y nitrógeno. En zonas afectadas por la presencia de estos óxidos el pH de la lluvia puede llegar a 2,5. El tránsito motorizado, las calefacciones y las actividades industriales producen óxidos de nitrógeno y de azufre que se transforman en ácido nítrico y ácido sulfúrico en pres encia de la humedad atmosférica. La contaminación ácida de la atmósfera vuelve a la tierra por medio de la lluvia, produciendo efectos sobre los suelos y las aguas superficiales, modificando el pH natural del medio. También afecta a los acuíferos, por filtraciones que, al disolver ciertos componentes de los terrenos, alteran sensiblemente la calidad de las aguas subterráneas. Página 21 de 37 2 2.. Efecto invernadero Capa de CO2 Radiación infrarroja que se acumula en la Tierra. RADIACIÓN SOLAR T°C 22 4.2 Efecto invernadero Calentamiento de la tropósfera (capa inferior de la atmósfera) a raíz del incremento de la concentración de CO2 en la atmósfera, lo que impide el paso de la radiación infrarroja reflejada desde la superficie terrestre. La utilización intensiva de combustibles fósiles provoca incrementos en la concentración del CO2 atmosférico, lo cual podría alterar la temperatura del planeta, debido a que el CO2 deja pasar libremente la radiación solar (con longitud de onda corta), pero no la radiación infrarroja (con longitud de onda larga) reflejada desde la Tierra. El efecto neto es que a mayor concentración de CO2 , mayor cantidad de radiación infrarroja queda atrapada en forma de calor. Los gases de efecto invernadero más importantes son CO2, CH4 (metano), CFCs (clorofluorocarbonos), O3 y NO. Los efectos fundamentales del efecto invernadero son: calentamiento global de la Tierra y subida del nivel del mar. Página 22 de 37 3. Efectos sobre la capa de ozono CFC Estratósfera (O3) Las sustancias gaseosas que mediante reacciones químicas desencadenan la destrucció n del ozono, son principalmente los Clorofluorocarbonos (CFCs), contenidos en sistemas de refrigeración, extintores, aparatos de aire acondicionado, sprays, además de otros compuestos del cloro. rayos UV Capas de la atmósfera CFC + O3 ..............> ClO + O ClO + O .............. > ClO2 23 4.3 Los Freones y sus efectos • Estos compuestos gaseosos elaborados por el hombre, se conocen como Clorofluorocarbonos (CFC) o Freones, fueron sintetizados a partir de 1932, en respuesta a la necesidad de compuestos inocuos, inodoros, no inflamables ni corrosivos y baratos. Tiempo más tarde fueron empleados como gases propulsantes (aerosoles), puesto que no modifican el color, olor y sabor de los productos contenidos en el recipiente. • Son compuestos gaseosos formados por cloro, flúor y carbono. Por sus propiedades (por ejemplo su punto de ebullición es inferior a 0º C) y su precio, resultan extremadamente útiles para diversas aplicaciones industriales. • En 1973 se descubrió que las moléculas de estas sustancias y otras similares, al ser descartadas en el aire, se van acumulando sin descomponerse y migra lentamente a la atmósfera superior, donde por acción de la radiación solar se descomponen y liberan átomos de cloro (Cl). A su vez, los átomos de cloro atacan a las moléculas de oxigeno. Por supuesto, la desaparición de moléculas de ozono provoca una reducción del “espesor” de la capa protectora de ozono (O3) y disminuya así su efecto filtrante y de retención de radiaciones ultravioleta. • Para no perjudicar la capa de ozono, ya se están usando como gases refrigerantes, en vez de freones o sustancias similares dañinas, otros compuestos orgánicos y se está ensayando también el uso de mezclas de los hidrocarburos propano y butano. • No debe confundirse la capa de ozono y su acción, con el ozono troposférico, o sea el generado a nivel de la superficie terrestre por la combustión de motores catalíticos, al que se considera actualmente como un contaminante que contribuye al efecto de invernadero, consecuentemente, al calentamiento global. Fuente: Sitio web www.todoambiente.com Página 23 de 37 Impactos generados en Centrales Termoeléctricas § Generación de calor; § Emisión de productos contaminantes a la atmósfera; y § Generación de ruido. 24 Desde el punto de vista ambiental, los impactos que pueden generar las centrales termoeléctricas, están asociados a la emisión de contaminantes en diversos estados. A continuación se detallan los contaminantes emitidos que pueden causar impacto sobre el componente aire: - Calor residual. Emitido directamente a la atmósfera desde la caldera, dado el proceso de combustión del carbón; - Sólidos. Situación que sólo ocurre en las centrales que utilizan carbón como combustible principal, emitiendo material particulado a la atmósfera proveniente de las ceniz as excedentes de la producción de energía eléctrica; y - Gaseosos. Referidos a contaminantes tóxicos para el ser humano o que pueden causar deterioros ambientales de diversa consideración y alcance. Al determinar estos potenciales impactos es posible evitar o prevenir la ocurrencia de los efectos ya mencionados, tanto los referidos al ambiente natural (lluvia ácida, destrucción de la capa de ozono, efecto invernadero, etc.), como a la población (efectos adversos en la salud de las personas). Foto: Chimenea de Central Termoeléctrica Bocamina Página 24 de 37 Legislación ambiental aplicable Los sujetos involucrados en la contaminación atmosférica son: § El emisor o sujeto o industria que contamina. § Persona o conjunto de personas que reciben. Por lo tanto, existen normas regulatorias de emisión de contaminantes al aire y normas de calidad del aire. Emisor Receptor 25 5. Legislación ambiental aplicable a emisiones atmosféricas (Norma interna de ENDESA N°19, Norma general de emisiones atmosféricas en las centrales termoeléctricas de Endesa en Chile.) En toda problemática asociada a la contaminación atmosférica aparecen dos sujetos involucrados: • • El emisor o sujeto que contamina; y Persona o conjunto de personas que reciben estos contaminantes. Este acontecimiento conllevarían a una serie de disputas entre estas dos partes sino fuera por la existencia de una máxima autoridad que regule las materias atmosféricas, entre otras. En Chile esta autoridad que exige el cumplimiento de la normativa ambiental aplicable a esta materia, es el Ministerio de Salud, del cual dependen las 29 reparticiones públicas llamadas Servicios de Salud, del Sistema Nacional de Servicios de Salud. Por ejemplo, el Servicio de Salud Metropolitano del Ambiente (SESMA) controla y evalúa los agentes contaminantes y fuentes emisoras, a objeto de prevenir sus efectos en la salud de la población y el medio ambiente. El estudio de los índices de calidad del aire los ejecuta mediante: • • El control de los parámetros en 8 estaciones fijas de estudio que forman parte de la red de monitoreo del sistema de pronóstico ambiental (Red Macam), ubicadas en distintos puntos de la Región Metropolitana; y Con la utilización de dos estaciones móviles que fueron donadas para realizar mediciones en zonas específicas, con fines de investigación y res paldo de las estaciones monitoras. Página 25 de 37 Legislación ambiental aplicable: Norma interna Endesa N° 19 La Norma General N° 19 “Emisiones atmosféricas en las centrales termoeléctricas” de ENDESA Chile, tiene por objeto establecer y mantener un registro de emisiones en todas las operaciones de las centrales termoeléctricas. 26 La Norma General N° 19, tiene por objeto establecer y mantener un sistema de registros en tiempo real de sus emisiones en todas las operaciones de las centrales termoeléctricas. Su objetivo es facilitar la verificación del cumplimiento de las normas ambientales aplicables y adoptar las medidas que correspondan para evitar sobrepasar los límites máximos permitidos por la Autoridad Ambiental. Página 26 de 37 Legislación ambiental aplicable: Norma interna Endesa N° 19 25 Los sistemas de registro a los que se refiere la Norma General, consisten en la presentación de los resultados mensuales de las emisiones de material particulado y de gases correspondientes a un año calendario, los cuales deberán ser registrados utilizando una planilla Excel, tal como lo señala el Anexo 4 de la Norma. Mediante este registro, se logra conocer en forma periódica las concentraciones de contaminantes que emite cada central termoeléctrica de Endesa Chile, de manera de aplicar las medidas de control, prevención y mitigación de los impactos causados a la atmósfera. Página 27 de 37 Legislación ambiental aplicable: Norma interna Endesa N° 19 Además, la Norma: - Define los conceptos básicos; - Establece los principales contaminantes generados en las centrales termoeléctricas; - Señala la legislación ambiental aplicable; - Establece responsabilidades de aplicación de la Norma; y - Detalla las medidas en cuanto a la gestión de emisiones atmosféricas para todas las centrales termoeléctricas. 28 Esta Norma define algunos conceptos básicos respecto a emisiones atmosféricas, establece los principales contaminantes generados en las centrales termoeléctricas y señala la legislación ambiental aplicable. Además establece que las responsabilidades de aplicar esta Norma es de toda instalación de generación termoeléctrica de Endesa en Chile que genere emisiones atmosféricas y que, dentro de cada instalación, es el Jefe de la Central el responsable de dicho cumplimiento. También, detalla las medidas en cuanto a gestión de las emisiones atmosféricas para todas las centrales termoeléctricas. Página 28 de 37 Legislación ambiental aplicable: Norma interna Endesa N° 19 Decreto Supremo Ministerio de Salud. 144/61 del Establece normas para evitar emanaciones de gases, vapores, humos, polvo emanaciones a contaminantes de cualquier naturaleza. Decreto Supremo Nº 185/91 del Ministerio de Minería. Reglamento sobre el funcionamiento de establecimientos emisores de anhídrido sulfuroso de concentración media aritm ética diaria en todo el territorio de la República. Unidad de monitoreo atmosférico 29 La legislación ambiental aplicable en las centrales termoeléctricas de ENDESA-Chile, y que se mencionan en la Norma Nº 19, son las siguientes: • Decreto Supremo 144/61 del Ministerio de Salud. Establece normas para evitar emanaciones de gases, vapores, humos, polvo emanaciones a contaminantes de cualquier naturaleza. • Decreto Supremo Nº 185/91 del Ministerio de Minería. Reglamenta el funcionamiento de establecimientos emisores de anhídrido sulfuroso. Establece los siguientes límites para la norma de calidad del aire del SO 2: - 365 µg/Nm3 como concentración media aritmética de 24 horas consecutivas 3 80 µg/Nm como media aritmética anual. Para mayores detalles, revisar las fichas de descripción de cada normativa y los textos respectivos en la Biblioteca de Medio Ambiente de Endesa Chile, que se mantiene actualizada en la Intranet de Enersis: Aplic. de Gestión / Dir. de Medio Ambiente / Biblioteca Intranet DMA. Página 29 de 37 Legislación ambiental aplicable: Norma interna Endesa N° 19 Decreto Supremo Ministerio SEGPRES. N° 59/98 del Norma de calidad primaria para material particulado respirable (PM10). Resolución N° 1.215/78 del Delegado de la Junta de Gobierno ante el ex Servicio Nacional de Salud. Normas sanitarias mínimas destinadas a prevenir y controlar la contaminación atmosf érica, Unidad de monitoreo atmosférico 30 • Decreto Supremo N° 59/98 del Ministerio SEGPRES. Norma de calidad primaria para material particulado respirable (PM10), manteniendo el límite permisible para concentración media aritmética diaria que establece el D.S. Nº185/91del Ministerio 3 de Minería (150 µg/Nm ). • Resolución N° 1.215/78 del Delegado de la Junta de Gobierno ante el ex Servicio Nacional de Salud. Normas sanitarias mínimas destinadas a prevenir y controlar la contaminación atmosférica, como por ejemplo las siguientes concentraciones medias aritméticas: - 3 3 - CO: 10.000 µg/Nm diaria, máximo 8 horas consecutivas; y 40.000 µg/Nm de una hora, sin sobrepasarla más de una vez por año; 3 O3: 160 µg/Nm de una hora, sin sobrepasarla más de una vez por año; y - NO2: 100 µg/Nm anual. 3 Sin perjuicio de ello. Se debe mencionar que los decretos supremos N° 112/02, 113/02, 114/02 y 115/02 del Ministerio Secretaría General de la Presidencia, establecen las nuevas normas de calidad del aire para ozono, dióxido de azufre, dióxido de nitrógeno y monóxido de carbono, respectivamente. Los límites máximos que establecen dichos decretos, así como los niveles que constituyen situaciones de emergencia ambiental, se aplicará a partir del 1° de octubre de 2005 para monóxido de carbono y el 1° de abril de 2006 para ozono, dióxido de azufre y dióxido de nitrógeno. Mientras tanto, rigen los límites máximos establecidos en el D.S. N° 185/91 del Ministerio de minería y la Resolución 1.215/78 del Ministerio de Salud. Página 30 de 37 Gestión de las emisiones atmosféricas La Norma General Nº 19 de Endesa exige que cada instalación termoeléctrica de la empresa en Chile, deberá: Determinar la emisión de los gases contaminantes y del material particulado respirable (PM10), según RCA del proyecto o por una norma específica equivalente, o a lo menos una vez cada tres meses. 31 6. Gestión de las emisiones atmosféricas Cada instalación termoeléctrica en producción de ENDESA, que emita alguno de los contaminantes atmosféricos definidos (material particulado PM, óxido de azufre SOx, óxido de nitrógeno NO x y monóxido CO y dióxido de carbono CO 2) deberá cumplir con las medidas señaladas: • Determinar la emisión de los gases contaminantes que le correspondan, en relación al combustible utilizado, de acuerdo a lo establecido por la Autoridad Ambiental en la Resolución de Calificación Ambiental (RCA) del proyecto o por una norma específica equivalente. En todo caso, si lo anterior no fuera aplicable, deberá medir la emisión de dichos gases a lo menos una vez cada tres meses; y • Determinar la emisión del material particulado respirable (PM10), en caso de utilizar carbón o petróleo como combustible, de acuerdo con lo establecido por la Autoridad Ambiental en la RCA del proyecto, o por una norma específica equivalente. En todo caso, si lo anterior no fuera aplicable, deberá medir la emisión de dichos gases a lo menos una vez cada tres meses. Página 31 de 37 Gestión de las emisiones atmosféricas Determinar emisiones de O2 y de CO2 junto a los gases contaminantes y el material particulado respirable; Utilizar el muestreo isocinético; Informar las emisiones anuales, durante el primer mes del año siguiente al registrado; Realizar mediciones bajo condiciones de operación representativas; y Comparar la emisión de cada central con un valor de emisión de referencia. 32 • • • • • Determinar las emisiones de O2 y de CO2 conjuntamente con la medición de los gases contaminantes y el material particulado respirable; Utilizar el muestreo isocinético de acuerdo a la metodología de medición establecida en la Norma N°19; Informar a la Gerencia de Explotación Chile y a la Gerencia de Medio Ambiente y Desarrollo Sostenible (GEMADES), durante el primer mes del año siguiente al registrado, el total de sus emisiones anuales (en kg/año y kg/kWh); Realizar las mediciones bajo condiciones de operación representativas para cada mes que se informa, es decir, con una carga mayor al 75% de la potencia nominal; y Comparar la emisión de cada central con un valor de emisión de referencia. Se entiende como emisión de referencia - a falta de una normativa oficial – las informadas en los respectivos Estudios o Declaraciones de Impacto Ambiental, o aquellas derivadas de compromisos asumidos posteriormente con la Autoridad Ambiental. Página 32 de 37 Gestión de las emisiones atmosféricas Medidas de gestión ambiental exigidas en la Norma Nº 19 de Endesa Chile, al sobrepasar las normas de emisión: Las centrales que superen sus valores de emisión establecidos como referencia, deberán: ü ü ü la Investigar causas; Informar causas; e Informar medidas para controlar emisión. ¡¿?! 33 Las centrales que superen sus valores de emisión establecidos como referencia, deberán investigar las causas que produjeron tal situación e informar a la Gerencia de Explotación Chile y a GEMADES, dentro de los cinco días hábiles siguientes al término del mes o de recepción del informe del monitoreo, de las causas que ocasionaron dicha superación de los valores, así como las medidas operacionales tomadas para controlar la emisión. Página 33 de 37 Medidas de corrección para la contaminación atmosférica Para corregir la contaminación atmosférica existen dos tipos de medidas generales: ü Medidas de prevención o minimización; y ü Medidas de depuración. A continuación, se grafican las alternativas de medidas que se pueden adoptar en una central termoeléctrica, para reducir la emisión de contaminantes aéreos asociados a su sistema productivo: 34 7. Medidas de corrección para la contaminación atmosférica Para la corrección de la contaminación atmosférica, cabe destacar dos tipos de medidas a emplear: • • Medidas de prevención o minimización; y Medidas de depuración. Es importante saber que las medidas de minimización pretenden eliminar el problema antes de que se produzca. Por el contrario, las medidas de depuración actúan una vez planteado el problema, reteniendo los contaminantes que existen en las corrientes gaseosas. Página 34 de 37 1. Medidas de Minimización 1. Empleo de carbones con bajo contenido de azufre; o 2. Empleo de gas natural como combustible. Parque de carbón 7.1 3. Aumento de la eficacia de la combustión; y 4. Sistemas de combustión en lecho fluidizado. Central Térmica 35 Medidas de minimización Muchas de las medidas que permiten minimizar las emisiones de contaminantes a la atmósfera están relacionadas con la modificación del tipo de combustibles, características en las que se ejecuta la combustión. Algunas medidas de prevención o minimización son: • Empleo de combustibles con bajo contenido en azufre y cenizas; • Empleo de gas natural como combustible. Este tipo de combustible presenta unas características que lo definen como limpio, debido fundamentalmente a su bajo contenido en azufre; y • Sistemas de combustión en lecho fluidizado. Este tipo de sistemas consiste en introducir el carbón finamente molido en un lecho granular (constituido por caliza o dolomita) junto a las cenizas de otros procesos de combustión. Una vez iniciada la combustión del carbón molido, la mayor parte del dióxido de azufre producido en este proceso reacciona con el lecho para formar sulfato cálcico. Al finalizar la combustión, tanto las cenizas como el sulfato cálcico son retirados. Las ventajas que presenta este sistema son: disminución de las emisiones de SO2 y NOx . ü Incremento de la eficacia de la combustión. Para ello se añade al combustible o al aire, óxido de magnesio; ü Empleo de medidas primarias en la combustión para la reducción de la producción de NOx ; y ü Uso de quemadores específicos de baja producción de NO x . Página 35 de 37 2. Medidas de Depuración RESTO DEL PROCESO 2. Depuración de los gases de combustión mediante aliminación de: 1. Lavado de combustible Caldera • Partículas; y • Gases contaminantes. Productos de combustión Transportadores Parque de carbón Escorias Chimenea 36 Molino 7.2 Medidas de depuración Los sistemas correctores o depuradores de la contaminación atmosférica se clasifican según actúen sobre: a) El combustible. Una de las técnicas que se emplea para eliminar o disminuir el contenido de azufre en el combustible es su lavado. b) Los gases. Otra forma de disminuir la incidencia de la contaminación, es actuar sobre el contaminante una vez formado el gas en la caldera. Un ejemplo de este método es el multiciclón, dispositivo que se emplea en la eliminación de partículas. Se basa en hacer girar el gas en un ciclón y aprovechar la fuerza centrífuga para eliminar las partículas. Las partículas por el efecto centrífugo tienden a moverse hacia las paredes del ciclón, rozan con éstas y pierden velocidad cayendo por gravedad al fondo. Luego son recogidas en contenedores para su eliminación. Otros sistemas de depuración de gases son: electrofiltros, separadores gravimétricos, filtro de mangas y sistemas Venturi-Multiventuri, todos ellos separadores de las partículas contenidas en los gases. Otro tipo de sistemas son aquellos que separan los gases contaminantes (SO2, NOx, Cl2, etc.) del resto de la corriente gaseosa, fundamentalmente por medio de la absorción de estos gases contaminantes en un líquido (proceso de absorción) o la adsorción de los gases en un sólido (proceso de adsorción). También, se puede recurrir a la combustión de los contaminantes existentes en una emisión gaseosa. Página 36 de 37 Algunas formas de disminuir la contaminación atmosférica a nivel doméstico ü Ahorrar y usar racionalmente la energía, es decir: Electricidad Calefacción Agua caliente 37 8. Algunas formas de disminuir la contaminación atmosférica a nivel doméstico ü Ahorrar y usar racionalmente la energía: • • • Electricidad: Utilizar ampolletas y aparatos de bajo consumo, aprovechar al máximo la luz natural, emplear temporizadores para el alumbrado en lugares públicos, no dejar las luces ni los electrodomésticos encendidos; Calefacción: Aislar convenientemente los edificios, ajustar la temperatura e instalar termostatos, evitar las calderas de carbón y petróleo diesel; y Agua caliente: Evitar su derroche y temperatura excesiva. ü Utilizar transportes públicos o menos contaminantes; ü Emplear combustible sin plomo y catalizadores en los automóviles; ü Instalar sistemas de energía no contaminante en comunidades de vecinos; ü Usar tecnologías limpias y sistemas de depuración y minimización de emisiones gaseosas; etc. Página 37 de 37 X ü 38